(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】伝熱板１の上面の液相領域６及び気相領域８に、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１０、１１を設ける。フィン１０、１１は、その側面が被蒸発液体の流れる方向と直角となる方向に設定される。伝熱板１の上面の気液二相領域７には、フィンは設けられていない。一方、被蒸発液体通路の液相領域６及び気相領域８に対応する伝熱板１の下面の加熱ガス通路６には、加熱ガスの流れ方向に沿った複数のフィン１３、１２が設けられている。被蒸発液体の気液二相領域７に対応する加熱ガス通路である伝熱板１の下面には、フィンは設けられていない。【選択図】図２
2005090830.tif 000002
【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通路の間隙が小さいマイクロチャネル型蒸発器において、
前記被蒸発液体通路の気液二相領域に接する前記伝熱面に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】
前記被蒸発液体通路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】
前記被蒸発液体通路の気液二相領域は、前記被蒸発液体通路の液相領域と気相領域とに挟まれた領域であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項４】
前記被蒸発液体通路の気液二相領域と気相領域との間にチョーク部を設けたことを特徴とする請求項２記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項５】
前記気液二相領域と気相領域との境界近傍の伝熱面温度または圧力により前記チョーク部の開口面積を制御することを特徴とする請求項４記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項６】
前記伝熱面を加熱する加熱ガスの通路をバイパスするバイパス手段を設け、
該バイパス手段は、前記被蒸発液体通路の液相領域に対応するガス通路から前記気液二相領域に対応するガス通路を迂回して気相領域に対応するガス通路へ、前記加熱ガスの少なくとも一部をバイパスさせることを特徴とする請求項２記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項７】
前記気液二相領域と気相領域との境界近傍の伝熱面温度または圧力により前記バイパス手段の開口面積を制御することを特徴とする請求項６記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項８】
前記被蒸発液体通路の気液二相領域に設けた伝熱フィンの面積は、前記被蒸発液体通路の液相領域または気相領域に設けた伝熱フィンの面積とは異なる面積を有することを特徴とする請求項２記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項９】
前記伝熱面を加熱する加熱ガスの前記気液二相領域に対応する加熱ガス通路に設けた伝熱フィンの面積は、前記被蒸発液体通路の液相領域または気相領域に対応する加熱ガス通路に設けた伝熱フィンの面積とは異なることを特徴とする請求項２記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項１０】
前記被蒸発液体通路の気液二相領域の通路高さを前記被蒸発液体通路の液相領域または気相領域の通路高さと異ならせたことを特徴とする請求項２記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項１１】
前記被蒸発液体通路の気液二相領域に対応する加熱ガスの通路高さを前記被蒸発液体通路の液相領域または気相領域に対応する加熱ガスの通路高さと異ならせたことを特徴とする請求項２記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項１２】
前記被蒸発液体通路の気液二相領域の伝熱面性状を前記被蒸発液体通路の液相領域または気相領域の伝熱面性状と異ならせたことを特徴とする請求項２記載のマイクロチャネル型蒸発器。
【請求項１３】
前記被蒸発液体通路の気液二相領域の伝熱面構造を前記被蒸発液体通路の液相領域または気相領域の伝熱面構造と異ならせたことを特徴とする請求項２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６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７（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７（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７（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７（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８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