JP2009068836A - 対向振動流型熱輸送装置および冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対向振動流型熱輸送装置の熱輸送能力を向上させる。
【解決手段】複数の流路３が形成された複数のプレートを発熱体５の板面５ａに対して垂直方向に積層配置し、さらに、隣り合う流路３のうち、板面５ａに対して平行方向に隣り合う流路３において流体を対向振動させるとともに、板面５ａに対して垂直方向に隣り合う流路３において流体を対向振動させる。これにより、熱輸送デバイス本体２が大型化することを抑制しつつ、熱輸送能力を確実に向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、隣り合う流路において流体を対向振動させることにより隣り合う流路間で熱交換し、熱を高温側から低温側に輸送する対向振動流型熱輸送装置に関するもので、疑似超熱伝導板状部材、熱スイッチ及び熱ダイオード等に適用して有効である。

対向振動流型熱輸送装置とは、相変化を利用しない全く新しい原理の熱輸送装置であり、対向振動流型熱輸送装置において熱が伝わる原理は、振動流による拡散促進効果と呼ばれる効果である。

すなわち、図２３に示すように、円管内に液体があり、温度に分布がある場合を考える。いま、簡単のために、液体の振動はＨ点に半周期滞在し、即座にＬ点に移動し、そこで半周期滞在し、その後に即座にＨ点に戻る矩形波振動を考える。

振動がない場合にＣ点にいる液体部分（これを要素と呼ぶ。）を考えると、この要素が振動によりＨ点に移動すると、Ｈ点での円管壁の温度は要素より高いので、要素は壁から熱をもらう。要素が振動によりＬ点に移動すると、Ｌ点での壁の温度は要素より低いので要素は壁に熱を吐き出す。

すなわち、１回の振動により、熱がＨ点からＬ点に「蛙飛び」のように移動したことになる。こうした「蛙飛び」は振動が無い場合には起らず、振動により付加的に起ったものである。したがって、振動数が高くなれば単位時間当たりに起る「蛙飛び」回数が増え、振幅が大きくなると「蛙飛び」距離が増えるので、「蛙飛び」による熱の付加的移動は、振幅や周期の増加とともに増えることになる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３６４９９１号公報

しかし、熱移動量を増大させるべく、振幅や周期を増加させると、流路抵抗及び液体を振動させるポンプの負荷が増大するといった問題が新たに発生する。

本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な対向振動流型熱輸送装置を提供し、第２には、従来型より熱輸送能力を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、流路内の流体同士を熱交換させて、熱源（５）からの熱を高温側から低温側に輸送する対向振動流型熱輸送装置であって、流路は、積層配置された複数の板状部材のそれぞれに１本づつ形成されるとともに、流体の流れ方向を変化させる折り返し部（３ａ）を有して蛇行状に形成されており、異なる板状部材に形成された流路うち隣り合う部位（３）を流れる流体同士を対向振動させることを特徴とする。

これにより、隣り合う部位（３）において熱交換に寄与する面積を増大させることができるので、従来型より熱輸送能力を向上させることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の対向振動流型熱輸送装置において、折り返し部（３ａ）は、熱源（５）に面するように、設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の対向振動流型熱輸送装置において、熱源（５）と熱源（５）から吸熱する流体が存在する流路（３）との間に、熱源（５）からの熱を蓄える蓄熱部（７）が設けられていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明では、隣り合う複数の流路（３）内の流体同士を熱交換させて、熱源（５）からの熱を高温側から低温側に輸送する対向振動流型熱輸送装置であって、熱源（５）には、熱源（５）が生じた熱を流体に伝える板面（５ａ）が形成され、流路（３）は、板面（５ａ）に対して平行に広がる複数の板状部材に形成されており、複数の板状部材は、板面（５ａ）に対して垂直方向に積層配置されており、隣り合う流路（３）のうち、板面（５ａ）に対して平行方向に隣り合う流路（３）において流体を対向振動させるとともに、板面（５ａ）に対して垂直方向に隣り合う流路（３）において流体を対向振動させることを特徴とする。

