(57)【要約】【課題】  熱抵抗が小さく、冷却流体の通流に伴う圧力損失が小さい熱交換器を低コストで提供する。【解決手段】  冷却流体入口４と冷却流体出口５とが設けられた容器１、及び上記冷却流体入口４より流入した冷却流体２が上記容器１の伝熱壁面に沿って分散されるように上記容器内に蛇行して設置され、上記容器１の内部を冷却流体入口側の空間Ｒ１と冷却流体出口側の空間Ｒ２とに分割すると共に、分散された上記冷却流体２を上記空間Ｒ１より上記空間Ｒ２に通過させる多孔質体３を備えた熱交換器とする。【選択図】  図１
2005123496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却流体入口と冷却流体出口とが設けられた容器、
及び上記冷却流体入口より流入した冷却流体が上記容器の伝熱壁面に沿って分散されるように上記容器内に蛇行して設置され、上記容器の内部を冷却流体入口側の空間Ｒ１と冷却流体出口側の空間Ｒ２とに分割すると共に、分散された上記冷却流体を上記空間Ｒ１より上記空間Ｒ２に通過させる多孔質体
を備えたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
冷却流体入口と冷却流体出口とが設けられた容器、
上記冷却流体入口より流入した冷却流体が上記容器の伝熱壁面に沿って分散されるように上記容器内に蛇行して設置されたリブ、
及び上記リブと接合されるように上記容器内に設置され、上記容器の内部を冷却流体入口側の空間Ｒ１と冷却流体出口側の空間Ｒ２とに分割すると共に、分散された上記冷却流体を上記空間Ｒ１より上記空間Ｒ２に通過させる多孔質体
を備えたことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
多孔質体は、リブと略同形状であることを特徴とする請求項２記載の熱交換器。
【請求項４】
各空間Ｒ１，Ｒ２において、リブとリブとの間に作られる流路断面積が、上記リブに接合される多孔質体と多孔質体との間に作られる流路断面積より大きいことを特徴とする請求項２または３記載の熱交換器。
【請求項５】
リブの多孔質体側形状が、略Ｔ型、略Ｙ型、または略Ｌ型であることを特徴とする請求項４記載の熱交換器。
【請求項６】
リブは容器の一部と樹脂成形により一体成形されたことを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項７】
リブの両側に多孔質体を配し、上記リブを上記多孔質体で挟むようにしたことを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項８】
多孔質体は、面内に複数の長穴を有する多孔質体を用いたことを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項９】
多孔質体は、切欠き部を有する平板をコルゲート状に成形したものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１０】
多孔質体は、複数の長穴を設けた平板をコルゲート状に成形したものであることを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１１】
コルゲート状に成形した多孔質体は、多孔質体内部を冷却流体が通過する方向に、平板表面に溝が設けられていることを特徴とする請求項９または１０記載の熱交換器。
【請求項１２】
多孔質体は、容器内の空間Ｒ１または空間Ｒ２に面した側壁表面が傾斜、または湾曲していることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１３】
