(57)【要約】【課題】  ポンプを含めた装置全体を小型化するとともに、熱交換率が高く、かつ、高い信頼性を得ることが可能な熱交換装置を提供すること。【解決手段】  流体を流すことにより、発熱部の熱を流体に伝達あるいは流体の熱を放熱部に伝達して熱交換する熱交換装置であって、流体を吸入する吸入部２１及び流体を吐出する吐出部３１を有するとともに、容積が変更可能なポンプ室１１と、該ポンプ室１１の容積を変更させる容積変更手段と、ポンプ室１１の吸入部２１側あるいは吐出部３１側の少なくとも一方に設けられ、流体の流れ方向に直交する方向の断面積が一方向に拡大する拡大流路３４を構成するとともに、発熱部あるいは放熱部の熱交換を行う熱交換手段２０とを備えることを特徴とする。【選択図】  図５
2007078253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流すことにより、発熱部の熱を流体に伝達あるいは流体の熱を放熱部に伝達して熱交換する熱交換装置であって、
前記流体を吸入する吸入部及び前記流体を吐出する吐出部を有するとともに、容積が変更可能なポンプ室と、
該ポンプ室の容積を変更させる容積変更手段と、
前記ポンプ室の吸入部側あるいは吐出部側の少なくとも一方に設けられ、前記流体の流れ方向に直交する方向の断面積が一方向に拡大する拡大流路を構成するとともに、前記発熱部あるいは前記放熱部の熱交換を行う熱交換手段とを備えることを特徴とする熱交換装置。
【請求項２】
前記容積変更手段が、前記ポンプ室の壁部の一部を構成するとともに、往復動するダイアフラムであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項３】
前記熱交換手段が、前記拡大流路が並列に複数設けられたマイクロチャンネル構造体を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換装置。
【請求項４】
複数の拡大流路を有する他のマイクロチャンネル構造体を備えることを特徴とする請求項３に記載の熱交換装置。
【請求項５】
前記他のマイクロチャンネル構造体が、前記ポンプ室内に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の熱交換装置。
【請求項６】
前記ポンプ室の吸入部側に設けられた第１熱交換手段と、
前記ポンプ室の吐出部側に設けられた第２熱交換手段と、
前記第１熱交換手段及び前記第２熱交換手段のうち少なくとも一方と前記ポンプ室とを連結する管路とを備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項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、熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体の高密度化に伴い、単位体積あたりの発熱量が増大し、ヒートシンク及びファンを備えた冷却装置では冷却能力が不足することが課題となっている。そこで発熱密度の高い半導体を冷却する方法として、冷却用液状体を循環させるラジエータ等からなる冷却ジャケット内に冷媒を流し、この冷却ジャケットと半導体とを熱的に結合させ冷却する流体冷却システムが用いられることが多くなっている。この流体を動作させるポンプとしては、遠心ポンプ等の回転式のポンプや、ダイヤフラムポンプ等の往復動ポンプが用いられている。一般に、回転式ポンプに比べ往復動ポンプの方が、小型軽量で、かつ、マイクロチャンネル等の流路抵抗が大きい流路構造での性能が高いという特徴がある。
【０００３】
しかしながら、往復動ポンプは吸入弁と吐出弁との二つの逆止弁が必要であり、この逆止弁の耐久性が課題となっていた。この課題を解決するために、逆止弁を用いないポンプが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載のポンプは、流体を吸入する流体入口と、流体を吐出する流体出口とを備え、この流体入口及び流体出口が円錐形状となっている。すなわち、流体入口及び流体出口を円錐形状とすることにより、逆止弁として作用し、流体を一方向に流している。
