(57)【要約】【課題】  冷却対象物を、該冷却対象物に設けられた熱媒体流路を流れる冷却水或いは空気などの熱媒体で冷却するにあたり、前記冷却対象物を少ない熱媒体でも効率良く冷却することを可能とする、冷却対象物から熱媒体への伝熱促進方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る多孔質金属体を利用した伝熱促進方法は、冷却対象物１を該冷却対象物に設けられた熱媒体流路４を流れる熱媒体によって冷却するにあたり、多孔質金属体２を前記熱媒体流路の冷却対象物への伝熱面５に接触させて配置し、前記熱媒体を、該多孔質金属体の内部の気孔を通過させて前記冷却対象物から該熱媒体への伝熱を促進させる。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却対象物を該冷却対象物に設けられた熱媒体流路を流れる熱媒体によって冷却するにあたり、多孔質金属体を前記熱媒体流路の冷却対象物への伝熱面に接触させて配置し、前記熱媒体を、該多孔質金属体の内部の気孔を通過させて前記冷却対象物から該熱媒体への伝熱を促進させることを特徴とする、多孔質金属体を利用した伝熱促進方法。
【請求項２】
前記多孔質金属体の前記伝熱面との接触面は、機械加工及び／または熱加工によって平面化されていることを特徴とする、請求項１に記載の多孔質金属体を利用した伝熱促進方法。
【請求項３】
前記多孔質金属体と前記伝熱面との間には、更に金属箔が配置されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の多孔質金属体を利用した伝熱促進方法。
【請求項４】
前記多孔質金属体は、ロウ付け処理或いは溶接処理によって前記伝熱面と接合していることを特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載の多孔質金属体を利用した伝熱促進方法。
【請求項５】
前記多孔質金属体は前記伝熱面の一部分に接触し、且つ前記熱媒体流路の一部分に前記多孔質金属体を配置することを特徴とする、請求項１ないし請求項４の何れか１つに記載の多孔質金属体を利用した伝熱促進方法。
【請求項６】
冷却対象物を該冷却対象物に設けられた熱媒体流路を流れる熱媒体によって冷却するにあたり、一体化成形された金属製板材を有する多孔質金属体を、金属製板材が前記熱媒体流路の冷却対象物への伝熱面に接触するようにして配置し、前記熱媒体を、該多孔質金属体の内部の気孔を通過させて前記冷却対象物から該熱媒体への伝熱を促進させることを特徴とする、多孔質金属体を利用した伝熱促進方法。
【請求項７】
前記金属製板材は、ロウ付け処理或いは溶接処理によって前記伝熱面と接合していることを特徴とする、請求項６に記載の多孔質金属体を利用した伝熱促進方法。
【請求項８】
前記金属製板材は前記伝熱面の一部分に接触し、且つ前記熱媒体流路の一部分に前記多孔質金属体を配置することを特徴とする、請求項６または請求項７に記載の多孔質金属体を利用した伝熱促進方法。
【請求項９】
前記多孔質金属体は、押し付け手段によって前記伝熱面側に常時押し付けられていることを特徴とする、請求項１ないし請求項８の何れか１つに記載の多孔質金属体を利用した伝熱促進方法。
【請求項１０】
前記多孔質金属体は、その気孔径が前記伝熱面側で相対的に小さく、前記伝熱面から離れるに伴って相対的に大きくなるように気孔径が変化する多孔質金属体であることを特徴とする、請求項１ないし請求項９の何れか１つに記載の多孔質金属体を利用した伝熱促進方法。
【請求項１１】
前記多孔質金属体は、その気孔率が前記伝熱面側で相対的に小さく、前記伝熱面から離れるに伴って相対的に大きくなるように気孔率が変化する多孔質金属体であることを特徴とする、請求項１ないし請求項１０の何れか１つに記載の多孔質金属体を利用した伝熱促進方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の製品、高温の素材、或いは設備の高温部位などの冷却対象物を、該冷却対象物に設けられた熱媒体流路を流れる冷却水或いは空気などの熱媒体で冷却するにあたり、前記冷却対象物を少ない熱媒体で効率良く冷却することを可能とする、冷却対象物から熱媒体への伝熱促進方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼業では、溶融状態の溶銑や溶鋼、或いは高温の鋳片や鋼材を扱っているので、多数の箇所に種々の冷却設備が備えられている。また、近年の地球温暖化の問題から、冷却設備からの排熱回収も順次行われている。しかしながら、低温の排熱は回収利用が困難であり、排熱回収が進んでいるとはいえず、改善の余地がある。低温排熱が回収利用しにくい原因は温度レベルが低いことにあり、ガスや温水といった熱媒体の温度レベルを上げることが効果的な方法の一つとして考えられている。