多孔質体と容器とが一体成形されたことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかに記載の熱交換器を積層し、各熱交換器に温度の異なる流体を流し、流体−流体間の熱交換を行うようにしたことを特徴とする熱交換器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の熱交換器をロール状に成形したことを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱交換器に関するものである。本発明の熱交換器は、発熱体、例えばＣＰＵ、ＩＧＢＴ等の電子素子から発する熱を放熱するために上記発熱体に設けられる伝熱壁もしくは伝熱容器、または高温流体と低温流体との間で熱交換するために、各流体間に設けられる伝熱壁もしくは伝熱容器を指すものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発熱体からの熱を流体に伝え放熱する場合、あるいは流体間の熱交換を行う場合、熱交換器の表面に突起物を設け、伝熱面積及び流体攪拌力を増大させて、熱交換器から流体への伝熱促進を行うようになされていた。例えば、伝熱壁表面に複数の板を設けたストレートフィン付き熱交換器、伝熱壁表面に複数の円柱を設けたピンフィン付き熱交換器等がある（例えば、特許文献１参照。）。
また、最近では、ＣＰＵ、ＩＧＢＴ等の電子素子の発熱量が急増しており、より高性能の熱交換器が必要とされている。そこで、上記ストレートフィンの間隙、または上記ピンフィンのピン直径、及びピン間距離を小さし、伝熱壁表面の突起物をより集積させることにより、伝熱面積を増大させ、熱交換器の伝熱特性を向上させる試みがなされている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４７２５８号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような構成の従来の熱交換器は、伝熱壁表面に設けらる突起物を微細加工により製造するため、高コストになり、引いてはそのような微細加工が困難な場合さえあるという問題があった。
また、上記のような突起物を設けた場合、冷却流体の通流に伴う圧力損失が増大するため、より高揚程のファンまたはポンプ等が必要となり、コストが高くなり、引いては必要とされる送風または通水能力を有するファンまたはポンプが存在しない場合さえあるという問題があった。
また、熱交換器内を通流する冷却流体は受熱により温度上昇するため、下流になるほど温度上昇し、結果として下流側の伝熱壁温度が上昇し、伝熱壁面内に大きな温度分布を生じるという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、熱抵抗が小さく、また冷却流体の通流に伴う圧力損失が小さい熱交換器を低コストで提供することを目的とする。
さらに、伝熱壁面内の温度分布が生じ難い熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る熱交換器は、冷却流体入口と冷却流体出口とが設けられた容器、及び上記冷却流体入口より流入した冷却流体が上記容器の伝熱壁面に沿って分散されるように上記容器内に蛇行して設置され、上記容器の内部を冷却流体入口側の空間Ｒ１と冷却流体出口側の空間Ｒ２とに分割すると共に、分散された上記冷却流体を上記空間Ｒ１より上記空間Ｒ２に通過させる多孔質体を備えたものである。
【０００７】
また、この発明に係る熱交換器は、冷却流体入口と冷却流体出口とが設けられた容器、上記冷却流体入口より流入した冷却流体が上記容器の伝熱壁面に沿って分散されるように上記容器内に蛇行して設置されたリブ、及び上記リブと接合されるように上記容器内に設置され、上記容器の内部を冷却流体入口側の空間Ｒ１と冷却流体出口側の空間Ｒ２とに分割すると共に、分散された上記冷却流体を上記空間Ｒ１より上記空間Ｒ２に通過させる多孔質体を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、容器内を蛇行する多孔質体で、上記容器内を冷却流体入口側の空間Ｒ１と冷却流体出口側の空間Ｒ２とに区切り、冷却流体が、伝熱壁面に沿って設けられた、通過断面積の大きな流路と、総表面積が大きな、多孔質体内の多数の流路とを通過し、上記多孔質体で熱交換するようにしたので、熱抵抗が小さく、冷却流体の通流に伴う圧力損失が小さい熱交換器を低コストで提供できるようになる。
【０００９】