【特許文献１】特表平８−５０６８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のポンプを従来の流体冷却システムに適用すると、ポンプ、吸熱部、ラジエータが必要となり、装置全体が大型化してしまうことになる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ポンプを含めた装置全体を小型化するとともに、熱交換率が高く、かつ、高い信頼性を得ることが可能な熱交換装置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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の熱交換装置は、流体を流すことにより、発熱部の熱を流体に伝達あるいは流体の熱を放熱部に伝達して熱交換する熱交換装置であって、前記流体を吸入する吸入部及び前記流体を吐出する吐出部を有するとともに、容積が変更可能なポンプ室と、
該ポンプ室の容積を変更させる容積変更手段と、前記ポンプ室の吸入部側あるいは吐出部側の少なくとも一方に設けられ、前記流体の流れ方向に直交する方向の断面積が一方向に拡大する拡大流路を構成するとともに、前記発熱部あるいは前記放熱部の熱交換を行う熱交換手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る熱交換装置では、容積変更手段によりポンプ室の容積が変更される。このとき、ポンプ室の容積が少なくなると、ポンプ室から吐出部側に流体が流れ、ポンプ室の容積が多くなると、吸入部側からポンプ室に流体が流れ込む。ここで、ポンプ室の吸入部側あるいは吐出部側の少なくとも一方に拡大流路を有する熱交換手段が設けられているため、流路の入口である急拡大部において渦流が発生する。これにより、流体が拡大流路を一方向に流れることになり、発熱部の熱を流体に伝達あるいは放熱部に流体の熱を伝達して熱交換することが可能になる。したがって、拡大流路が吸入弁あるいは吐出弁として機能するとともに、熱交換を行うことができるので、ポンプと熱交換部とを一体化することが可能となる。したがって、コンパクトな構成により熱交換率を向上させることが可能となる。また、従来のように、吸入弁及び吐出弁を用いなくても、拡大流路が吸入弁及び吐出弁として機能するため、吸入弁及び吐出弁の耐久性の問題がないため、高い信頼性を得ることが可能となる。
【０００７】
また、本発明の熱交換装置が、前記容積変更手段が、前記ポンプ室の壁部の一部を構成するとともに、往復動するダイアフラムであることが好ましい。
本発明に係る熱交換装置では、容積変更手段としてダイアフラムを用いることにより、流体をポンプ室に吸入及びポンプ室から流体を吐出することが確実に可能となる。
【０００８】
また、本発明の熱交換装置は、前記熱交換手段は、前記拡大流路が並列に複数設けられたマイクロチャンネル構造体を備えることが好ましい。
本発明に係る熱交換装置では、熱交換手段が、並列に複数の拡大流路を有しているため、これら全ての拡大流路に流体が流れることにより、発熱部の熱を流体に伝達あるいは放熱部に流体の熱を伝達する伝達面積が増えるため、さらに、熱交換率を向上させることが可能となる。
【０００９】
また、本発明の熱交換装置は、複数の拡大流路を有する他のマイクロチャンネル構造体を備えることが好ましい。
本発明に係る熱交換装置では、他のマイクロチャンネル構造体を設けることにより、拡大流路のマイクロチャンネル構造体だけでなく、他のマイクロチャンネル構造体においても、発熱部の熱を流体に伝達あるいは放熱部に流体の熱を伝達することができるため、さらに、熱交換率を向上させることが可能となる。
【００１０】
また、本発明の熱交換装置は、前記他のマイクロチャンネル構造体が、前記ポンプ室内に設けられていることが好ましい。
本発明に係る熱交換装置では、他のマイクロチャンネル構造体が、ポンプ室内に設けられているため、拡大流路において熱交換を行い、さらに、ポンプ室内の他のマイクロチャンネル構造体においても熱交換を行うので、コンパクトな構成で熱交換率を向上させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の熱交換装置は、前記ポンプ室の吸入部側に設けられた第１熱交換手段と、前記ポンプ室の吐出部側に設けられた第２熱交換手段と、前記第１熱交換手段及び前記第２熱交換手段のうち少なくとも一方と前記ポンプ室とを連結する管路とを備えることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る熱交換装置では、第１熱交換手段及び第２熱交換手段のうち少なくとも一方と前記ポンプ室とを連結する管路を備えることにより、例えば、吸入部側に発熱部を設け、吐出側に放熱部をそれぞれ設けることにより、発熱部と放熱部との距離を長くすることができる。これにより、第１熱交換手段により発熱部の熱を流体に伝達した後、第２熱交換手段により流体の熱を放熱部に伝達することになる。したがって、効率良く、発熱部の熱を放熱部により外部に放出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係る熱交換装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１４】