９（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９（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９（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、前記被蒸発液体通路の気液二相領域に接する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、対向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図であり、それぞれ被蒸発液体のクオリティに対する（ａ）蒸発器の模式図、（ｂ）熱流束ｑ〔ｋＷ／ｍ2 〕、（ｃ）温度Ｔ〔Ｋ〕、（ｄ）有効伝熱面積Ａ〔ｍ2 〕、（ｅ）熱伝達率ｈ〔ｋＷ／ｍ2Ｋ 〕をそれぞれ示す。図１（ａ）に示すように、クオリティｘは、被蒸発液体の状態（相）を示す指数であり、クオリティｘ＝０は液相、０＜ｘ＜１は気液二相、ｘ＝１は気相をそれぞれ示す。気液二相領域において、クオリティｘが大きくなるほど、蒸気の比率が高くなる。
【００１８】
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。
【００１９】
（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、式（２）で表される。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、蒸発器の被蒸発液体通路の気液二相領域において、熱流束ｑが限界熱流束ｑc に比べて高い場合、この気液二相領域に接する伝熱面を濡れた状態（薄液膜が形成された状態）に保持して熱交換効率を高める為には、対処の方向に二通りがある。その第１の方向Ａは、図中Ａで示すように、熱流束ｑを限界熱流束ｑc より小さな値へ引き下げることであり、第２の方向Ｂは、図中Ｂで示すように、限界熱流束ｑc を熱流束ｑより大きな値へ引き上げることである。
【００２１】
次に、図１（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）を参照して、方向Ａを実現するには、気液二相領域において、熱伝達のパラメータをどのように動かせばよいかを説明する。
【００２２】
まず、図１（ｃ）に示すように、方向Ａを実現する第１の方法Ａ−（１）は、被蒸発液体側の温度を上昇させて、加熱ガス側との温度差ΔＴを小さくすることであり、方向Ａを実現する第２の方法Ａ−（２）は、加熱ガス側の温度を低下させて、被蒸発液体側との温度差ΔＴを小さくすることである。
【００２３】
また、図１（ｄ）に示すように、方向Ａを実現する第３の方法Ａ−（３）は、被蒸発液体側の有効伝熱面積を低下させることであり、方向Ａを実現する第４の方法Ａ−（４）は、加熱ガス側の有効伝熱面積を低下させることである。
【００２４】
さらに、図１（ｅ）に示すように、方向Ａを実現する第５の方法Ａ−（５）は、被蒸発液体側の熱伝達率を低下させることであり、方向Ａを実現する第６の方法Ａ−（６）は、加熱ガス側の熱伝達率を低下させることである。
【００２５】
方向Ａとは逆に、方向Ｂとして、限界熱流束ｑc を熱流束ｑより大きな値へ引き上げるためには、気液二相領域における被蒸発液体側の伝熱面の表面性状を改善することにより限界熱流束ｑc を向上させることが考えられる。
【００２６】
以下、実施例により具体的な説明を行う。
【実施例１】
【００２７】
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。本実施例は、図１に示した方向Ａ、即ち被蒸発液体通路の気液二相領域における熱流束を抑制する第１の方法Ａ−（１）から第６の方法Ａ−（６）までを全て実施しているが、何れか１つ乃至何れか５つの方法の組み合わせでも本発明の効果を奏することは明らかである。
【００２８】
図２は、実施例１の蒸発器を構成する伝熱板を説明する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は被蒸発液体側平面図、（ｃ）は加熱ガス側平面図である。
【００２９】
図２において、略長方形の伝熱板１は、上面が被蒸発流体側、下面が加熱ガス側となっていて、図中左から被蒸発液体通路の液相領域６、気液二相領域７、気相領域８に分けられる。そして、伝熱板１の上面左側が被蒸発液体入口２、上面右側が蒸気出口３、下面右側が加熱ガス入口４、下面左側が加熱ガス出口５となっている。即ち、被蒸発液体は、伝熱板１の上面を右向きに流れ、加熱ガスは、伝熱板１の下面を左向きに流れる所謂対向流型の蒸発器の例を示している。
【００３０】
伝熱板１の上面の液相領域６には、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１０が設けられている。これらのフィン１０は、その側面が被蒸発液体の流れる方向と直角となる方向に設けられている。また、伝熱板１の上面の気液二相領域７には、フィンは設けられていない。また、伝熱板１の上面の気相領域８には、液相領域６と同様に、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１１が設けられている。これらのフィン１１は、その側面が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。