また、この発明は、容器内を蛇行するリブと、このリブと接合されるように設置された多孔質体とで、上記容器内を冷却流体入口側の空間Ｒ１と冷却流体出口側の空間Ｒ２とに区切り、冷却流体が、伝熱壁面に沿って設けられた、通過断面積の大きな流路と、総表面積が大きな、多孔質体内の多数の流路とを通過し、上記多孔質体で熱交換するようにしたので、熱抵抗が小さく、冷却流体の通流に伴う圧力損失が小さい熱交換器を低コストで提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による熱交換器を示す断面構成図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面構成図、図１（ｂ）は縦断面構成図である。図１において、容器１内には冷却流体２が収容され、容器壁には冷却流体入口４と冷却流体出口５とが設けられている。また、各冷却流体出入口４，５にはそれぞれ配管６が設けられている。放熱を必要とする発熱体７は、容器１の伝熱壁面の外壁に設けられる。容器１の内部には、図１に示すように、蛇行する一連の多孔質体３が収容されており、多孔質体３により容器内が２分割されている。
【００１１】
容器１は、一体構造の高熱伝導材（例えば、金属等）からなる容器、または上蓋８と、側壁９と、底板１０から構成された容器である。上記側壁９は、上蓋８または底板１０と一体構造でも良い。上記上蓋８、側壁９、及び底板１０の各接続部には、Ｏリングまたはガスケットの装着、あるいは充填材（例えば、接着剤）の充填により、容器内を密閉するようにした方が良い。
【００１２】
冷却流体２は、窒素等の単一成分よりなる気体、または空気等の混合気体が使用される。さらに、蒸留水、アンモニア、フロリナート等の単一成分よりなる液体、またはエチレングリコール水溶液等の混合液体が使用される。
【００１３】
多孔質体３は、焼結金属、発泡金属、不織体（集積されたピン群または板群を含む）、織体（積層した金網を含む）、ハニカム成形金属等の空隙（細孔）を有する金属塊または金属群である。また、多孔質体３は、容器１の内部を冷却流体入口側の空間Ｒ１と出口側の空間Ｒ２とに分割するように、容器内に設置されている。さらに、多孔質体３は、冷却流体入口４より流入した冷却流体２が、容器１の伝熱壁面に沿って分散されるように、容器内に蛇行して設置されると共に、容器１内に、分配用流路１１と合流用流路１２とができるような蛇行形状をしている。多孔質体３の蛇行形状は、例えば図１に示すような一連の蛇行形状でも良いし、図２に示すような、一連の蛇行形状であってもよい。多孔質体３の蛇行形状は特に限定されない。また、分割された多孔質体３を複数組合せて、一連の蛇行形状を形成しても良い。
【００１４】
上記構成の多孔質体３を容器内に設置することにより、冷却流体入口４より容器内の空間Ｒ１に流入した冷却流体２は、分配用流路１１を通過して、容器１の伝熱壁面（図１では上蓋８）に沿って分散され、空間Ｒ１における流路であって、かつ多孔質体３に隣接する流路１３を通過後、多孔質体３を通過し、さらに空間Ｒ２における流路であって、かつ多孔質体３に隣接する流路１４を通過後、合流用流路１２で合流して冷却流体出口５から流出する。
【００１５】
なお、冷却流体２の分配を効率良く行い、圧力損失の低減を行うために、流路１３は、図１に示すように、テーパ状流路にすると良い。
【００１６】
本実施の形態においては、多孔質体３は、発熱体７が設けられる容器１の壁面と、ハンダ付け、ロウ付け、圧接等により接合されているが、焼ばめにより容器１に装着されても良く、さらに、焼結金属、発泡金属等の場合は容器１と一体成形すると良い。また、例えば板群、ピン群よりなる多孔質体を、鍛造またはダイカスト製法により上蓋または底板に直接一体成形しても良い。図３は上蓋８にダイカスト製法により一体成形された多孔質体３の例を示す斜視図である。図３（ａ）はストレートフィン群により蛇行形状の多孔質体を構成したもの、図３（ｂ）はピンフィン群により蛇行形状の多孔質体を構成したものである。
【００１７】
冷却流体入口４及び冷却流体出口５は、配管６から冷却流体２が送入または送出される孔であり、その形状は特に限定されない。
また、容器１の任意の同一面、または直交する二面に冷却流体入口４と冷却流体出口５とを設けても良い。
【００１８】
配管６は、冷却流体２を移送する円管、楕円管、矩形管、コルゲート管（フレキシブルパイプ）等からなる通路であり、その材質は特に限定されない。
【００１９】
発熱体７は、電子素子（例えばＣＰＵ、ＩＧＢＴ等）等の発熱体の放熱部、または上記発熱体から熱を輸送する機器の放熱部、または流体間熱交換を行う場合の熱交換部であり、容器１の伝熱壁面の外壁に複数点在しても良く、また容器１の二面以上の伝熱壁面に設けられても良い。