［熱交換装置の第１実施形態］
本発明の熱交換装置の第１実施形態について、図１から図８を参照して説明する。本実施形態では、発熱部５を冷却するために、熱交換装置を冷却装置に用いている。
本実施形態に係る冷却装置１は、図１に示すように、流体を循環させるポンプ部１０と発熱部５の熱を流体に伝達する熱交換部（熱交換手段）２０とを有する熱交換装置２と、流体を冷却するラジエータ４０とを備えている。
【００１５】
ポンプ部１０は、図２に示すように、Ｚ軸方向に厚みを有する円盤状の空洞部が形成されたポンプ室１１と、このポンプ室１１の容積を変更させるアクチュエータ部１２とを備えている。また、発熱部５は、ポンプ部１０の底部６を介して熱交換部２０に対向する位置に設けられている。なお、底部６は、例えばＣｕ、Ａｌなどの熱伝導率の高い金属材料から形成されている。
【００１６】
アクチュエータ部１２は、ポンプ室１１の壁部の一部を構成するとともに、ポンプ室１１とアクチュエータ部１２側とを区画するダイアフラム（容積変更手段）１３と、一端面１４ａがダイアフラム１３により閉塞された筒状の筐体１４と、筐体１４の内部に配され、一方の面１５ａがダイアフラム１３に固着され、他方の面１５ｂが筐体１４の一端面１４ａに対向する他端面１４ｂに固着された圧電素子１５とを備えている。
【００１７】
この圧電素子１５は、図３及び図４に示すように、Ｚ軸方向に伸縮振動する素子である。圧電素子１５は、制御回路（図示略）から交流電圧が印加されることで、伸縮振動を行う。圧電素子１５が、図３に示すように、伸張した場合、ダイアフラム１３を−Ｚ軸方向に押して撓ませ、ポンプ室１１の容積を減少させるものである。また、圧電素子１５が、図４に示すように、収縮した場合、ダイアフラム１３を＋Ｚ軸方向に引き戻し、ポンプ室１１の容積を増加させるものである。このように、ダイアフラム１３は、圧電素子１５により往復動することが可能となっている。
【００１８】
図５は、図４に示す熱交換装置２のＸ−Ｘ線矢視図である。
ポンプ部１０は、図５に示すように、ポンプ室１１の側面１１ａの吸入部２１側に、Ｘ軸方向に設けられた吸入流路２２を有する吸入管２３と、ポンプ室１１の側面１１ａの吐出部３１側に、Ｘ軸方向に設けられた吐出流路３２を有する吐出管３３とを備えている。この吸入流路２２は、ポンプ室１１に向かって、すなわち、＋Ｘ軸方向に向かって＋Ｘ方向の断面積が漸次拡大する流路となっている。
【００１９】
また、吸入管２３と吐出管３３とは略直線上に設けられている。なお、吸入管２３及び吐出管３３は、ＸＹ平面内であれば、ポンプ室１１の側面１１ａのどの位置に設けられていても良い。また、流体は、吸入流路２２からポンプ室１１及びポンプ室１１から吐出流路３２に、流通可能となっている。
【００２０】
さらに、ポンプ部１０の吐出管３３内には、図５に示すように、熱交換部２０が設けられている。この熱交換部２０は、＋Ｘ方向の断面積、すなわち、流体の流れ方向に直交する方向の断面積が漸次拡大する流路３４が複数設けられたマイクロチャンネル構造体を備えている。この流路３４は、数μｍ〜数百μｍ幅の微細流路であり、図６に示すように、楔型の部材３４ａがＹ軸方向に並列に複数並べられており、隣接する部材３４ａ間が拡大流路となっている。この部材３４ａの高さは、図２に示すように、発熱部５が配置された底部６から筐体１４までとなっており、ポンプ室１１から吐出された流体は、この流路３４を通過するようになっている。なお、底部６と部材３４ａとは一体成型されている。この構成により、発熱部５の熱をさらに効率良く流体に伝達することができる。
【００２１】
次に、以上の構成からなる本実施形態の冷却装置１を用いて、発熱部５を冷却する方法について説明する。
冷却装置１は、アクチュエータ部１２の圧電素子１５に交流電圧が供給されると、ダイアフラム１３が振動して、ポンプ室１１の容積が連続して変化する。
まず、圧電素子１５が収縮することにより、図４に示すように、ポンプ室１１の容積を増加させる。これにより、ラジエータ４０において冷却された流体が、吸入管２３の吸入流路２２からポンプ室１１に流入する。このとき、図７に示すように、吐出管３３の吐出流路３２の複数の流路３４の入口である吐出側急拡大部３５において渦流が発生し、流路３４の抵抗が著しく大きくなり圧力損失が増加するため、流体は、吸入流路２２からポンプ室１１の方向に多く流れる。