これにより、隣り合う流路（３）において熱交換に寄与する面積を増大させることができるので、従来型より熱輸送能力を向上させることができる。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の対向振動流型熱輸送装置において、流路（３）のうち、熱源（５）近傍に位置する部位には、流路（３）を屈曲させて板面（５ａ）に対して垂直に延びるように形成された垂直部が設けられ、隣り合う流路（３）同士を仕切る仕切部（３ｂ）には、隣り合う垂直部同士のうちの少なくとも一組を連通させる折り返し部（３ａ）が形成されており、折り返し部（３ａ）は、板面（５ａ）に面するように、設けられていることを特徴とする。

これにより、温度の低い流体が、流路（３）内のうち熱源（５）近傍に位置する折り返し部（３ａ）にて、熱源（５）に断続的に衝突して乱流状態で振動する、そして、この乱流効果により熱源（５）と流体との熱伝達率が増大する。

これに対して、従来型の対向振動流型熱輸送装置では、流路内のうち発熱体に対応する部位にて流体が熱源（５）と衝突するように振動しないので、乱流効果が殆ど発生せず、熱伝達率が本実施形態より小さい。

したがって、本発明では、従来型の対向振動流型熱輸送装置より熱源（５）から短時間に多くの熱を回収することができるので、従来型の対向振動流型熱輸送装置より熱輸送能力を向上させることができるとともに、従来と異なる新規な対向振動流型熱輸送装置を得ることができる。

請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の対向振動流型熱輸送装置において、垂直部は、それぞれの板状部材に形成された流路（３）に設けられており、それぞれの垂直部の長さは、板面（５ａ）と板状部材との距離が離れるに伴って、長く形成されており、複数の板状部材が互いに密着していることを特徴とする。

ところで、流路（３）内のうち熱源（５）に対応する部位にて流体は熱源（５）と熱交換するが、当然ながら、流体と熱源（５）との温度差が大きいほど、熱交換量は線形的に増大するのに対して、熱源（５）と流体との対向面積の増大に対して熱交換量は線形的に増大せず、対向面積の増大に対して熱交換量は飽和する。

すなわち、熱源（５）の端部において流体と熱源（５）との温度差ΔＴが最も大きくなるものの、熱源（５）と流体との対向面積の増大に応じて熱交換量が指数関数的に小さくなるため、熱源（５）と流体との対向面積の増大熱交換量は飽和する。

このとき、従来型の対向振動流型熱輸送装置流体では、振動方向において熱源（５）に隣接する流路（３）を１本としているのに対して、本発明に係る対向振動流型熱輸送装置流体では、垂直部をそれぞれの板状部材に形成される流路（３）に設け、垂直部の長さを板面（５ａ）と板状部材との距離が離れるに伴って、長くなるように形成している。これにより、流体の振動方向において熱源（５）に隣接する流路（３）を複数本とすることができる。

従って、従来型の対向振動流型熱輸送装置と本発明に係る対向振動流型熱輸送装置において総対向面積を同じとした場合、１本当たりの対向面積は本発明に係る対向振動流型熱輸送装置の方が従来型の対向振動流型熱輸送装置より小さくなるものの、前述のごとく、対向面積の増大熱交換量は飽和するので、１本当たりの対向面積が小さくなっても、熱源（５）に隣接する流路（３）を複数本とした方が、全体として熱源（５）から吸熱量を増大させることができる。

その結果、対向振動流型熱輸送装置が大型化することを抑制しつつ、熱輸送能力を確実に向上させることができるとともに、従来と異なる新規な対向振動流型熱輸送装置を得ることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、同一の板状部材に形成される複数の流路（３）のうち、垂直部を除く板面（５ａ）に対して平行に延びる部位は、互いに同一方向に延びていてもよい。

また、請求項８に記載の発明のように、同一の板状部材に形成される複数の流路（３）のうち、垂直部を除く板面（５ａ）に対して平行に延びる部位は、それぞれ複数方向に延びていてもよい。これにより、対向振動流型熱輸送装置が大型化することを抑制しつつ、隣り合う流路（３）において熱交換に寄与する面積を増大させることができる。