さらに、発熱体７は、熱膨張による電子素子の破損を防止するために、電子素子に設けられた線膨張係数緩和材料または絶縁材料（例えば、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＳｉＣ等）、または熱を広げるために設けられた熱拡散板（例えば、Ｃｕ等）を積層させたものの放熱部、さらに基板（例えば、Ａｌ、ガラエポ等）に複数の電子素子を配置したものの放熱部等も含む。
【００２０】
次に、本実施の形態１による熱交換器の動作を説明する。冷却流体２は、配管６から冷却流体入口４へ送入され、分配用流路１１にて分配され、流路１３を移動し、多孔質体３内に存在する多数の細孔（流路）を通過し、さらに流路１４を移動し、合流用流路１２にて合流し、冷却流体出口５から配管６へ送出される。その際、発熱体７からの熱は、容器１の伝熱壁面（例えば上蓋８）を経て、多孔質体３に熱伝導により熱が伝えられ、多孔質体３内を通過する冷却流体２に熱伝達により熱が伝えられる。したがって、発熱体７から冷却流体２に熱が伝えられ、冷却流体２の温度が上昇し、この高温の冷却流体２が冷却流体出口５から送出されることにより、熱を熱交換器外へ放出する。なお、多孔質体３を経ずに、発熱体７から容器１の伝熱壁面（例えば上蓋８）を経て冷却流体２に伝えられる熱は比較的小さい。
【００２１】
低温の冷却流体２が、大きな通過断面積を有する分配用流路１１及び流路１３を通過することから、圧力損失が小さい。また、低温の冷却流体２が表面積（伝熱面積、つまり熱交換量）の小さな該流路１１，１３を通過して熱交換していることから、該冷却流体２の温度上昇は小さい。また、上記流路１１，１３は熱交換器全体に広がっていることから、上記冷却流体２が熱交換器全体に広がるため、熱交換器全体の温度分布が小さくなる。
また、多孔質体３内には無数の細孔（流路）があり、多孔質体３内の総合した伝熱面積が大きいことから、伝熱特性が良い。また、流路直径（即ち、代表長さ）が小さくなる程、固体壁から流体への伝熱特性（例えば熱伝達係数）が大きくなるので、多孔質体３内の伝熱特性はさらに向上する。また、一般に流路入口では速度分布の変化が著しいことから熱伝達係数が大きい（前縁効果）が、本実施の形態では流路長の短い細孔が多数存在することから、流路入口部に相当する部分が多数有り、より伝熱特性が向上する。
一方、上記細孔の直径が小さくなるほど通流に伴う圧力損失が増大するが、図１及び２に示すように、該細孔の流路長は短く、また、複数並列の流路である（全ての細孔が有する通過断面積は大きい）ことから、該流路を通過する冷却流体２の速度は小さくなり、従来の長い流路を有する熱交換器に比べて圧力損失が小さくなる。
さらに、多孔質体３内を通過して流出する高温の冷却流体２は、大きな通過断面積を有する流路１４及び合流用流路１２を通過することから、圧力損失が小さい。
【００２２】
本実施の形態の熱交換器においては、容器内に設けた一連の蛇行形状の多孔質体３内に、流路長が短い多数の小さな並列流路が存在し、この並列流路に、冷却流体入口４に設けられた配管６から分配用流路１１を経て、低温の冷却流体２を均等に送入する。多孔質体３内の上記並列流路は、総表面積が大きく、上記並列流路内を冷却流体２が通過する際に効率良く発熱体７で生じた熱を冷却流体２に伝える。さらに、多孔質体３内で熱交換された高温の冷却流体２は、合流用流路１２を経て冷却流体出口５に設けられた配管６から送出する。その結果、発熱体７で発生した熱が熱交換器外に放熱される。
【００２３】
以上のように、本実施の形態の構成によれば、容器内を一連の蛇行する多孔質体で区切ることにより、熱抵抗が小さく、冷却流体の通流に伴う圧力損失が小さい熱交換器が提供できる。また、冷却流体分配・合流流路（分配用流路１１、合流用流路１２、流路１３、１４）と高熱伝達流路（多孔質体内並列流路）とを伝熱壁面に沿って効率良く配置することにより、発熱体７が設けられた伝熱壁面内の温度分布が生じ難くなる。また、高コストな微細加工を必要としない多孔質体３を用いることにより、低コスト化できる。