【０００３】
鉄鋼業における低温排熱の例の一つとして、連続鋳造設備における鋳型（モールド）の水冷機構が挙げられる。連続鋳造設備では、溶鋼を鋳型に注入し、鋳型による抜熱効果によって溶鋼の周囲を凝固させ、連続的に鋳片を製造している。この連続鋳造設備では、鋳型に設けられたスリット状或いは管状の冷却水流路に冷却水を流して鋳型を冷却し、この鋳型によって溶鋼を間接的に冷却している。
【０００４】
一般的に水冷における伝熱形態としては、対流熱伝達域、核沸騰域、膜沸騰域の３つに分類される。対流熱伝達域では水の顕熱による伝熱であり、核沸騰域では水が液相から気相に変化する時の潜熱を利用した伝熱になるため、熱流速が対流熱伝達域に比較して１０〜１００倍大きくなり、伝熱効率が非常に高い領域である。これに対して膜沸騰域は、発生した気泡が成長して、伝熱面に空気膜を形成し、水に比べて熱伝達率が低い空気層が伝熱面にできることで伝熱効率が低下するという問題がある。従って、伝熱効率が高い核沸騰域を利用する条件設定が求められる。
【０００５】
しかしながら、連続鋳造工程においては冷却対象となる溶鋼の温度は１５００〜１６００℃と非常に高温であるために入熱が大きく、膜沸騰域にしないようにするためには冷却水の流速を大きくする必要があり、大量の冷却水を必要としている。そのために、冷却水の鋳型冷却前後の水温差は１０℃以下にしかならず、冷却後の冷却水の温度レベルが低過ぎ、排熱として利用することができない。また、大量の冷却水を必要とすることから、設備が大掛かりになるのみならず、動力費などの運転コストが嵩むという問題もある。一方、冷却前後の水温差を大きくしようとして冷却水の流速を下げると、伝熱形態が膜沸騰域になり、伝熱効率は低下して鋳型の溶損や鋳片のブレークアウトなどの問題が発生する。
【０００６】
ところで、少ない熱媒体で効率良く熱交換のできる熱交換器が特許文献１に提案されている。この熱交換器は、金属粒子を相互に接合させて成形した多孔質基体の表面にシールド膜を積層形成し、前記基体内の金属粒子の相互間隙を熱媒体の流通路とすることを特徴としている。特許文献１によれば、「基体の表面がシールド膜により被覆されているので、金属粒子の相互間隙を含む多孔質基体の全体が熱媒体流路として提供され、従って、金属粒子または基体を、管やケーシングなどに収める必要がなくなり、また、成形によって基体を得るとともにシールド膜を基体表面に積層成形するので、量産が可能になるばかりか、任意の形状とすることもでき、しかも、金属粒子は相互に結合されているので、大きな伝熱面積を確保することができ、基体表面のシールド膜が積層形成されて基体と一体になっていることもあって、熱交換効率は著しく高くなる」としている。
【０００７】
また、特許文献２には、金属製連通多孔質材料から成る直立型筒状体の内部を冷却部、外側表面を水蒸発部、下端を水供給部に構成するとともに、水供給部から毛細管現象を利用して連続的に水を供給すると同時に、水蒸発部より供給量とほぼ同等の水を蒸発させながら、水の蒸発潜熱により冷却部を介して被冷却体を冷却する方法が開示されている。特許文献２によれば、「空冷法で用いる空気量の１／５００〜１／１０００、水冷法で用いる水量の１／５０〜１／１００という少ない量の熱媒体で同等以上の冷却効果が得られ、また、水の供給は連通多孔質材料の毛細管現象を利用しているため、基本的には動力を必要としない」としている。
【特許文献１】特開２０００−８８４９０号公報
【特許文献２】特開平２−２７９９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２の技術を、鉄鋼業などにおける低温排熱の冷却手段として利用するには以下の問題点がある。