請求項９に記載の発明では、請求項４ないし８のいずれか１つに記載の対向振動流型熱輸送装置において、板面（５ａ）と流路（３）との間に、熱源（５）からの熱を蓄える蓄熱部（７）が配置されていることを特徴とする。

熱源（５）から効率よく熱を回収するには、熱源（５）と流体との温度差ΔＴを大きくする必要があるが、流路（３）内のうち熱源（５）に対応する部位では、流体は乱流状態となって振動変位しているので、温度差ΔＴが短時間で乱高下してしまう。

したがって、熱源（５）の温度が短時間で乱高下してしまうことを防止するには、流体の振動周波数を比較的に低くする必要があるが、この手段では、熱輸送能力を確実に向上させることが難しい。

これに対して、本発明では、熱源（５）と熱源（５）から吸熱する流体が存在する流路（３）との間に蓄熱部（７）を設けているので、熱源（５）から流体への熱移動が蓄熱部（７）により阻害されるものの、蓄熱部（７）が温度変化を吸収する緩衝材として機能するので、流体の振動周波数を高くすることができる。

したがって、流体の振動周波数を高くすることができるので、熱源（５）から流体への熱移動が蓄熱部（７）により阻害されても、総熱輸送量を増大させることが可能となる。延いては、熱源（５）の温度変動を小さくしながら、総熱輸送量を増大させることが可能となるとともに、従来と異なる新規な対向振動流型熱輸送装置を得ることができる。

請求項１０に記載の発明では、蓄熱部（７）は、流路（３）を構成する部材と同等以上の比熱を有する部材にて構成されていることを特徴とするものである。

請求項１１に記載の発明では、蓄熱部（７）は、板状部材のうち熱源（５）と面する部位（３ｃ）の厚みを、隣り合う流路（３）同士を仕切る仕切部（３ｂ）よりも厚くすることにより構成されていることを特徴とするものである。

請求項１２に記載の発明では、請求項５ないし１１のいずれか１つに記載の対向振動流型熱輸送装置（１）を２つ備え、熱源（５）を冷却する冷却装置であって、それぞれの対向振動流型熱輸送装置（１）の垂直部同士を対向接触するように配置することで、それぞれの対向振動流型熱輸送装置が、垂直部同士の接触面に対して、対称に配置されている冷却装置を特徴とする。

請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載の冷却装置において、流路（３）には、流路（３）内の流体と外部流体との熱交換を促進する放熱フィン（４ａ）が設けられていることを特徴とする。

これにより、放熱能力を向上させることができるので、総熱輸送量を増大させることができる。

因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本実施形態は、本発明を電子部品の冷却装置に適用したものであって、図１は本実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置１の外観斜視（一部断面）図であり、図２〜４は対向振動流型熱輸送装置１の要部を示す断面図であり、図５は振動装置６の模式図である。

図１中、熱輸送デバイス本体２は、蛇行した流路３内に流体が充填された略帯板状のもので、その長手方向両端側には冷却水により冷却される放熱部４が設けられ、一方、長手方向略中央部には冷却対象、すなわち熱源をなす発熱体５が組み付けられている。因みに、本実施形態では、発熱体５としては、電子計算機用の集積回路等の電子部品等を想定している。なお、熱輸送デバイス本体２の構造は後述する。

因みに、流路３内に充填される流体として、本実施形態では水を採用しているが、粘度を低下させる添加剤を混合した水等を採用してもよいことは言うまでもない。また、流体は流路３内の圧力を真空ポンプ等により低下させた状態で注入口２ｂから注入される。

振動装置６は熱輸送デバイス本体２内の流体を振動させるポンプ手段であり、この振動装置６は、図５に示すように、電磁力により変位する可動子と流体を振動させるピストンとが一体化されたプランジャ６ａを往復動さることにより流体を振動させるものである。