【００２２】
次いで、圧電素子１５が伸張することにより、図３に示すように、ポンプ室１１の容積を減少させる。これにより、ポンプ室１１内の流体が、図８に示すように、ポンプ室１１から吐出管３３の吐出流路３２に流出する。このとき、吸入管２３の吸入流路２２の入口である吸入側急拡大部２５において渦流が発生し、吸入流路２２の抵抗が著しく大きくなり圧力損失が増加するため、流体は、ポンプ室１１から吐出流路３２の方向に多く流れる。そして、この際、冷却された流体が、複数の流路３４を通過することにより、発熱部５の熱が、底部６を介して流体に伝達される。
【００２３】
本実施形態に係る熱交換装置２によれば、ポンプ室１１の容積が変更することにより、流体が流路３４を通過し、熱交換を行うことができる。すなわち、流路３４が吐出弁として機能することにより、ポンプ部１０を含めた装置全体の構成が小型になるとともに、発熱部５の熱を流体に伝達させることができ、熱交換率を向上させることが可能となる。また、従来のように、吸入弁及び吐出弁を用いなくても、吸入流路２２及び流路３４が吸入弁及び吐出弁として機能するため、吸入弁及び吐出弁の耐久性の問題がないため、高い信頼性を得ることが可能となる。また、熱交換部２０が、複数の流路３４を備えているため、発熱部５の熱を流体に伝達する伝達面積が増えるので、さらに、熱交換率を向上させることが可能となる。
また、発熱部５が吐出側急拡大部３５に対応する位置までかかる大きさであっても、吐出側急拡大部３５において乱流が発生しているため、熱交換を行うことが可能となっている。
【００２４】
［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態について、図９及び図１０を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態に係る冷却装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係る熱交換装置４０において、第１実施形態では、熱交換部２０が、ポンプ室１１の吐出部３１側に設けられた構造としたが、第２実施形態では、吸入部２１側に熱交換部４１が設けられている。
【００２５】
熱交換装置４０は、図９に示すように、ポンプ室１１の容積を変更させる第１実施形態と同様のアクチュエータ部１２を備えている。また、発熱部５は、ポンプ部１０の底部６を介して熱交換部４１に対向する位置に設けられている。
【００２６】
図１０は、図９に示す熱交換装置４０のＸ−Ｘ線矢視図である。
ポンプ部１０は、図１０に示すように、ポンプ室１１の側面１１ａの吸入部５１側に、Ｘ軸方向に設けられた吸入流路５２を有する吸入管５３と、ポンプ室１１の側面１１ａの吐出部５６側に、Ｘ軸方向に設けられた吐出流路５７を有する吐出管５８とを備えている。この吐出流路５７は、ポンプ室１１から＋Ｘ方向の断面積が漸次拡大する流路となっている。また、流体は、吸入流路５２からポンプ室１１及びポンプ室１１から吐出流路５７に、流通可能となっている。
【００２７】
さらに、ポンプ部１０の吸入管５３内には、熱交換部４１が設けられている。この熱交換部４１は、第１実施形態の流路３４と同様の形状の流路５４を備えている。すなわち、流路５４は、楔型の部材５４ａがＹ軸方向に並列に複数並べられており、図１０に示すように、隣接する部材５４ａ間が拡大流路となっている。
【００２８】
次に、以上の構成からなる本実施形態の冷却装置１を用いて、発熱部５を冷却する方法について説明する。
冷却装置１は、アクチュエータ部１２の圧電素子１５に交流電圧が供給されると、ダイアフラム１３が振動して、ポンプ室１１の容積が連続して変化する。
まず、圧電素子１５が収縮することにより、ポンプ室１１の容積を増加させる。これにより、ラジエータ４０において冷却された流体が、吸入管５３の吸入流路５２からポンプ室１１に流入する。このとき、図１０に示すように、吐出管５８の吐出流路５７の入口である吐出側急拡大部５９において渦流が発生し、吐出流路５７の抵抗が著しく大きくなり圧力損失が増加するため、流体は、吸入流路５２からポンプ室１１の方向に多く流れる。そして、この際、冷却された流体が、複数の流路５４を通過することにより、発熱部５の熱が、底部６を介して流体に伝達される。
【００２９】