【０００９】
即ち、特許文献１の熱交換器は、熱媒体を基体内部に流したときの熱交換する相手が基体表面に接する気体や液体であったり、また別途設けた配管内を流れる別の熱媒体であったりすることから、製鉄プロセスで見られるような、高温の部材を冷却することには適していない。また、製鉄プロセスの連続鋳造用鋳型に見られるような、既存の冷却水流路がある装置には適用困難である。
【００１０】
特許文献２の冷却方法は、多孔質体の毛細管現象を利用した水の供給方法であるために、水の供給速度に制限があり、被冷却部が数百度〜数千度となる高温部への適用は困難である。また、冷却用熱媒体をポンプなどで圧送している既存冷却装置へは適用できない。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高温の製品、高温の素材、或いは設備の高温部位などの冷却対象物を、該冷却対象物に設けられた熱媒体流路を流れる冷却水或いは空気などの熱媒体で冷却するにあたり、少ない熱媒体で効率良く前記冷却対象物を冷却することを可能とする、冷却対象物から熱媒体への伝熱促進方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための第１の発明に係る多孔質金属体を利用した伝熱促進方法は、冷却対象物を該冷却対象物に設けられた熱媒体流路を流れる熱媒体によって冷却するにあたり、多孔質金属体を前記熱媒体流路の冷却対象物への伝熱面に接触させて配置し、前記熱媒体を、該多孔質金属体の内部の気孔を通過させて前記冷却対象物から該熱媒体への伝熱を促進させることを特徴とするものである。
【００１３】
第２の発明に係る多孔質金属体を利用した伝熱促進方法は、第１の発明において、前記多孔質金属体の前記伝熱面との接触面は、機械加工及び／または熱加工によって平面化されていることを特徴とするものである。
【００１４】
第３の発明に係る多孔質金属体を利用した伝熱促進方法は、第１または第２の発明において、前記多孔質金属体と前記伝熱面との間には、更に金属箔が配置されていることを特徴とするものである。
【００１５】
第４の発明に係る多孔質金属体を利用した伝熱促進方法は、第１ないし第３の発明の何れかにおいて、前記多孔質金属体は、ロウ付け処理或いは溶接処理によって前記伝熱面と接合していることを特徴とするものである。
【００１６】
第５の発明に係る多孔質金属体を利用した伝熱促進方法は、第１ないし第４の発明の何れかにおいて、前記多孔質金属体は前記伝熱面の一部分に接触し、且つ前記熱媒体流路の一部分に前記多孔質金属体を配置することを特徴とするものである。
【００１７】
第６の発明に係る多孔質金属体を利用した伝熱促進方法は、冷却対象物を該冷却対象物に設けられた熱媒体流路を流れる熱媒体によって冷却するにあたり、一体化成形された金属製板材を有する多孔質金属体を、金属製板材が前記熱媒体流路の冷却対象物への伝熱面に接触するようにして配置し、前記熱媒体を、該多孔質金属体の内部の気孔を通過させて前記冷却対象物から該熱媒体への伝熱を促進させることを特徴とするものである。
【００１８】
第７の発明に係る多孔質金属体を利用した伝熱促進方法は、第６の発明において、前記金属製板材は、ロウ付け処理或いは溶接処理によって前記伝熱面と接合していることを特徴とするものである。
【００１９】
第８の発明に係る多孔質金属体を利用した伝熱促進方法は、第６または第７の発明において、前記金属製板材は前記伝熱面の一部分に接触し、且つ前記熱媒体流路の一部分に前記多孔質金属体を配置することを特徴とするものである。
【００２０】
第９の発明に係る多孔質金属体を利用した伝熱促進方法は、第１ないし第８の発明の何れかにおいて、前記多孔質金属体は、押し付け手段によって前記伝熱面側に常時押し付けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
第１０の発明に係る多孔質金属体を利用した伝熱促進方法は、第１ないし第９の発明の何れかにおいて、前記多孔質金属体は、その気孔径が前記伝熱面側で相対的に小さく、前記伝熱面から離れるに伴って相対的に大きくなるように気孔径が変化する多孔質金属体であることを特徴とするものである。