なお、バネ６ｂは電磁力により変位したプランジャ６ａを元の位置に戻す弾性力を作用させる弾性手段であり、プランジャ６ａを覆う薄膜状（本実施形態では、厚さ０．１ｍｍ程度）の樹脂製の被膜６ｃは、プランジャ６ａをケーシング６ｄ内で摺動可能とする軸受機能と流体がプランジャ６ａとケーシング６ｄとの隙間を流れてしまうことを防止するシール機能とを担うものであり、励磁コイル６ｅは磁界を発生させるものである。

そして、振動装置６の出力ポート６ｆは、図１に示すように、内部が２つに区画された管６ｇを介して熱輸送デバイス本体２の入力ポート２ａ（図３、４参照）に接続されている。

次に、熱輸送デバイス本体２について述べる。

熱輸送デバイス本体２は、銅やアルミニウム等の熱伝導率が高い金属プレートにエッチングにて蛇行した溝を成形し、この溝が成形されたプレートをその厚み方向に積層してろう付け又は熱圧着することにより、内部に蛇行した複数本の流路３を形成したものである。

そして、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、発熱体５に隣接する流路３を板状の発熱体５に対して垂直に配置することにより、流路３内の流体のうち発熱体５近傍に位置する流体を発熱体５に向けて衝突するかのごとく振動変位させるとともに、蛇行する流路３の折り返し部３ａを発熱体５に面する部位に配置している。

また、流路３を、図２〜４（特に、図２（ｂ）参照）に示すように、発熱体５の板面５ａと平行な異なる２方向及びこの板面５ａに対して垂直な方向を基底として三次元クランク状に屈曲させて発熱体５側から流路３側に向かう方向（図２（ａ）の上下方向Ｄ１）に流路３を複数段積層しているとともに、図２（ａ）に示すように、流体の振動方向において、発熱体５に隣接する流路３を複数本（本実施形態では、８本）としている。

ここで、「流体の振動方向」とは、巨視的に発熱体５から放熱部４に至る方向Ｄ２（図２（ａ）参照）を言う。なお、本実施形態では、流路３は三次元クランク状に屈曲しているので、微視的には流路３の部位によって流体の振動方向は相違する。

次に、本実施形態の作用効果を述べる。

隣り合う流路３を仕切る仕切部３ｂを挟んで流体が対向振動するように振動装置６を作動させる。

これにより、仕切部３ｂを挟んで温度が高い流体相と温度が低い流体相とが周期的に対向することとなるため、前述のごとく、熱が「蛙飛び」のように移動するので、発熱体５の温熱は熱輸送デバイス本体２の長手方向と直交する方向にしながら発熱体５から放熱部４に移動し、逆に、放熱部４で発生した冷熱は熱輸送デバイス本体２の長手方向と直交する方向にしながら放熱部４から発熱体５に移動する。

このとき、発熱体５近傍に位置する流体は、発熱体５に向けて衝突するかのごとく振動変位するので、流路３内のうち発熱体５に対応する部位にて流体が乱流状態で振動し、発熱体５に対応する部位に温度の低い流体が断続的に衝突して発熱体５と流体との熱伝達率が増大する。

これに対して、従来型の対向振動流型熱輸送装置では、流路内のうち発熱体に対応する部位にて流体が発熱体の板面５ａと平行な方向に振動変位するので、乱流効果が殆ど発生せず、熱伝達率が本実施形態より小さい。

したがって、本実施形態では、従来型の対向振動流型熱輸送装置より発熱体５から短時間に多くの熱を回収することができるので、従来型の対向振動流型熱輸送装置より熱輸送能力を向上させることができる。

また、蛇行する流路３の折り返し部３ａを発熱体５に面する部位に配置しているので、流路３内のうち発熱体５に対応する部位にて確実に流体を乱流状態で振動させることができ、熱輸送能力を確実に向上させることができる。