次いで、圧電素子１５が伸張することにより、ポンプ室１１の容積を減少させる。これにより、ポンプ室１１内の流体が、図１０に示すように、ポンプ室１１から吐出管５８の吐出流路５７に流出する。このとき、吸入管５３の吸入流路５２の入口である吸入側急拡大部５５において渦流が発生し、流路５４の抵抗が著しく大きくなり圧力損失が増加するため、流体は、ポンプ室１１から吐出流路５７の方向に多く流れる。
【００３０】
本実施形態に係る熱交換装置４０によれば、ポンプ室１１の容積が変更することにより、流体が吸入管５３内に設けられた流路５４を通過し、熱交換を行うことができる。すなわち、流路５４が吸入弁として機能することにより、コンパクトな構成で、発熱部５の熱を流体に伝達させることができ、熱交換率を向上させることが可能となる。また、従来のように、吸入弁及び吐出弁を用いなくても良いので、第１実施形態と同様に高い信頼性を得た熱交換装置となる。
【００３１】
［第３実施形態］
次に、本発明に係る第３実施形態について、図１１及び図１２を参照して説明する。
本実施形態に係る熱交換装置６０において、第１実施形態では、熱交換部２０が、ポンプ室１１の吐出部３１側に設けられた構造としたが、第３実施形態では、吸入部２１側と吐出部３１側それぞれに吸入側熱交換部６１，吐出側熱交換部６２が設けられている。
【００３２】
熱交換装置６０は、図１１に示すように、ポンプ室１１の容積を変更させる第１実施形態と同様のアクチュエータ部１２を備えている。また、発熱部５，発熱部７は、ポンプ部１０の底部６を介して吸入側熱交換部６１，吐出側熱交換部６２のそれぞれに対向する位置に設けられている。
【００３３】
図１２は、図１１に示す熱交換装置４０のＸ−Ｘ線矢視図である。
ポンプ部１０は、図１２に示すように、ポンプ室１１の側面１１ａの吸入部７１側に、Ｘ軸方向に設けられた吸入流路７２を有する吸入管７３と、ポンプ室１１の側面１１ａの吐出部７６側に、Ｘ軸方向に設けられた吐出流路７７を有する吐出管７８とを備えている。また、流体は、吸入流路７２からポンプ室１１及びポンプ室１１から吐出流路７７に、流通可能となっている。
【００３４】
さらに、ポンプ部１０の吸入管７３及び吐出管７８内には、それぞれ吸入側熱交換部６１，吐出側熱交換部６２が設けられている。この熱交換部６１，６２は、第１実施形態の流路３４，第２実施形態の流路５４と同様の流路７９，流路７４を備えている。すなわち、流路７４，７９は、楔型の部材７４ａ，７９ａがＹ軸方向に並列に複数並べられており、図１２に示すように、隣接する部材７４ａ，７９ａ間が拡大流路となっている。
【００３５】
次に、以上の構成からなる本実施形態の冷却装置１を用いて、発熱部５及び発熱部７を冷却する方法について説明する。
冷却装置１は、アクチュエータ部１２の圧電素子１５に交流電圧が供給されると、ダイアフラム１３が振動して、ポンプ室１１の容積が連続して変化する。
まず、圧電素子１５が収縮することにより、ポンプ室１１の容積を増加させる。これにより、ラジエータ４０において冷却された流体が、吸入管７３の吸入流路７２からポンプ室１１に流入する。このとき、図１２に示すように、吐出管７８の吐出流路７７の入口である吐出側急拡大部８０において渦流が発生する。その結果、流路７９の抵抗が著しく大きくなり、圧力損失が増加するため、流体は、吸入流路７２からポンプ室１１の方向に多く流れる。そして、この際、冷却された流体が、複数の流路７４を通過することにより、発熱部５の熱が、底部６を介して流体に伝達される。
【００３６】
次いで、圧電素子１５が伸張することにより、ポンプ室１１の容積を減少させる。これにより、ポンプ室１１内の流体が、図１２に示すように、ポンプ室１１から吐出管７８の吐出流路７７に流出する。このとき、吸入管７３の吸入流路７２の入口である吸入側急拡大部７５において渦流が発生する。その結果、流路７４の抵抗が著しく大きくなり、圧力損失が増加するため、流体は、ポンプ室１１から吐出流路７７の方向に多く流れる。そして、流体が、複数の流路７７を通過することにより、発熱部７の熱が、底部６を介して流体に伝達される。
【００３７】
本実施形態に係る熱交換装置６０によれば、２つの発熱部５，７を備える場合、吸入側熱交換部６１及び吐出側熱交換部６２を設け、それぞれにより発熱部５及び発熱部７の熱交換を行うことにより、効率良く冷却することができる。また、流路７４が吸入弁として機能し、流路７９が吐出弁として機能するため、従来のように、吸入弁及び吐出弁を用いなくても良いので、第１実施形態と同様に高い信頼性を得た熱交換装置６０となる。
【００３８】
［第４実施形態］
次に、本発明に係る第４実施形態について、図１３から図１４を参照して説明する。