【００２２】
第１１の発明に係る多孔質金属体を利用した伝熱促進方法は、第１ないし第１０の発明の何れかにおいて、前記多孔質金属体は、その気孔率が前記伝熱面側で相対的に小さく、前記伝熱面から離れるに伴って相対的に大きくなるように気孔率が変化する多孔質金属体であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明で使用する多孔質金属体は、材料と気孔とが入り組んだ形状であることから生成する気泡同士が連結しにくく、そのために伝熱形態が膜沸騰域になりにくく、また、伝熱面近傍で水が気泡になった場合に、毛細管現象により多孔質金属体の内部の水が伝熱面近傍に吸い上げられ、連続的な抜熱が可能であるという特性を有する。従って、この多孔質金属体を使用した本発明によれば、少ない流量の熱媒体であっても高効率で、高温製品、高温素材、設備の高温部位を冷却することが達成される。また、熱媒体流路に多孔質金属体を設置するという簡単な構成であることから、既存の熱媒体流路を有する設備にも適用可能となり、適用時の設備改造コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態例を示す図であって、図１（Ａ）は、熱媒体流路での冷却水の流れ方向と平行な面での概略断面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＸ−Ｘ’矢視による概略断面図である。図１を用いて本発明の作用・効果を説明する。尚、ここでは、冷却対象物を冷却するための熱媒体として水を使用した場合について説明する。
【００２５】
図１において、冷却対象物である被冷却体１に密着して金属製流路部３が設けられ、この金属製流路部３の内部が、前記被冷却体１を冷却するための熱媒体である冷却水の通る熱媒体流路４となっている。そして、この熱媒体流路４の内部に、該熱媒体流路４の内壁面であって冷却対象物である被冷却体１への伝熱面５に接して、内部に多数の気孔を有する多孔質金属体２が配置されている。冷却水供給ポンプ（図示せず）によって熱媒体流路４に供給される冷却水は、多孔質金属体２の内部の気孔を介して多孔質金属体２を通過し、熱媒体流路４を図中の矢印の方向に流れるように構成されている。多孔質金属体２の内部を熱媒体である冷却水を通過させるために、多孔質金属体２の内部の気孔は連通した構造となっている。
【００２６】
本発明で使用する多孔質金属体２とは、その内部に大小様々な気孔を有する固体の総称であり、被冷却体１と冷却用熱媒体との間での熱伝達を促進させるために、熱伝導率の高い金属、例えば銅や銅合金などを用いることが好ましいが、その他の材料であっても使用可能である。また、複数の材料を組み合わせたものを用いても構わない。
【００２７】
被冷却体１からの入熱は熱媒体流路４の伝熱面５を介して多孔質金属体２に伝わる。多孔質金属体２は伝熱表面積が大きいことから、高効率の伝熱が実現される。つまり、多孔質金属体２は内部に大小様々な気孔を有する固体であるため、多孔質金属体２が設置されていない場合に比べて伝熱面積が著しく大きくなり、伝熱効率が向上する。また、多孔質金属体２は、材料と気孔とが入り組んだ形状をしているため、伝熱により生成した気泡と気泡との間に多孔質金属体２を構成する金属材料が存在し、生成した気泡同士が連結しにくく、そのために伝熱形態が膜沸騰域になりにくいという性質を有する。更に、伝熱面近傍で水が気泡になった場合には、毛細管現象により多孔質金属体２の内部の水が伝熱面近傍に吸い上げられるという性質も有する。これらによって高効率の伝熱が可能となる。
【００２８】
また、多孔質金属体２を配置しない場合には、伝熱効率が低下する膜沸騰を回避するために、伝熱面５に気泡膜が生成して滞留しないよう、冷却水の流速を上げる、即ち流量を増加させる必要があるが、多孔質金属体２を用いた場合には、膜沸騰になりにくいために、流量を低くすることが可能となる。
【００２９】
このように、本発明で使用する多孔質金属体２は抜熱性能に優れた冷却デバイスであり、多孔質金属体２としては、気孔が連続しており通水性があるものであれば、粒状或いは繊維状の金属を焼結したものや、発泡金属など、製造方法は問わない。また、材質は一般的には熱伝導率の高い材料である、銅、銅合金が用いられることが多いが、その他の材料であっても使用可能である。複数の材料を用いたものであってもよい。