また、流路３を屈曲させ、かつ、発熱体５側から流路３側に向かう方向に流路３を複数段積層しているので、熱輸送デバイス本体２が大型化することを抑制しつつ、隣り合う流路３において熱交換に寄与する面積を増大させることができ、熱輸送能力を確実に向上させることができる。

ところで、流路３内のうち発熱体５に対応する部位にて流体は発熱体５と熱交換するが、当然ながら、流体と発熱体５との温度差が大きいほど、熱交換量は線形的に増大するのに対して、発熱体５と流体との対向面積の増大に対して熱交換量は線形的に増大せず、対向面積の増大に対して熱交換量は飽和する。

すなわち、発熱体５の端部において流体と発熱体５との温度差ΔＴが最も大きくなるものの、発熱体５と流体との対向面積の増大に応じて熱交換量が指数関数的に小さくなるため、発熱体５と流体との対向面積の増大熱交換量は飽和する。

このとき、従来型の対向振動流型熱輸送装置流体では、振動方向において発熱体５に隣接する流路３を１本としているのに対して、本実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置流体では、流体の振動方向において発熱体５に隣接する流路３を複数本としているので、従来型の対向振動流型熱輸送装置と本実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置１において総対向面積を同じとした場合、１本当たりの対向面積は本実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置の方が従来型の対向振動流型熱輸送装置より小さくなるものの、前述のごとく、対向面積の増大熱交換量は飽和するので、１本当たりの対向面積が小さくなっても、発熱体５に隣接する流路３を複数本とした方が、全体として発熱体５から吸熱量を増大させることができる。

したがって、熱輸送デバイス本体２が大型化することを抑制しつつ、熱輸送能力を確実に向上させることができる。

（第１参考例）
第１実施形態では、三次元的に流路３を屈曲させて複数方向に延びる複数本の流路３を構成したが、本実施形態は、図６〜８に示すように、二次元的に流路３を屈曲させて複数方向に延びる複数本の流路３を構成したものである。

（第２参考例）
第１実施形態では、流体の振動方向において発熱体５に隣接する流路３を複数本とするに当たって、図２（ａ）に示すように、発熱体５に隣接する流路３を発熱体５の板面５ａに対して略垂直としたが、本実施形態は、図９に示すように、発熱体５に隣接する流路３を発熱体５の板面５ａに対して略平行としたものである。

（第２実施形態）
上述の実施形態では、熱輸送デバイス本体２、つまり流路３を構成する部材に発熱体５を直接に接触させていたが、本実施形態は、図１０に示すように発熱体５と発熱体５から吸熱する流体が存在する流路３との間に、熱を蓄える蓄熱部７を設けたものである。

なお、本実施形態では、流路３を構成する部材と同等以上の比熱を有する部材を熱輸送デバイス本体２と発熱体５との間に介在させることにより蓄熱部７を構成している。

次に、本実施形態の作用効果を述べる。

電子計算機用の集積回路等の電子部品は、巨視的な平均温度を所定温度範囲に維持することは勿論のこと、短時間で温度が乱高下すると耐久性（寿命）が著しく低下する。

一方、発熱体５から効率よく熱を回収するには、発熱体５と流体との温度差ΔＴを大きくする必要があるが、流路３内のうち発熱体５に対応する部位では、流体は振動変位しているので、温度差ΔＴが短時間で乱高下してしまう。

したがって、発熱体５の温度が短時間で乱高下してしまうことを防止するには、流体の振動周波数を比較的に低くする必要があるが、この手段では、熱輸送能力を確実に向上させることが難しい。

これに対して、本実施形態では、発熱体５と発熱体５から吸熱する流体が存在する流路３との間に蓄熱部７を設けているので、発熱体５から流体への熱移動が蓄熱部７により阻害されるものの、蓄熱部７が温度変化を吸収する緩衝材として機能するので、流体の振動周波数を高くすることができる。

したがって、流体の振動周波数を高くすることができるので、発熱体５から流体への熱移動が蓄熱部７により阻害されても、総熱輸送量を増大させることが可能となる。延いては、発熱体５の温度変動を小さくしながら、総熱輸送量を増大させることが可能となる。