【００２４】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２による熱交換器を示す図であり、図４（ａ）は容器を分解した状態、図４（ｂ）は縦断面構成図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＣ−Ｃ線断面構成図である。本実施の形態では、図４に示すように、容器底板１０内面に、多孔質体３の底板側頂部形状と略同形状のリブ１５を設けており、多孔質体３を介して上蓋８と底板１０とを接合したときに、リブ１５と多孔質体３とが接合する。このようにすることにより、流路１３，１４の通過断面積を、実施の形態１のものより大きくとれる。その結果、流通に伴う圧力損失をより小さくすることができる。
【００２５】
なお、図４において、リブ１５の断面形状は矩形であったが、図５（ｂ−１）〜（ｂ−３）に示すように、リブ１５の多孔質体側形状を、略Ｔ型、略Ｙ型、または略Ｌ型等にした方が良い。図５において、図５（ａ）は縦断面構成図、図５（ｂ−１）〜（ｂ−３）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線断面構成図、図５（ｃ）は図５（ｂ−１）のＣ−Ｃ線断面構成図である。
このようにすることにより、多孔質体間の流路１３，１４と連通するリブ間の流路１６，１７は、流路１３，１４と同様の役割を果たし、かつリブ間流路１６，１７は、流路１３，１４より流路断面積が大きいので、流路１３，１４の幅を小さくし、より多孔質体３を密に容器内に設けることができる。その結果、熱交換器の伝熱特性を向上させることができる。
また、リブ１５の形状が略Ｙ型または略Ｌ型の場合、リブ１５を多孔質体３に押し付けることにより、リブ１５上端形状が変形し、より密接にリブ１５と多孔質体３とが接触し、この部分からの冷却流体２の漏れを減少させることができる。
【００２６】
なお、リブ１５の多孔質体側形状を、略Ｔ型、略Ｙ型、または略Ｌ型等にする際、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、リブ１５をリブ脚部１５ａとリブ上端部１５ｂとに分割して構成し、両者を接合させて熱交換器を製造しても良い。
【００２７】
本実施の形態は、例えば、容器１の容積（特に厚さ）の制限は厳しくないが、多孔質体３のフィン効率が悪くなるため多孔質体３高さを高くすることができない場合に、特に有効である。また、通過する冷却流体２の温度上昇が大きく、下流側での熱伝達が悪くなる場合、あるいは冷却流体入口４と冷却流体出口５間の距離が長い場合、あるいは冷却流体２の比熱が小さいために冷却流体２の温度上昇が大きく、下流側での熱伝達が悪くなる空冷式放熱または熱交換の場合に、特に有効である。
【００２８】
なお、リブ間流路１６から直接あるいは流路１３を通過して多孔質体３へ流入する冷却流体２の流入、及び多孔質体３から直接あるいは流路１４を通過してリブ間流路１７へ流出する冷却流体２の流出を良くするために、多孔質体３のリブ側端部にテーパを設ける、または湾曲部を設けると良い。
【００２９】
なお、本実施の形態は容器１の底板１０が複雑な壁面形状になるので、リブ１５を設ける容器壁面（例えば、底板１０）は樹脂成形により一体成形する方が低コスト化できる。
【００３０】
また、上記各実施の形態において、容器内の空間Ｒ１または空間Ｒ２に面した多孔質体３の側壁表面（図５（ｂ−１）の３ａ）を傾斜、または湾曲させ、発熱体７が設けられた容器１の伝熱壁面側の多孔質体接触面積を増加させることにより、多孔質体部分のフィン効率を大きくすることができ、熱伝達特性を向上させることができる。また、該傾斜または湾曲を設けると、ダイカストまたは鍛造による製作が容易になり（型からの取り出しが容易になる）、さらに細密化した多孔質体を製作することができ、伝熱特性が向上する。
さらに、その際、多孔質体３の空隙率及び細孔直径を多孔質体３の高さ方向（図５（ｂ−１）のＨ方向）に変化させると、上記効果がより顕著になる。即ち、多孔質体３の側壁表面を傾斜させると先端側（リブ側）流路長が短く、根元側（伝熱壁面側）が長くなるので、圧力損失が小さな先端側を冷却流体が通り易くなる。そこで、先端側の流路を密にし、根元側を粗にすることにより、圧力損失を調整し、多孔質体内を均一に流体が流れるようにすることが可能となる。
【００３１】
実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３による熱交換器に設けられる多孔質体３を示す図である。図７（ａ）は多孔質体３に成形する前の状態を示す平面図であり、両側に切欠き１８ａを有する平板１８で構成されている。平板１８は、例えば、Ａｌ，Ｃｕ等よりなる。図７（ｂ）は成形後の多孔質体３の斜視図であり、上記平板１８をコルゲート状に成形して構成される。