【００３０】
多孔質金属体２の材質、形状、表面性状、気孔径、気孔率（＝気孔の全体積／多孔質金属体２の体積）、製造時の粒子径／繊維径に応じて、冷却水を流した時の冷却特性が変化するが、熱回収に必要な冷却水の温度を満足する範囲でこれらを決めればいい。但し、多孔質金属体２の気孔径は５００μｍ以下であることが望ましい。気孔径が５００μｍよりも大きいと、被冷却体１から多孔質金属体２に伝わった熱と冷却水とで熱交換する前に冷却水が多孔質金属体２を通過してしまい、伝熱効率が低下するからである。
【００３１】
図１では、多孔質金属体２が金属製流路部３を介して被冷却体１と間接的に接触しているが、図２に示すように、被冷却体１に設けられた熱媒体流路４の内壁に多孔質金属体２を直接接触させて配置してもよい。この場合には、熱媒体流路４の内壁面全てが、被冷却体１への伝熱面５となるので、多孔質金属体２を内壁の任意の位置に配置することができる。図中、符号１０は冷却水用配管である。図２に示す構成においても、図１に示す構成と同等の効果、つまり高効率の伝熱が可能となる。
【００３２】
但し、図１に示すように、多孔質金属体２を金属製流路部３の内部に配置する場合と、図２に示すように、多孔質金属体２を被冷却体１に直接配置する場合とを比較すると、作業性の観点から、前者の金属製流路部３の内部に配置する方が好ましい。
【００３３】
本発明においては、多孔質金属体２が、被冷却体１から熱媒体への伝熱面５と密に接触することが重要であり、金属製流路部３の内部に多孔質金属体２を配置する場合には、オフラインの作業であることから、被冷却体１に直接多孔質金属体２を取り付けるオンラインの作業に比べて、伝熱面５と多孔質金属体２との接触を密にすることができるからである。被冷却体１と金属製流路部３との接触は、どちらも「面」であることから、被冷却体１と金属製流路部３とを密に接触させることは、多孔質金属体２を被冷却体１に直接且つ密に接触させる場合に比較して極めて容易である。金属製流路部３としては、ＳＵＳ、銅、銅合金などを使用することができる。金属製流路部３の断面形状は、図１では長方形であるが、長方形に限るものではなく、円形、正方形、多角形、楕円形などであっても構わない。
【００３４】
このようなことから、以下に説明する実施の形態例は、金属製流路部３を使用した例で説明するが、当然ながら、金属製流路部３を使用せずに、多孔質金属体２を被冷却体１に直接配置しても構わない。尚、多孔質金属体２を金属製流路部３に設置する場合も、また被冷却体１に直接取り付ける場合も、多孔質金属体２を伝熱面５と密に接触させるために、多孔質金属体２の伝熱面５と接触する面を、機械加工及び／または熱加工によって平面化させ、接触率を向上させることが好ましい。機械加工としては、例えば研削処理または研磨処理などを施すことができ、熱加工としては、例えば溶融処理などを施すことができる。
【００３５】
次いで、図３を参照して本発明の第２の実施形態例を説明する。
【００３６】
図３に示すように、被冷却体１に密着して金属製流路部３が設けられ、この金属製流路部３の内部が熱媒体流路４となっており、そして、この熱媒体流路４の内部に、被冷却体１への伝熱面５に接して多孔質金属体２が配置されており、前述した第１の実施形態例と同様の構成であるが、この場合に用いる多孔質金属体２は気孔径が異なる複数の多孔質金属体から構成されている。
【００３７】
即ち、多孔質金属体２の内部に存在する気孔の径は、伝熱面５から離れるほど大きくなっている。つまり、図３において、多孔質金属体２ｃ、多孔質金属体２ｂ、多孔質金属体２ａの順に、内部に存在する気孔径が大きくなっている。ここで、気孔径は同一の気孔を対象としても切断面によって大きさが異なることから、本発明における気孔径が大きいとは、或る切断面で多孔質金属体２を切断したときに、その切断面における気孔の平均値が、多孔質金属体２ｃ、多孔質金属体２ｂ、多孔質金属体２ａの順に大きくなるという意味である。これらの多孔質金属体２ａ、多孔質金属体２ｂ、多孔質金属体２ｃは一体物であっても、また分割されたものであってもどちらでも構わないが、分割したものである場合には、それぞれの多孔質金属体の接触面が密接していることが重要である。