（第３実施形態）
本実施形態は、第２実施形態の変形例であり、本実施形態では、図１１に示すように、流路３を構成する部材のうち発熱体５と面する部位３ｃの厚みを仕切部３ｂに比べて厚くすることにより蓄熱部７を構成したものである。

（第４実施形態）
第１実施形態では、主に放熱部４のみにて発熱体５の熱を放熱していたが、本実施形態は、図１２、１３に示すように、流路３内の流体と外部流体（本実施形態では、空気）との熱交換を促進する放熱フィン４ａを設けるとともに、放熱フィン４ａ内と流路３とを連通させて流路３自体を放熱フィンとしたものである。

これにより、放熱能力を向上させることができるので、総熱輸送量を増大させることができる。

なお、図１２は熱輸送デバイス本体２の長手方向端部に放熱フィン４ａを設けた例であり、図１３は流路３途中に放熱フィン４ａを設けた例である。

（第３参考例）
第１実施形態では、発熱体５近傍に位置する流体を発熱体５に向けて衝突させるがごとく流体を振動変位させるに当たって、流路３のうち発熱体５に隣接する部位を発熱体５の板面５ａに対して略垂直とし、その他の部位を発熱体５の板面５ａに対して略平行としたが、本実施形態は、図１４、１５に示すように、流路３のうち発熱体５に隣接する部位は勿論のこと、その他の部位も発熱体５の板面５ａに対して略垂直に配置したものである。

なお、図１４では、放熱部４を発熱体５が組み付けられる部位より大きくしているので、流路３のうち放熱部４近傍においては、板面５ａに対する垂線からの傾き角が増大している。

また、図１４、１５によれば、流体が熱を輸送する方向に発熱体５と放熱部４とを配置しているため、発熱体５と放熱部４との間の距離が短くても発熱体５から放熱部４に良好に熱を輸送することができる。

（第４参考例）
上述の実施形態では、板面５ａと平行な面において隣り合う流路３間で熱交換したが、本実施形態は、図１６に示すように、板面５ａと直交する面において隣り合う流路３間で熱交換させて熱交換に寄与する面積を増大させるものである。

なお、上述の実施形態では、板面５ａと平行な面において隣り合う流路３内の流体は互いに平行な方向に対向振動したが、本実施形態では、板面５ａと直交する面において隣り合う流路３内の流体は互いに直交対向振動する。

因みに、板面５ａと直交する面において隣り合う流路３内の流体を互いに直交対向振動させて熱交換させ、板面５ａと平行な面において隣り合う流路３内の流体を互いに平行な方向に対向振動させて２方向にて熱交換させてもよい。

（第５実施形態）
上述の実施形態では、熱輸送デバイス本体２は完全剛体に近いものであったが、本実施形態は、図１７に示すように、流路３を構成する部材のうち仕切部３ｂをなまし銅等の熱伝導に優れた金属で形成し、仕切部３ｂ以外の部位３ｄを樹脂等の軟材料にて構成したものである。

これにより、熱輸送デバイス本体２を電気コードのごとく容易に曲げることができるので、対向振動流型熱輸送装置を容易に実装することができる。

（第６実施形態）
本実施形態は、図１８に示すように、板材３ｅに流路３に相当する溝又は穴をプレス加工にて形成し、この板材３ｅと溝又は穴の無い板状の板材３ｆとを交互に積層してろう付け又は熱圧着することにより、内部に蛇行した複数本の流路３を有する熱輸送デバイス本体２を形成したものである。

（第７実施形態）
本実施形態は、図１９に示すように、穴３ｇが形成された波状の板材３ｈと板状の板材３ｊとをろう付け又は熱圧着することにより、内部に蛇行した複数本の流路３を有する熱輸送デバイス本体２を形成したものである。

（第５参考例）
本例は、図２０に示すように、発熱体５と接する面に対して直交する方向に流路３を複数本段積層したものである。

対向振動流型熱輸送装置１が大型化することを抑制しつつ、複数段積層したことによる隣り合う流路３において熱交換に寄与する面積を増大させることができ、熱輸送能力を確実に向上させることができる。