【００３２】
このように成形した多孔質体３は、簡易に、より密な多孔質体３を成形することができ、伝熱特性の向上及び低コスト化を実現することができる。
【００３３】
実施の形態４．
図８は本発明の実施の形態４による熱交換器を示す断面構成図であり、図８（ａ）は縦断面構成図、図８（ｂ−１）〜（ｂ−３）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線断面構成図、図８（ｃ）は図８（ｂ−１）のＣ−Ｃ線断面構成図である。
本実施の形態では、多孔質体３の形状は、実施の形態１〜３のような蛇行形状ではなく、図８（ａ）に示すように、伝熱壁面に沿った多孔質体面内に複数の長穴３ｂを有する梯子形状をしている。また、実施の形態２と同様、容器１の底板１０の内面にリブ１５を設けているが、リブ１５と多孔質体３とは同形状ではなく、リブ１５の方が蛇行形状をしている。即ち、底板１０に設けられたリブ１５は、冷却流体入口４より流入した冷却流体２が、容器１の伝熱壁面に沿って分散されるように、容器内に蛇行して設置されており、多孔質体３を介して上蓋８と底板１０とを接合したときに、多孔質体３とリブ１５とが接合し、容器１の内部が、冷却流体入口側の空間Ｒ１と出口側の空間Ｒ２とに分割されるように構成されている。多孔質体３は、分散された冷却流体２を上記空間Ｒ１より上記空間Ｒ２に通過させる。
リブ１５の形状は図５（ｂ−１）〜（ｂ−３）と同様、略Ｔ型、略Ｙ型、または略Ｌ型であり、リブ１５とリブ１５との間に、多孔質体３間の流路１３，１４とそれぞれ連通する流路１６，１７を構成する。
【００３４】
リブ間流路１６，１７がそれぞれ分配用流路１１、及び合流用流路１２に直接連通しているため、リブ間流路１６，１７に隣接する多孔質体３間の流路１３，１４は、分配用流路１１、及び合流用流路１２に直接連通しなくてもよく、リブ間流路１６から多孔質体３を通過してリブ間流路１７に冷却流体２を通過させる通路の役割を担うだけでも良い。即ち、図８（ａ）に示すように、多孔質体３の形状が蛇行形状をしていなくても、多孔質体面内に複数の長穴を有する梯子形状であっても、上記役割を担うことが可能となる。その結果、多孔質体３の両側に切欠きを無くすことができ、破損し難くなる。また、製作が容易になる。
【００３５】
特に、実施の形態３のように、平板をコルゲート状に成形して多孔質体３を成形する際には、製作が容易になる。図９にこのようにして多孔質体３を成形する場合を示す。図９（ａ）は多孔質体３に成形する前の状態を示す平面図であり、複数の長穴１９ａを設けた平板１９で構成されている。平板１９は、例えば、Ａｌ，Ｃｕ等よりなる。図９（ｂ）は成形後の多孔質体３の斜視図であり、上記平板１９をコルゲート状に成形して構成される。このように成形した多孔質体３は、簡易に、より密な多孔質体３を成形することができ、伝熱特性の向上及び低コスト化を実現することができる。また、両端に切欠きが無いことから切欠き部が開くことが無く、製作時の設置が容易であり、製作が容易になる。
【００３６】
実施の形態５．
図１０は本発明の実施の形態５による熱交換器に設けられる多孔質体３を示す図である。図１０（ａ）は多孔質体３に成形する前の状態を示す平面図であり、両側に切欠き２０ａを有する溝付き平板２０で構成されている。図１０（ｂ−１）〜（ｂ−３）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、溝付き平板２０の例を示す。溝付き平板２０とは、図１０（ｂ−１）に示すような、平板表面に切欠き溝を付けたもの、図１０（ｂ−２）に示すような、平板を凹凸状に変形させたもの、図１０（ｂ−３）に示すような、平板をコルゲート状に蛇行させたもの等を指す。各図において、溝の方向は切欠き２０ａに直交する方向、即ち空間Ｒ１から空間Ｒ２へと冷却流体２がコルゲート状の多孔質体３内を通過する方向に設けられている。図１０（ｃ）は成形後の多孔質体３の斜視図であり、上記溝付き平板２０をコルゲート状に成形して構成される。
なお、溝の方向は、必ずしも切欠き２０ａに直交する方向でなくても、上記方向より傾いていてもよい。
【００３７】