【００３８】
伝熱面５から離れるほど気孔径が大きくなる多孔質金属体２を使用することにより、伝熱面５に接触した部分は気孔径が小さいことから伝熱表面積が大きく、伝熱が促進され、一方、伝熱面５から離れた部分は気孔径が大きくなることから冷却水の流量抵抗が小さくて流量が大きくなるために、多孔質金属体２に冷却水が入りやすくなり、冷却水への伝熱が促進される。つまり、伝熱面５から離れるほど気孔径が大きくなる多孔質金属体２を使用することにより、被冷却体１から冷却水への伝熱が促進される。
【００３９】
この場合、多孔質金属体２の気孔率を変化させ、伝熱面５から離れるほど気孔率が小さくなる構造としても、同様の効果が得られる。また、このような気孔径の変化と気孔率の変化とを組み合わせたものとしてもよい。
【００４０】
図４に、本発明の第３の実施形態例を示す。
【００４１】
図４に示すように、被冷却体１に密着して金属製流路部３が設けられ、この金属製流路部３の内部が熱媒体流路４となっており、そして、この熱媒体流路４の内部の伝熱面５に接して金属箔６が設置され、この金属箔６に接して多孔質金属体２が配置されている。つまり、多孔質金属体２と伝熱面５との間に金属箔６が挟み込まれた構成である。これにより、多孔質金属体２と伝熱面５との間の空隙が減少し、伝熱効率が向上する。
【００４２】
金属箔６は、多孔質金属体２の表面性状に合わせて変形させるために０．１ｍｍ以下の厚みであることが望ましい。また、熱伝導率が高い材料であることが好ましく、銅や銅合金などが望ましい。図４では、金属箔６が多孔質金属体２と伝熱面５との間の全面に配置されているが、多孔質金属体２と伝熱面５との間の一部分のみに配置しても構わない。
【００４３】
図５に、本発明の第４の実施形態例を示す。
【００４４】
図５に示すように、被冷却体１に密着して金属製流路部３が設けられ、この金属製流路部３の内部が熱媒体流路４となっており、そして、この熱媒体流路４の内部に、一体化成形された金属製板材７を有する多孔質金属体２が、金属製板材７を伝熱面５に接するようにして配置されている。これは、伝熱面５と多孔質金属体２との接触を向上させるために、多孔質金属体２の伝熱面５と接する側の面に、銅または銅合金の金属製板材７を取り付けたものである。このとき、多孔質金属体２と金属製板材７との接触を向上させるために、多孔質金属体２と金属製板材７とを一緒に焼結するなどして、その境界に空隙ができないように一体化させることが重要である。
【００４５】
多孔質金属体２は粒子材や線材を焼き固めて製作することが一般的であるが、多孔質金属体２と伝熱面５との接触は点接触の集合となるために、空隙が生成してしまう。これに対して本実施の形態例では、金属製板材７を多孔質金属体２と一体化させ、この金属製板材７を伝熱面５と接触させるので、伝熱面５との接触が面接触となって接触率が向上する。また、金属製板材７と多孔質金属体２とを一体化させることで、それらの間の空隙はなく、熱伝達が促進される。金属製板材７は、銅または銅合金に限るものではなく、熱伝導率が高い金属であるならばどのような金属であっても構わない。
【００４６】
図６に、本発明の第５の実施形態例を示す。
【００４７】
図６に示すように、被冷却体１に密着して金属製流路部３が設けられ、この金属製流路部３の内部が熱媒体流路４となっており、そして、この熱媒体流路４の内部の伝熱面５に、多孔質金属体２がロウ付け層８を介して密着して固定されている。これにより、伝熱面５と多孔質金属体２との間の空隙が減少し、伝熱効率が向上する。ロウ付け処理のみならず、溶接処理によって多孔質金属体２を伝熱面５に密着・固定してもよい。
【００４８】
ロウ付け処理或いは溶接処理する場合には、ロウ付け材料或いは溶接材料には高い熱伝導率の材料を使うことが望ましく、その観点から銀ロウなどが適している。
【００４９】
図７に、本発明の第６の実施形態例を示す。
【００５０】
図７に示すように、被冷却体１に密着して金属製流路部３Ａが設けられ、この金属製流路部３Ａの内部が、前記被冷却体１を冷却するための熱媒体である冷却水の通る熱媒体流路４となっており、そして、この熱媒体流路４の内部に、ネジ９ａと押え板９ｂとからなる押し付け装置９によって伝熱面５の方向に常時押し付けられて、多孔質金属体２が配置されている。