本実施形態に係る熱交換装置８１は、第３実施形態の熱交換装置６０のポンプ室１１内に、マイクロチャンネル構造体（他のマイクロチャンネル構造体）８２を備えている。
【００３９】
マイクロチャンネル構造体８２は、図１３に示すように、Ｙ軸方向に複数の流路を備えており、Ｘ軸方向の断面積が一定で、数μｍ〜数百μｍ幅の微細流路である。このマイクロチャンネル構造体８２の高さは、圧電素子１５が伸張した状態において、ダイアフラム１３と接触しない高さとなっている。
また、発熱部８は、ポンプ部１０の底部６を介して吸入側熱交換部６１，マイクロチャンネル構造体８２，吐出側熱交換部６２にわたって、これらに対向する位置に設けられている。
【００４０】
次に、以上の構成からなる本実施形態の冷却装置１を用いて、発熱部８を冷却する方法について説明する。
冷却装置１は、アクチュエータ部１２の圧電素子１５に交流電圧が供給されると、ダイアフラム１３が振動して、ポンプ室１１の容積が連続して変化する。
まず、圧電素子１５が収縮することにより、ポンプ室１１の容積を増加させる。これにより、ラジエータ４０において冷却された流体が、吸入管７３の吸入流路７２からポンプ室１１に流入する。このとき、図１４に示すように、第３実施形態と同様にして、吸入流路７２からポンプ室１１の方向に多く流れる。そして、この際、冷却された流体が、複数の流路７４を通過することにより、発熱部８の熱が、底部６を介して流体に伝達される。そして、流路７４を通過した流体は、マイクロチャンネル構造体８２の複数の流路を通過することにより、さらに、発熱部８の熱が、底部６を介して流体に伝達される。
【００４１】
次いで、圧電素子１５が伸張することにより、ポンプ室１１の容積を減少させる。これにより、ポンプ室１１のマイクロチャンネル構造体８２の複数の流路内の流体が、図１４に示すように、第３実施形態と同様にして、ポンプ室１１から吐出流路７７の方向に多く流れる。そして、流体が、複数の流路７７を通過することにより、発熱部８の熱が、底部６を介して流体に伝達される。
【００４２】
本実施形態に係る熱交換装置８０によれば、マイクロチャンネル構造体８２を設けることにより、吸入側熱交換部６１及び吐出側熱交換部６２内の流路７４及び流路７９だけでなく、マイクロチャンネル構造体８２の流路においても、発熱部８の熱を流体に伝達することができるため、さらに、熱交換率を向上させることが可能となる。
なお、本実施形態では、ポンプ室１１内に、マイクロチャンネル構造体８２を備えた構成にしたが、例えば、上記各実施形態の熱交換部２０，４１とマイクロチャンネル構造体８２とをＺ軸方向に多段にした構成であっても良い。
【００４３】
［第５実施形態］
次に、本発明に係る第５実施形態について、図１５及び図１６を参照して説明する。
本実施形態に係る冷却装置９０の熱交換装置９５は、第４実施形態の発熱部８に代えて放熱部９６が配置されている。すなわち、第１実施形態〜第４実施形態は、冷却したい対象を熱交換装置に密着させた例であり、本実施形態では、冷却した対象を熱交換装置から離して配置する例である。
【００４４】
本実施形態に係る冷却装置９０は、図１５に示すように、流体を循環させるポンプ部１０と放熱部９６に流体の熱を伝達する熱交換部（熱交換手段）２０とを有する熱交換装置９５と、発熱する発熱部９１とを備えている。
放熱部９６は、図１６に示すように、流体の熱を拡散させるヒートシンク９７と、このヒートシンク９７に空気を送風するファン９８とを備えている。
ヒートシンク９７は、底部６に接触する面と対向する面に、熱交換部６１からマイクロチャンネル構造体８２を介して熱交換部６２に向かって、複数の放熱フィン９７ａが形成されている。また、ファン９８は、ヒートシンク９７の放熱フィン９７ａに空気を送風できる位置に配置されている。
【００４５】
次に、以上の構成からなる本実施形態の冷却装置９０を用いて、発熱部９１を冷却する方法について説明する。
冷却装置９０は、アクチュエータ部１２の圧電素子１５に交流電圧が供給されると、ダイアフラム１３が振動して、ポンプ室１１の容積が連続して変化する。
まず、圧電素子１５が収縮することにより、ポンプ室１１の容積を増加させる。これにより、発熱部９１において発熱された熱は、流体に伝達され、この流体が、吸入管７３の吸入流路７２からポンプ室１１に流入する。このとき、第３実施形態と同様にして、吸入流路７２からポンプ室１１の方向に多く流れる。そして、この際、発熱部９１の熱を受け取った流体が、複数の流路７４及びマイクロチャンネル構造体８２の複数の流路を通過することにより、流体の熱が、底部６を介してヒートシンク９７に伝達される。そして、ファン９８により、ヒートシンク９７を介して流体の熱が外気に放出される。