このようにすることにより、簡易に、より密な多孔質体３を成形することができ、伝熱特性の向上及び低コスト化を実現することができる。また、単位体積あたりの表面積を増大させることができ、より熱伝達特性が向上する。特に、溝付き平板２０ではコルゲート状に成形された板と隣接する板が接した場合、該溝部のみが流路を形成し、より高い熱伝達特性を示す。
【００３８】
なお、上記実施の形態においては、多孔質体３は蛇行形状のものを示したが、実施の形態４と同様の梯子形状であってもよい。
【００３９】
実施の形態６．
上記各実施の形態では、多孔質体３が伝熱面に沿った蛇行形状、あるいは梯子形状である例を示したが、図１１に示すように、切欠きの無いブロックまたは平板で構成された多孔質体３であっても良い。即ち、流路１３，１４の通過断面積を０にしても良い。図１１において、図１１（ａ）は容器を分解した状態、図１１（ｂ）は縦断面構成図、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）のＣ−Ｃ線断面構成図である。
本実施の形態では、冷却流体２は、分配用流路１１で分配され、リブ間流路１６を通過して、容器１の伝熱壁面に沿って分散され、空間Ｒ１に面する多孔質体３から直接流入し、多孔質体３を通過し、さらに空間Ｒ２に面する多孔質体３から流出し、リブ間流路１７を通過し、合流用流路１２で合流して冷却流体出口５から流出する。
このようにすることにより、伝熱壁面全体に多孔質体３を設けることができ、伝熱面積が増大し、伝熱特性が向上する。
【００４０】
実施の形態７．
図１２は本発明の実施の形態７による熱交換器を示す断面構成図である。図１２（ａ）は縦断面構成図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＢ−Ｂ線断面構成図、図１２（ｃ）は図１２（ｂ）のＣ−Ｃ線断面構成図である。
本実施の形態では、図１２（ｃ）に示すように、容器１の側壁９に、容器１の伝熱壁面に沿った蛇行形状のリブ１５を設けている。また、該リブ１５の形状は両端部が略Ｔ型、略Ｙ型、または略Ｌ型等をしている。また、リブ１５の両側にはそれぞれ梯子形状の多孔質体３ｃ，３ｄが配され、上蓋８及び底板１０と側壁９とを接合したときに、リブ１５を多孔質体３ｃ，３ｄにより両側から挟むように構成されている。上記接合により、多孔質体３ｃは上蓋８とリブ１５とに、多孔質体３ｄは底板１０とリブ１５とに接合する。
なお、図１２では、リブ１５は容器１の側壁９に設けられていたが、側壁９とは別個に、容器内に設置され、多孔質体３ｃ，３ｄにより両側から挟むように構成されるものであっても良い。
【００４１】
このようにすることにより、容器１の両面で効率良く熱交換することができると共に、冷却流体２の流路１６，１７を共有化することができ、コンパクトになる。
【００４２】
なお、上記実施の形態においては、多孔質体３ｃ，３ｄは梯子形状のものを示したが、実施の形態２と同様の蛇行形状であってもよい。
【００４３】
また、本実施の形態において、リブ１５は、図１３に示すような中仕切り１５ｃを伴ったリブ１５であっても良い。図１３において、図１３（ａ）は縦断面構成図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＢ−Ｂ線断面構成図、図１３（ｃ）は図１３（ｂ）のＣ−Ｃ線断面構成図である。
このようにすることにより、冷却流体２は、分配用流路１１から、中仕切り１５ｃの両側に形成される２つの異なる流通路を経て合流用流路１２へ流出するようになる。中仕切りの位置により、各流通路それぞれへの冷却流体２の通流量を調節することができる。例えば、図１３に示すように、中仕切り１５ｃを左側に寄せると、左側流路１６，１７の通過断面積が小さくなり、通流に伴う圧力損失が増大する。逆に、右側流路１６，１７では通過断面積が大きくなり通流に伴う圧力損失が小さくなる。したがって、この圧力損失の隔たりにより、通流量が異なるため、放熱能力を大きくなければならない伝熱壁面の方の通流量を増大させ、放熱能力が小さくても良い伝熱壁面の方の通流量を減少させることが容易に可能となる。その結果、効率良く放熱することができる。
【００４４】
実施の形態８．