【００５１】
これは、多孔質金属体２と伝熱面５との接触率を向上させるために、多孔質金属体２を押し付け装置９によって伝熱面側に常時押し付けするものである。図７では、押し付け手段としてはネジ９ａを用いているが、押し付け手段はネジ９ａに限るものではなく、板バネなどの他の手段を用いても構わないことはいうまでもない。
【００５２】
図８に、本発明の第７の実施形態例を示す。尚、図８は、図１（Ｂ）と同様に、熱媒体流路４での冷却水の流れ方向と直交する面での概略断面図である。
【００５３】
図８に示すように、被冷却体１に密着して金属製流路部３が設けられ、この金属製流路部３の内部が熱媒体流路４となっており、そして、この熱媒体流路４の内部の伝熱面５に接して多孔質金属体２が配置されている。但し、伝熱面５の全てに多孔質金属体２が接触しているのではなく、伝熱面５の一部分のみに接触して多孔質金属体２が配置されている。また図示はしないが、熱媒体流路４の一部分のみに多孔質金属体２が配置されている。つまり、多孔質金属体２を熱媒体流路４の一部分に配置し、且つ、配置された多孔質金属体２は伝熱面５の一部分に接触している。
【００５４】
このようにして多孔質金属体２を配置することで、多孔質金属体２が設置されない部分の熱媒体流路４では、流れ抵抗が小さいために流速が速くなり、伝熱面５とは対流熱伝達になる。一方、多孔質金属体２が設置された部分では、多孔質金属体２の内部を冷却水が浸透し、伝熱面５との活発な熱伝達が行われる。
【００５５】
この場合、多孔質金属体２に目詰まりが発生した場合でも、熱媒体流路４での多孔質金属体２の設置されていない部位を流れる冷却水によって被冷却体１の冷却が行われることから、大きな伝熱低減を来たすことなく、冷却を行うことが可能となる。
【００５６】
以上、７つの実施形態例を説明したが、これらの実施形態例の２以上の構成を組み合わせることも可能である。例えば、多孔質金属体２と伝熱面５との間に金属箔６を設置し（第３の実施形態例の構成）、且つ、多孔質金属体２を押し付け装置９によって伝熱面側に常時押し付ける（第６の実施形態例の構成）などとすることにより、より一層冷却を促進させることが可能となる。
【００５７】
以上説明したように、本発明によれば、少ない流量の熱媒体であっても高効率で、高温製品、高温素材、設備の高温部位を冷却することが可能となる。
【００５８】
尚、本発明は上記説明の範囲に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、熱媒体として水を利用した例で説明したが、熱媒体は水に限るものではなく、水以外の液体や、空気などの気体であっても構わない。また、上記説明は被冷却体の冷却についての説明であるが、被加熱体を熱媒体によって加熱する場合にも上記に準じて本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態例の他の例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態例を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態例を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態例を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施形態例を示す図である。
【図７】本発明の第６の実施形態例を示す図である。
【図８】本発明の第７の実施形態例を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  被冷却体
２  多孔質金属体
３  金属製流路部
４  熱媒体流路
５  伝熱面
６  金属箔
７  金属製板材
８  ロウ付け層
９  押し付け装置
９ａ  ネジ
９ｂ  押え板
１０  冷却水用配管
【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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