JP5136599B2 - 流体攪拌機能付き装置 - Google Patents

Description

本発明は、微小粒子を含有する熱輸送流体が流通する流体攪拌機能付き装置に関する。

従来より、熱源からの熱を吸熱して輸送する熱輸送流体の熱伝導率を向上させるために、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子を含有する熱輸送流体が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１には、水やエチレングリコール等のベース液中に、０．０５質量％以上のカーボンナノチューブと、セルロース誘導体またはそのナトリウム塩とを添加した熱輸送流体が開示されている。特許文献２には、水やエチレングリコール等のベース液中に、カーボンナノチューブと、ＧＰＣ測定による平均分子量が６０００〜３００００であるカルボキシメチルセルロースナトリウム塩とを添加した熱輸送流体が開示されている。

特開２００７−３１５２０号公報 特開２００８−１８９９０１号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示されるようなナノ粒子を含有する熱輸送体は、熱輸送流体中のナノ粒子が液中に沈殿する状態になった場合、液中に分散している状態と比較して熱伝導率が低下するという問題がある。すなわち、熱輸送流体が流動することによって熱輸送が行われる装置において、時間の経過、流れの滞留等により、液中に沈殿物が形成されたときには、熱輸送体の熱伝導率が低下し、期待する熱輸送量を発揮できないことがある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、微小粒子の沈殿に起因する熱輸送流体の熱伝導率の低下を抑制する流体攪拌機能付き装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用することができる。請求項１は、水または有機物からなる溶媒と溶媒中に分散される微小粒子とを含む熱輸送流体が流通することで発熱体から放出される熱を熱輸送流体によって輸送する回路に設けられる装置に係る発明であって、当該装置を形成する容器内の鉛直方向下部に熱輸送流体を攪拌する攪拌手段を備え、
当該装置は、上下方向に延設されて内部を熱輸送流体が流れる複数のチューブを有する熱交換コア部と、装置の下部に設けられて熱輸送流体が流入しチューブのそれぞれに熱輸送流体を分配する下部タンクと、複数のチューブ内を流出した熱輸送流体が集められる上部タンクと、を備え、
攪拌手段は、下部タンクの円筒状に形成された内壁面により囲まれているチャンバーと、内壁面に開口した流入口に接続されて内壁面の接線方向に沿って延びる流入通路と、を備えて構成され、下部タンクは流入通路から熱輸送流体が流入する方向の長さよりも上下方向の高さが短い扁平状に形成され、熱輸送流体はチャンバーで旋回流を形成することを特徴とする。

この発明によれば、少なくとも当該装置を形成する容器内の鉛直方向下部に攪拌手段を備えるため、熱輸送流体の滞留状態や、流体の循環停止状態において、重力によって当該装置の沈殿物が溜まり易い箇所で熱輸送流体を攪拌することができる。これにより、当該箇所に沈殿物等が生じていた場合にこれを分散することができる。したがって、良好な熱伝導率を発揮できる流体に復帰させることが可能になり、微小粒子の沈殿に起因する熱輸送流体の熱伝導率の低下を抑制できる流体攪拌機能付き装置が得られる。また、熱輸送流 体が当該回路を循環する過程において、熱輸送流体はチャンバーで旋回流を形成して流動 するため、チャンバーに存在する滞留物、沈殿物等を攪拌することができる。したがって 、回路内を熱輸送流体が流通することに伴って、沈殿物等の消失が継続的に行われ、良好 な熱輸送性能を発揮させ続けることができる。

請求項２に記載の発明は、攪拌手段は、容器内の鉛直方向下部に設けられたチャンバーに、一端側が固定され他端側が自由端となるように設けられるフィルム部材によって構成され、フィルム部材は、熱輸送流体がチャンバーに流入することにより浮揚することを特徴とする。この発明によれば、停車時等の流体の循環停止状態が継続すること等により、熱輸送流体の沈殿物が生じ、当該沈殿物がフィルム部材の上面に堆積し蓄えられる。この状態から再び流体の循環が開始されると、チャンバーに流入する熱輸送流体の流動によって、フィルム部材が浮揚し、フィルム部材上に蓄えられた沈殿物が分散して熱輸送流体を攪拌することができる。したがって、回路内を熱輸送流体が流通することに伴って、沈殿物等の消失が継続的に行われ、良好な熱輸送性能を発揮させ続けることができる。