（第８実施形態）
上述の実施形態では、内部が２つに区画された管６ｇを介して熱輸送デバイス本体２と振動装置６とを繋いだが、本実施形態は、図２１に示すように、内部が２つに区画されていない２本の管６ｇを介して熱輸送デバイス本体２と振動装置６とを繋いだものである。

（第６参考例）
本例は、第４参考例の変形例である。すなわち、第４参考例では、流体の振動方向が異なる（この例では、直交する）ように、ほぼ同一の大きさ熱輸送デバイス本体２を板面５ａと直交する方向に２枚積層したものであるが、本実施形態は、図２２に示すように、２枚の熱輸送デバイス本体２のうち発熱体５に接する熱輸送デバイス本体２の大きさを発熱体５と略同等程度とするとともに、この発熱体５と同等程度の大きさを有する熱輸送デバイス本体２（以下、第１の熱輸送デバイス本体２と呼ぶ。）に接する熱輸送デバイス本体２（以下、第２熱輸送デバイス本体２と呼ぶ。）を第１熱輸送デバイス本体２より大きくし、かつ、第１熱輸送デバイス本体２内の流体振動方向と第２熱輸送デバイス本体２内の流体振動方向とを約９０°相違させたものである。

これにより、第８実施形態に係る対向振動型熱輸送装置に比べて流体の質量を減少させることができるので、振動装置６の駆動負荷を低減することができる。

したがって、振動装置６及び対向振動型熱輸送装置の小型化、並びに対向振動型熱輸送装置の製造原価低減を図ることができる。

なお、本実施形態では、第１熱輸送デバイス本体２の流体振動方向と第２熱輸送デバイス本体２の流体振動方向を略９０°相違させたが、本発明はこれに限定されるものではない。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、プランジャ６ａを往復動さることにより流体を振動させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、流路３の端部を押し潰すようにしごくことにより流体を振動させるものである。なお、この方法では、シール構造を廃止することができるので、振動装置６の簡素化を図ることができる。

また、上述の実施形態では、折り返し部３ａを設けて流路３を蛇行させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、隣り合う流路３を折り返し部３ａを設けて連通させず、隣り合う流路３それそれを閉じた空間としてもよい。なお、この場合、閉じた空間（流路３）内で非圧縮性流体を振動させることは難しいので、流体に気泡を混入させる等して流路３内で流体が振動することができるようにする必要がある。

本発明の第１実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置の外観斜視（一部断面）図である。 本発明の第１実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置の要部を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置の要部を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置の要部を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る振動装置の模式図である。 本発明の第１参考例に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 本発明の第１参考例に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 本発明の第１参考例に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 本発明の第２参考例に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 本発明の第２実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 本発明の第３実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 本発明の第４実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 本発明の第４実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 本発明の第３参考例に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 本発明の第３参考例に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 本発明の第４参考例に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 本発明の第５実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 本発明の第６実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 本発明の第７実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 本発明の第５参考例に係る対向振動流型熱輸送装置の説明図である。 本発明の第８実施形態に係る対向振動流型熱輸送装置の説明図である。 本発明の第６参考例に係る対向振動流型熱輸送装置の図である。 対向振動流型熱輸送装置の作動説明図である。

符号の説明

２ 熱輸送デバイス本体
３ 流路
３ａ 折り返し部
３ｂ 仕切部
５ 発熱体
５ａ 板面
７ 蓄熱部

Claims (13)