図１４は本発明の実施の形態８による熱交換器を示す図であり、図１４（ａ）は斜視図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＢ−Ｂ線断面構成図である。本実施の形態では、２つの熱交換器を積層させ、それぞれに低温流体２ａと高温流体２ｂとを流すようにしたものである。２つの熱交換器はそれぞれ上記各実施の形態で示した熱交換器と同様の構成のものを用いており、各熱交換器の上蓋８を共有するように積層されている。
このようにすることにより、より高性能な、流体−流体間熱交換器を提供することができる。
【００４５】
図１５は本発明の実施の形態８による他の熱交換器を示す図であり、熱交換器をさらに多層に積層したものである。
また、図１６は本発明の実施の形態８によるさらに他の熱交換器を示す図であり、低温流体２ａと高温流体２ｂとがそれぞれに流れる２つの熱交換器をロール状に成形したものである。このように構成することによって、よりコンパクト化することができる。
また、複数の熱交換器を複数並列、または直列に連結させて、熱交換器を構成しても良く、分散熱源からの放熱または熱交換が可能な熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１による熱交換器を示す断面構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１による他の熱交換器を示す断面構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る多孔質体の例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態２による熱交換器を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２による他の熱交換器を示す断面構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２による他の熱交換器を示す断面構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３による熱交換器に設けられる多孔質体を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４による熱交換器を示す断面構成図である。
【図９】本発明の実施の形態４による他の熱交換器に設けられる多孔質体を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態５による熱交換器に設けられる多孔質体を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態６による熱交換器を示す構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態７による熱交換器を示す断面構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態７による他の熱交換器を示す断面構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態８による熱交換器を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態８による他の熱交換器を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態８による他の熱交換器を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  容器、２  冷却流体、２ａ  低温流体、２ｂ  高温流体、３，３ｃ，３ｄ  多孔質体、３ａ  多孔質体の側壁表面、３ｂ，１９ａ  長穴、４  冷却流体入口、５  冷却流体出口、６  配管、７  発熱体、８  上蓋、９側壁、１０  底板、１１分配用流路、１２  合流用流路、１３，１４  流路、１５  リブ、１５ａ  リブ脚部、１５ｂ  リブ上端部、１５ｃ  中仕切り１６，１７  リブ間流路、１８，１９  平板、１８ａ，２０ａ  切欠き、２０  溝付き平板。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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