請求項３は、請求項２に記載の発明において、攪拌手段は、回路に含まれる熱交換器、 リザーバータンク、及び当該回路に含まれる通路の少なくとも一つに設けられていること を特徴とする。この発明によれば、当該回路における熱輸送流体の滞留や沈殿物等の発生 が予測し得る箇所に攪拌手段を備えることができる。したがって、当該箇所の流体を効果 的に攪拌することが可能になり、沈殿物の発生を迅速に解消し得る装置を提供できる。

本発明を適用する第１参考形態に係る流体攪拌機能付き装置を有する熱輸送回路の構成を示す模式図である。 第１参考形態に係る流体攪拌機能付き装置の特徴部の構成を示す模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は第１参考形態の流体攪拌機能付き装置によるフローモデルを説明するための模式図である。 本発明を適用する第１実施形態に係る流体攪拌機能付き装置の特徴部の構成を示す模式図である。 本発明を適用する第２参考形態に係る流体攪拌機能付き装置を有する熱輸送回路の構成を示す模式図である。 本発明を適用する第３参考形態に係る流体攪拌機能付き装置の特徴部の構成を示す模式図である。 本発明を適用する第４参考形態に係る流体攪拌機能付き装置を有する熱輸送回路の構成を示す模式図である。 第４参考形態に係る流体攪拌機能付き装置の特徴部の構成を示す模式図である。 第４参考形態の流体攪拌機能付き装置の特徴部についての他の構成を示す模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明を適用する第２実施形態の流体攪拌機能付き装置による流体攪拌の仕組みを説明するための模式図である。 第５参考形態に係る流体攪拌機能付き装置の特徴部の構成を示す模式図である。 第６参考形態に係る流体攪拌機能付き装置の特徴部の構成を示す模式図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１参考形態）
以下、本発明の第１参考形態について図１〜図３を参照して説明する。本参考形態に係る熱輸送回路１を流通し、熱輸送に寄与する熱輸送流体は、例えば車載用のエンジンやミッション等の冷却に用いられるものである。この熱輸送流体に用いられる溶媒は、例えば水等の単一の成分からなるとともに、同溶媒よりも高い熱伝導率を有する微小粒子を含有している。この熱輸送流体は、同溶媒に分散されている微小粒子を含むことにより、熱伝導率が高く、熱輸送性に優れた流体であり、熱源の冷却等を行う熱輸送回路１に使用されることにより、熱源からの熱を移送して外部に伝達する。

溶媒は、溶媒分子の集合体で構成され、例えば水または有機物（例えば、エチレングリコール、トルエン等）からなる。溶媒は、微小粒子を分散させ、微小粒子を運搬する流体とすることができる。溶媒として、混合物を用いることができる。

複数の微小粒子は、ナノメートルサイズ、マイクロメートルサイズ等の粒子であり、熱輸送流体中に分散している。微小粒子はその外形が棒状あるいは球状の粒子である。この微小粒子としては、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、シリコン（Ｓｉ）、フッ素（Ｆ）等の無機物からなる粒子、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化銅（ＣｕＯ）、三酸化二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ）等の酸化物からなる粒子、カーボンナノチューブ、あるいは樹脂等からなるポリマー粒子を用いることができる。

微小粒子は、棒状、球状、多面体状等の様々な形状で形成できる。棒状の粒子とは、粒子の細長さの度合いを示すアスペクト比（棒状の粒子の長辺と短辺の比率。ここでは、長辺（縦長さ）：短辺（横幅長さ）とする）が大きい細長い粒子である。また、微小粒子は、２種類以上の物質から構成されてもよい。

熱輸送流体が循環する熱輸送回路１について図１を参照して説明する。図１は第１参考形態に係る流体攪拌機能付き装置を有する熱輸送回路１の構成を示す模式図である。熱輸送回路１は、発熱体の一例としてのコンピュータの中央処理装置（以下、ＣＰＵ（central processing unit）２と称する）からの発熱が伝達される熱交換部３と、ラジエータ４と、リザーバータンク５と、ポンプ６とを環状に接続して構成される回路である。