【００４６】
次いで、圧電素子１５が伸張することにより、ポンプ室１１の容積を減少させる。これにより、ポンプ室１１のマイクロチャンネル構造体８２の複数の流路内の流体が、第３実施形態と同様にして、ポンプ室１１から吐出流路７７の方向に多く流れる。そして、発熱部９１の熱を受け取った流体が、複数の流路７７を通過することにより、流体の熱が、底部６を介してヒートシンク９７に伝達される。そして、ファン９８により、ヒートシンク９７を介して流体の熱が外気に放出される。
【００４７】
本実施形態に係る熱交換装置９０によれば、ポンプ室１１の容積が変更することにより、流体が流路７４，７９を通過し、熱交換を行うことができる。すなわち、流路７４が吸入弁として機能し、流路７９が吐出弁として機能することにより、コンパクトな構成で、放熱部９６に流体の熱を伝達することができるので、熱交換率を向上させることが可能となる。また、本実施形態の場合も、従来のように、吸入弁及び吐出弁を用いなくても良いので、第１実施形態と同様に高い信頼性を得た熱交換装置９０となる。さらに、熱交換部６１，６２が、複数の流路７７，７９を備えているため、流体の熱をヒートシンク９７に伝達する伝達面積が増えるため、さらに、放熱効率を向上させることが可能となる。
なお、本実施形態では、第４実施形態の発熱部８を放熱部９６に代えて説明したが、第１，第２，第３実施形態の発熱部５，７を放熱部に代えても、上述した効果が得られる。
【００４８】
［第６実施形態］
次に、本発明に係る第６実施形態について、図１７から図１９を参照して説明する。
本実施形態に係る熱交換装置１００は、図１７に示すように、第３実施形態のポンプ室１１の吸入部７１側に第１熱交換部（第１熱交換手段）１０１と、ポンプ室１１の吐出部７６側に第２熱交換部（第２熱交換手段）１０２と、ポンプ室１１と第１熱交換部１０１を連結する吸入部側管路（管路）１０３と、ポンプ室１１と第２熱交換部１０２を連結する吐出部側管路（管路）１０４とを備えている。
なお、第１熱交換部１０１，第２熱交換部１０２は、第３実施形態の吸入側熱交換部６１，吐出側熱交換部６２とそれぞれ同様の構成となっている。
【００４９】
また、ポンプ部１０の底部６を介して第１熱交換部１０１に対向する位置に発熱部１０５が設けられ、ポンプ部１０の底部６を介して第２熱交換部１０２に対向する位置に放熱部１０６が設けられている。
放熱部１０６は、第５実施形態と同様のヒートシンク及びファンとを備えている。
【００５０】
次に、以上の構成からなる本実施形態の熱交換装置１００を用いて、発熱部１０５を冷却する方法について説明する。
熱交換装置１００は、アクチュエータ部１２の圧電素子１５に交流電圧が供給されると、ダイアフラム１３が振動して、ポンプ室１１の容積が連続して変化する。
まず、圧電素子１５が収縮することにより、放熱部１０６において冷却された流体が、吸入部側管路１０３を介して吸入管７３の吸入流路７２からポンプ室１１に流入する。そして、冷却された流体が、複数の流路７４を通過することにより、発熱部１０５の熱が、底部６を介して流体に伝達される。
【００５１】
次いで、圧電素子１５が伸張することにより、ポンプ室１１内の流体が、吐出部側管路１０４を介してポンプ室１１から吐出管７８の吐出流路７７に流出する。そして、流体の熱が、放熱部１０６を介して外気に放出される。
【００５２】
本実施形態に係る熱交換装置１００によれば、吸入部側管路１０３及び吐出部側管路１０４を備えることにより、吸入部７１側に発熱部１０５を設け、吐出部７６側に放熱部１０６をそれぞれ設けることにより、発熱部１０５の熱を流体に伝達した後、流体の熱を放熱部１０６に伝達することになる。したがって、効率良く、発熱部１０５の熱を放熱部１０６により外部に放出することが可能となる。
【００５３】
なお、本実施形態では、吸入部７１側に発熱部１０５を配置し、吐出部７６側に放熱部１０６を配置したが、これに限らず、図１８に示すように、吸入部７１側，吐出部７６側それぞれに発熱部１１０，１１１を配置しても良い。この構成の場合、第１実施形態と同様にラジエータ１１２を備えることにより、２つの発熱部１１０，発熱部１１１のそれぞれから発熱した熱を効率良く熱変換することができる。
また、図１９に示すように、吸入部７１側，吐出部７６側それぞれに放熱部１１５，１１６を配置しても良い。この構成の場合、第５実施形態と同様に、発熱部１１７の熱を２つの放熱部１１５，１１６を介して外気に効率良く放出することが可能となる。