【００３１】
一方、伝熱板１の下面の液相領域６には、加熱ガスの流れ方向に沿った複数のフィン１３が設けられている。また、伝熱板１の下面の気相領域８には、液相領域６と同様に、加熱ガスの流れ方向に沿った複数のフィン１２が設けられている。
【００３２】
尚、伝熱板１の気液二相領域７の上面には、フィンは設けられていない。同様に、伝熱板１の気液二相領域７の下面には、フィンは設けられていない。
【００３３】
このように、被蒸発液体通路の気液二相領域のフィンを削除、または有効伝熱面積を液相または気相の単相領域のそれより小さな面積とすることにより、被蒸発液体通路の気液二相領域における熱通過率が低減して、方法Ａ−（３）が実現される。これにより熱流束を抑制して伝熱表面の濡れ性を改善し、蒸発器の熱効率を向上させることができる。
【００３４】
また、被蒸発液体通路の気液二相領域に対応する加熱ガス通路のフィンを削除、または有効伝熱面積を液相または気相の単相領域のそれより小さな面積とすることにより、被蒸発液体通路の気液二相領域に対応する加熱ガス通路における熱通過率が低減して、方法Ａ−（４）が実現される。これにより、熱流束を抑制して伝熱表面の濡れ性を改善し、蒸発器の熱効率を向上させることができる。
【００３５】
また、液相領域６の被蒸発液体通路の間隙であるギャップ２１（フィン１０の高さ）及び気相領域８の被蒸発液体通路の間隙であるフィン１１の高さであるギャップ２３に比べて、気液二相領域７の被蒸発液体通路の間隙であるギャップ２２は、拡大されている。
【００３６】
このように、気液二相領域の被蒸発液体通路の間隙を液相領域または気相領域のそれより拡大することにより、被蒸発液体通路の気液二相領域の熱通過率が低減して、方法Ａ−（５）が実現される。これにより熱流束を抑制して伝熱表面の濡れ性を改善し、蒸発器の熱効率を向上させることができる。
【００３７】
同様に、液相領域６に対応する加熱ガス通路の間隙であるギャップ２４及び気相領域８に対応する加熱ガス通路の間隙であるギャップ２６に比べて、気液二相領域７に対応する加熱ガス通路の間隙であるギャップ２５は、拡大されている。
【００３８】
このように、被蒸発液体の気液二相領域に対応する加熱ガス通路の間隙を液相領域または気相領域に対応する加熱ガス通路のそれより拡大することにより、被蒸発液体通路の気液二相領域に対応する加熱ガス通路の熱通過率が低減して、方法Ａ−（６）が実現される。これにより熱流束を抑制して伝熱表面の濡れ性を改善し、蒸発器の熱効率を向上させることができる。
【００３９】
また、図１（ｂ）に示すように、伝熱板１の被蒸発液体側の気液二相領域７と気相領域８との間には、チョーク１４が設けられ、チョーク１４の気液二相領域側近傍には、気液二相領域の温度又は圧力を検出するセンサ１５が設けられている。このチョーク１４により、気液二相領域７の圧力が上昇し、気液二相領域７における飽和蒸気温度が上昇する。その結果、加熱ガスと被蒸発液体との気液二相領域の温度差ΔＴが低下して、方法Ａ−（１）が実現される。これにより、熱流束を抑制して伝熱表面の濡れ性を改善し、蒸発器の熱効率を向上させることができる。
【００４０】
さらに、図１（ｃ）に示すように、伝熱板１の液相領域６に対応する加熱ガス通路から気液二相領域７に対応する加熱ガス通路をバイパスして、気相領域８に対応する加熱ガス通路に至るバイパス通路であるバイパス管１６と、このバイパス管１６を開閉するバイパスバルブ１７が設けられている。
【００４１】
バイパスバルブ１７を開いて、バイパス管１６に加熱ガスを流すことにより、被蒸発液体通路の気液二相領域７に対応する加熱ガス通路の加熱ガス温度を低下させることができる。その結果、加熱ガスと被蒸発液体との気液二相領域の温度差ΔＴが低下して、方法Ａ−（２）が実現される。これにより、熱流束を抑制して伝熱表面の濡れ性を改善し、蒸発器の熱効率を向上させることができる。
【００４２】
また、本実施例の変形例として、チョーク１４の開度を制御する図示しないチョークバルブを設け、このチョークバルブ及びバイパスバルブ１７の開閉制御をセンサ１５が検出した温度に基づいて、被蒸発液体通路の気液二相領域７の温度を最適に制御することもできる。
【００４３】
即ち、図５に破線で示すように、被蒸発液体通路の気液二相領域７の目標温度を設定し、センサ１５で検出した温度が目標温度を超えたらチョークバルブを閉じると共にバイパスバルブ１７を開き、センサ１５で検出した温度が目標温度より低下したらチョークバルブを開くと共にバイパスバルブ１７を閉じるように制御する。これにより、気液二相領域の温度が目標温度を超えたら、チョークバルブを閉じることにより蒸気圧力を上げて沸騰温度を上昇させて限界熱流束を向上させ、バイパスバルブを開くことにより被蒸発液体の気液二相領域に対応する加熱ガス通路の温度を低下させることができる。
【００４４】
これとは逆に、気液二相領域の温度が目標温度より低下したら、チョークバルブを開くことにより蒸気圧力を下げて沸騰温度を下降させ、バイパスバルブを開くことにより被蒸発液体の気液二相領域に対応する加熱ガス通路の温度を上昇させることができる。
【００４５】
こうして被蒸発液体通路の気液二相領域７の温度が目標温度となるように制御し、最大の熱交換性能を得ることができる。