熱交換部３は、ＣＰＵ２の熱が伝達される伝熱板（図示せず）と、この伝熱板の周囲を熱輸送流体が流通するように配設された流体通路とを備えて構成されており、熱輸送流体が流体通路を流通するときに伝熱板と接触して吸熱しＣＰＵ２を冷却することができる。熱交換部３は、流入口側でポンプ６と連通するように配管接続され、流出口側でラジエータ４と連通するように配管接続されている。

ラジエータ４は、内部を熱輸送流体が流れるチューブと伝熱面積を拡大するためのフィンとを互いに接触させて交互に並べてなる熱交換コア部４３と、熱交換コア部４３の各チューブ内に熱輸送流体を分配する前に熱交換部３を流出した熱輸送流体が集まる下部タンク４１と、熱交換コア部４３の各チューブ内を流出した熱輸送流体が集められる上部タンク４４と、を備えている。下部タンク４１には、熱交換部３と連通する流入配管４２が接続されている。上部タンク４４には、リザーバータンク５の下部容器５１と連通する流出配管４５が接続されている。

リザーバータンク５は、熱輸送回路１を流通する熱輸送流体を貯めることができる補助用のタンクであり、鉛直下方の下部にラジエータ４の上部タンク４４と連通する流入配管５２が接続されており、流入配管５２よりも上方にポンプ６に連通する流出配管５３が接続されている。

ポンプ６は、熱輸送流体を熱輸送回路１に強制的に循環させる駆動力を与える電動式の流体循環手段である。ポンプ６が起動すると、熱輸送流体が熱輸送回路１内を流動するようになり、ＣＰＵ２の冷却が開始される。ポンプ６によって駆動された熱輸送流体は、熱交換部３で伝熱板を介してＣＰＵ２の熱を吸熱してラジエータ４まで移送する。ラジエータ４の下部タンク４１から熱交換コア部４３の各チューブ内に分配された熱輸送流体は、各チューブ内を上昇する際に、チューブ及びフィンの周囲を通過する空気に対して放熱して冷却される。熱交換コア部４３で冷却された熱輸送流体は、ラジエータ４の上部タンク４４で収集されてからリザーバータンク５へ流出し、ポンプ６内に吸引される。ポンプ６に吸引された熱輸送流体は、再び熱交換部３でＣＰＵ２から吸熱した後、ラジエータ４で空気中に放熱して冷却され、ポンプ６の運転中は、熱輸送回路１を吸熱、放熱を繰り返して循環し続けるのである。

ここで、ポンプ６が停止すると、熱輸送流体の流動が停止するため、熱輸送流体中の微小粒子等を含む物質が固まり、沈殿を生じることがある。沈殿の発生は、熱輸送回路１注の流体が重力の影響を受けるため、完全に回避することができない現象である。ところで、熱輸送流体には、上述のように、微小粒子等の溶媒に分散している物質が液中に沈殿すると、液中に分散している状態と比較してその熱伝導率が低下するという特性がある。沈殿が生じた状態でポンプ６を起動しても、沈殿が残ったままでは熱輸送流体の熱伝導率が低下しているので、熱交換部３での吸熱及びラジエータ４での放熱が十分に行われず、期待する熱輸送量を発揮できない。したがって、熱輸送回路１において所望の冷却性能が得られないことになる。

このような熱輸送流体の沈殿は、熱輸送回路１を構成する通路や各装置を形成する容器内に溜まるようになる。つまり、沈殿物は、熱輸送回路１の各部通路、ラジエータ４を形成する容器内における鉛直方向下部に位置する下部タンク４１の内部、リザーバータンク５を形成する容器内における鉛直方向下部に位置する下部容器５１の内部、熱交換部３を形成する容器内における鉛直方向下部に位置するタンク内部等に存在し得る。

そこで、本参考形態では、これらの鉛直方向下部に位置する各容器の内部に熱輸送流体を攪拌可能な攪拌手段を備えている。その一例として、攪拌手段７は、図１に図示するように、ラジエータ４の下部タンク４１の内部に形成されるチャンバー７１と、リザーバータンク５の下部容器５１の内部に形成されるチャンバー７１と、にそれぞれ設けられている。すなわち、ラジエータ４及びリザーバータンク５は、熱輸送流体を攪拌して沈殿物の発生を抑制できる流体攪拌機能付き装置である。