また、吸入部７１側及び吐出部７６側の両方に管路を設けたが、少なくとも吸入部側管路１０３及び吐出部側管路１０４のうち一方が設けられていれば、第１熱交換部１０１と第２熱交換部１０２との距離を長くすることができるため、効率良く熱変換することが可能となる。
【００５４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、熱交換部２０，４１，６１，６２は、微細流路が並列に複数設けられた構成としたが、少なくとも一つの拡大流路を構成していれば良い。また、流路３４，５４，７４，７９は、＋Ｘ方向の断面積が漸次拡大する流路する形状としたが、例えば、途中で平坦状の流路が形成されている形状であっても良い。
さらに、流路３４，５４，７４，７９は、図２０に示すように、＋Ｘ軸方向の断面積が漸次拡大する円錐形状である流路１２０であっても良い。この流路１２０の場合、吸入側急拡大部５５，７５及び吐出側急拡大部３５，８０において３次元の乱流が発生するため、さらに熱交換率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱交換装置を備えた冷却装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る熱交換装置を示す要部断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る熱交換装置を示す要部断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る熱交換装置を示す要部断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る熱交換装置の流体の流れを示す要部断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る熱交換装置の熱交換部を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る熱交換装置の流体の流れを示す要部断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る熱交換装置の流体の流れを示す要部断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る熱交換装置を示す要部断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る熱交換装置の流体の流れを示す要部断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る熱交換装置を示す要部断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る熱交換装置の流体の流れを示す要部断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る熱交換装置を示す要部断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る熱交換装置の流体の流れを示す要部断面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態に係る熱交換装置を備えた冷却装置の全体構成を示す概略図である。
【図１６】本発明の第５実施形態に係る熱交換装置を示す要部断面図である。
【図１７】本発明の第６実施形態に係る熱交換装置の流体の流れを示す要部断面図である。
【図１８】本発明の第６実施形態に係る熱交換装置の変形例を示す要部断面図である。
【図１９】本発明の第６実施形態に係る熱交換装置の変形例を示す要部断面図である。
【図２０】各実施形態における拡大流路の変形例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
２，４０，６０，８１，１００…熱交換装置、５…発熱部、１１…ポンプ室、１３…ダイアフラム（容積変更手段）、２０，４１，６１，６２…熱交換部（熱交換手段）、２１，５１…吸入部、３１，５６…吐出部、３４，５４，７４，７９…流路（拡大流路）、８２…マイクロチャンネル構造体（他のマイクロチャンネル構造体）
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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