1. 流路内の流体同士を熱交換させて、熱源（５）からの熱を高温側から低温側に輸送する対向振動流型熱輸送装置であって、
   前記流路は、積層配置された複数の板状部材のそれぞれに１本づつ形成されるとともに、前記流体の流れ方向を変化させる折り返し部（３ａ）を有して蛇行状に形成されており、
   異なる前記板状部材に形成された前記流路のうち隣り合う部位（３）を流れる前記流体同士を対向振動させることを特徴とする対向振動流型熱輸送装置。
2. 前記折り返し部（３ａ）は、前記熱源（５）に面するように、設けられていることを特徴とする請求項１に記載の対向振動流型熱輸送装置。
3. 前記熱源（５）と前記熱源（５）から吸熱する流体が存在する前記流路（３）との間に、前記熱源（５）からの熱を蓄える蓄熱部（７）が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の対向振動流型熱輸送装置。
4. 隣り合う複数の流路（３）内の流体同士を熱交換させて、熱源（５）からの熱を高温側から低温側に輸送する対向振動流型熱輸送装置であって、
   前記熱源（５）には、前記熱源（５）が生じた熱を前記流体に伝える板面（５ａ）が形成され、
   前記流路（３）は、前記板面（５ａ）に対して平行に広がる複数の板状部材に形成されており、
   前記複数の板状部材は、前記板面（５ａ）に対して垂直方向に積層配置されており、
   前記隣り合う流路（３）のうち、前記板面（５ａ）に対して平行方向に隣り合う流路（３）において前記流体を対向振動させるとともに、前記板面（５ａ）に対して垂直方向に隣り合う流路（３）において前記流体を対向振動させることを特徴とする対向振動流型熱輸送装置。
5. 前記流路（３）のうち、前記熱源（５）近傍に位置する部位には、前記流路（３）を屈曲させて前記板面（５ａ）に対して垂直に延びるように形成された垂直部が設けられ、
   前記隣り合う流路（３）同士を仕切る仕切部（３ｂ）には、隣り合う前記垂直部同士のうちの少なくとも一組を連通させる折り返し部（３ａ）が形成されており、
   前記折り返し部（３ａ）は、前記板面（５ａ）に面するように、設けられていることを特徴とする請求項４に記載の対向振動流型熱輸送装置。
6. 前記垂直部は、それぞれの前記板状部材に形成された前記流路（３）に設けられており、
   それぞれの前記垂直部の長さは、前記板面（５ａ）と前記板状部材との距離が離れるに伴って、長く形成されており、
   前記複数の板状部材が互いに密着していることを特徴とする請求項５に記載の対向振動流型熱輸送装置。
7. 同一の前記板状部材に形成される前記複数の流路（３）のうち、前記垂直部を除く前記板面（５ａ）に対して平行に延びる部位は、互いに同一方向に延びていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１つに記載の対応振動流型熱輸送装置。
8. 同一の前記板状部材に形成される前記複数の流路（３）のうち、前記垂直部を除く前記板面（５ａ）に対して平行に延びる部位は、それぞれ複数方向に延びていることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１つに記載の対応振動流型熱輸送装置。
9. 前記板面（５ａ）と前記流路（３）との間に、前記熱源（５）からの熱を蓄える蓄熱部（７）が配置されていることを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１つに記載の対向振動流型熱輸送装置。
10. 前記蓄熱部（７）は、前記板状部材と同等以上の比熱を有する部材にて構成されていることを特徴とする請求項９に記載の対向振動流型熱輸送装置。
11. 前記蓄熱部（７）は、前記板状部材のうち前記熱源（５）と面する部位（３ｃ）の厚みを、前記隣り合う流路（３）同士を仕切る仕切部（３ｂ）よりも厚くすることにより構成されていることを特徴とする請求項９に記載の対向振動流型熱輸送装置。
12. 請求項５ないし１１のいずれか１つに記載の対向振動流型熱輸送装置（１）を２つ備え、前記熱源（５）を冷却する冷却装置であって、
    それぞれの前記対向振動流型熱輸送装置（１）の前記垂直部同士を対向接触するように配置することで、それぞれの前記対向振動流型熱輸送装置が、前記垂直部同士の接触面に対して、対称に配置されていることを特徴とする冷却装置。
13. 前記流路（３）には、前記流路（３）内の流体と外部流体との熱交換を促進する放熱フィン（４ａ）が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の冷却装置。

Images