図２は第１参考形態における流体攪拌機能付き装置の特徴部の構成を示す模式図である。図２に示すように、攪拌手段７は、流体攪拌機能として、チャンバー７１に流入した熱輸送流体の噴流に渦ＶＡ，ＶＢを形成して、噴流をスウィングするように揺動させる作用を奏する発振器である。当該発振器は、チャンバー７１を形成するチャンバー容器（例えば、ラジエータ４の下部タンク４１、リザーバータンク５の下部容器５１）と、熱輸送流体がチャンバー７１に流入するときの入口通路７２を形成するノズル（例えば、流入配管４２,５２）とを備えて構成される。ノズルが形成する入口通路７２の高さ寸法ａは、チャンバー７１の通路高さ寸法Ｈよりも小さく形成されている。

次に、図２に示す発振器が奏する熱輸送流体の流れの変化について説明する。図３の（ａ）〜（ｄ）はチャンバー７１におけるフローモデルを説明するための模式図である。入口通路７２からチャンバー７１に熱輸送流体が流入すると、流路高さの小さい入口通路７２から流路高さが急拡大するチャンバー７１に向けて、熱輸送流体の噴流が噴出する。このようにチャンバー７１に噴出された噴流（図３の実線）は、図３（ａ）に示すように、コアンダ効果によって、図面下側の内壁に最大限接近するように偏向し、または付着するようになる。そして、二点鎖線で示す時計回りの渦ＶＡが噴流と図面下側の内壁との間に形成されるとともに、二点鎖線で示す反時計回りの渦ＶＢが噴流と図面上側の内壁との間に形成されるようになる。さらにこのとき、渦ＶＡの領域は圧力が低いため、チャンバー７１における入口通路７２近傍では、図２及び図３（ａ）に示すように、渦ＶＡの領域に向かう矢印で示す流れが形成される。つまり、当該入口通路７２近傍から図面下側の内壁に向かって旋回するような流れが形成される。

この流れにより、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように実線で示す噴流は、図面下側の内壁から離れるようになり、渦ＶＡは消失し、渦ＶＢは入口通路７２側に移動し始める。さらに図３（ｄ）に示すように実線で示す噴流は、コアンダ効果によって、図面上側の内壁に最大限接近するように偏向し、または付着するようになる。つまり、図３（ｄ）では図３（ａ）に対して対称的な場所に渦が形成されるのである。図３（ｄ）の状態から、先の図３（ｂ）及び（ｃ）と同様な現象が起こり、再び図３（ａ）の状態に戻り、チャンバー７１に熱輸送流体が流入している間は、図３（ａ）〜（ｄ）の状態が繰り返される。このような噴流の発振現象は、チャンバー７１で噴流両側に存在する二つの渦ＶＡ，ＶＢの消長によるものである。

以上の第１参考形態によれば、以下に列記するような効果が得られる。熱輸送回路１に設けられる流体攪拌機能付き装置であるラジエータ４及びリザーブタンク５の少なくとも一方は、容器内の鉛直方向下部に、水または有機物からなる溶媒と溶媒中に分散される微小粒子とを含む熱輸送流体を攪拌する攪拌手段７を備える。

この構成によれば、少なくとも装置を形成する容器内の鉛直方向下部に上記の攪拌手段７を有することにより、熱輸送流体の滞留状態や、ポンプ６の停止状態で沈殿物が生じたときに、装置の最下部等の重力により沈殿物が溜まり易い場所の流体を攪拌することができる。これにより、沈殿物が生じていた場合にこれを分散して良好な熱伝導率を発揮できる流体に復帰させることが可能になり、所望の熱輸送性能を維持できる。

また、攪拌手段７は、熱輸送回路１に含まれる熱交換器、リザーバータンク、及び熱輸送回路１に含まれる通路の少なくとも一つに設けられていることが好ましい。これによれば、熱輸送回路１における熱輸送流体の滞留や沈殿物の発生が予測し得る箇所の流体を効果的に攪拌することが可能になる。したがって、沈殿部の発生を迅速に解消し得る熱輸送回路１を提供できる。