【００４６】
尚、チョークバルブとして、熱膨張率の異なる二種の金属を張り合わせたバイメタルのリードバルブを用いると、温度センサの温度検出機能と、チョークバルブの温度に従った開閉機能とを一つの部品により簡単に実現することができる。
【実施例２】
【００４７】
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。本実施例は、図１に示した方向Ｂ、即ち被蒸発液体通路の気液二相領域における限界熱流束を向上する方策である。
【００４８】
図３は、実施例２の蒸発器を構成する伝熱板を説明する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は被蒸発液体側平面図、（ｃ）は加熱ガス側平面図である。
【００４９】
図３において、略長方形の伝熱板１は、上面が被蒸発流体側、下面が加熱ガス側となっていて、図中左から被蒸発液体通路の液相領域６、気液二相領域７、気相領域８に分けられる。そして、伝熱板１の上面左側が被蒸発液体入口２、上面右側が蒸気出口３、下面右側が加熱ガス入口４、下面左側が加熱ガス出口５となっている。即ち、被蒸発液体は伝熱板１の上面を右向きに流れ、加熱ガスは伝熱板１の下面を左向きに流れる所謂対向流型の蒸発器の例を示している。
【００５０】
被蒸発液体通路の気液二相領域７に対向する伝熱板１の上面の領域には、限界熱流束を向上させるための表面処理、及び表面構造が形成されている。限界熱流束を向上させる表面処理としては、親水性処理、及び表面粗さの最適化処理がある。本実施例では、親水性の酸化チタン被膜を形成して伝熱表面の濡れ性を向上させるている。また、表面処理により沸騰核密度を増加させるために、ショットピーニング処理を施して表面粗さを最適化している。
【００５１】
また、図３（ｂ）に示すように、被蒸発液体通路の気液二相領域７に対向する伝熱板１の上面の領域には、表面直下に縦横に複数の溝３１が形成され、溝３１の縦方向と横方向との交差位置には、表面に連通する孔３２が設けられている。被蒸発液体は、この溝３１に入り込み、周囲から加熱されて蒸発し、孔３２から蒸気となって放出される。
【００５２】
図４は、図３の溝３１と孔３２とを詳細に説明する図である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、等間隔の縦溝３１ａ、横溝３１ｂが碁盤の目の様に設けられ、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。
【００５３】
次に、図４（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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、被蒸発液体通路の気液二相領域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、図１の方法Ａ−（１）ないし方法Ａ−（６）及び上記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。
【００５６】
また、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】
【００５７】
【図１】本発明に係るマイクロチャネル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図であり、それぞれ被蒸発液体のクオリティに対する（ａ）被蒸発液体の状態、（ｂ）熱流束、（ｃ）温度、（ｄ）有効伝熱面積、（ｅ）熱伝達率をそれぞれ示す。
【図２】（ａ）本発明に係るマイクロチャネル型蒸発器の実施例１を説明する側面図、（ｂ）被蒸発液体側平面図、（ｃ）加熱ガス側平面図である。
【図３】（ａ）本発明に係るマイクロチャネル型蒸発器の実施例２を説明する側面図、（ｂ）被蒸発液体側平面図、（ｃ）加熱ガス側平面図である。
【図４】（ａ）実施例２における気液二相領域の伝熱表面を説明する図、（ｂ）同拡大図、（ｃ）Ａ−Ａ断面図である。
【図５】気液二相領域の温度に基づいてチョーク及びバイパスバルブの開閉制御を行う場合のタイムチャート例である。
【図６】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７】（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８】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９】（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】
【００５８】
１…伝熱板
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…液相領域
７…気液二相領域
８…気相領域
１０，１１，１２，１３…フィン
１４…チョーク
１５…センサ
１６…バイパス管
１７…バイパスバルブ
２１，２２，２３，２４，２５，２６…ギャップ（通路間隙）
【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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