また、攪拌手段７は、容器内の鉛直方向下部に設けられたチャンバー７１に流入する熱輸送流体の噴流に渦を形成して、噴流を揺動させる発振器である。これによれば、熱輸送流体が熱輸送回路１を循環する過程において、当該発振器によってチャンバー７１に流入した流体を揺動させて、チャンバー７１に存在する熱輸送流体の滞留物、沈殿物等を攪拌することができ、これらの消失により良好な熱輸送性能を発揮させ続けることが可能になる。

さらに発振器は、チャンバー７１を形成するチャンバー容器と、熱輸送流体がチャンバー７１に流入するときの入口通路７２を形成するノズルとを備えて構成され、ノズルが形成する入口通路７２の高さ寸法ａは、チャンバー７１の通路高さ寸法Ｈよりも小さく形成されている。この構成によれば、上述するように、チャンバー７１に規則的に反復継続される噴流が揺動する流れを形成する発振器を、攪拌機能として当該装置の鉛直方向下部のタンク部等に設けることができる。したがって、装置の最下部等に位置するチャンバー７１に熱輸送流体の沈殿物が生じた場合に、この継続的な揺動流によって、沈殿物を動かして分散させることができ、熱輸送流体の熱伝導率が低下する状態を解消することが可能になる。

（第１実施形態）
第１実施形態では、第１参考形態の攪拌手段７に対する他の形態である攪拌手段８について図４を参照して説明する。図４は第１実施形態に係る流体攪拌機能付き装置の攪拌手段８（特徴部）の構成を示す模式図であり、攪拌手段８をラジエータ４Ａに設ける例を示している。

第１実施形態の攪拌手段８は、流体攪拌機能付き装置を形成する容器内の鉛直方向下部に設けられる。図４に示すように、攪拌手段８は、下部タンク４１Ａの円筒状に形成された内壁面により囲まれているチャンバー８１と、当該内壁面に開口した流入口８２ａに接続された流入配管４２Ａの内の通路であって内壁面の接線方向に沿って延びる流入通路８２と、を備えて構成されている。流入配管４２Ａの内の流入通路８２からチャンバー８１に流入する流体は、チャンバー８１を形成する内壁面に沿うように流れる。当該内壁面は円筒状であるので、流体はチャンバー８１で外側から内側に向かう円を描くように旋回流を形成するようになる。

第１実施形態の攪拌手段８によれば、チャンバー８１に流入する熱輸送流体は、旋回流を形成してチャンバー８１を流動するため、熱輸送流体が熱輸送回路１を循環する過程においてチャンバー８１に存在する熱輸送流体の滞留物、沈殿物等を攪拌することができ、これら熱伝導率低下の要因物を消失することにより、良好な熱輸送性能を発揮させ続けることが可能になる。

（第２参考形態）
第２参考形態では、第１参考形態の攪拌手段７に対する他の形態である攪拌手段９について図５を参照して説明する。図５は第２参考形態に係る流体攪拌機能付き装置を有する熱輸送回路１の構成を示す模式図であり、攪拌手段９をラジエータ４Ｂ及びリザーバータンク５Ｂの少なくとも一方に設ける例を示している。

第２参考形態の攪拌手段９は、ラジエータ４Ｂ及びリザーバータンク５Ｂの少なくとも一方を形成する容器内の鉛直方向下部に設けられたチャンバー４１ａ，５１ａに溜まる熱輸送流体を超音波振動させる超音波振動装置である。超音波装置は、超音波振動を発生する超音波振動子と、超音波振動子に接続される振動部材とを備えて構成されている。超音波振動子は、バッテリ等から給電される電気エネルギーを超音波機械振動に変換する素子であり、そこで発生した超音波振動は振動部材に伝わり、振動部材の先端がその長さ方向に超音波の振動数で振動する。この振動部材の振動が振動部材の周囲の熱輸送流体に伝達され、チャンバー４１ａ，５１ａの熱輸送流体が攪拌されることになる。

第２参考形態の攪拌手段９によれば、チャンバー４１ａ，５１ａに流入する熱輸送流体は、超音波振動装置の振動部材によって、超音波の振動が伝達されて振動し得る。このため、熱輸送流体が熱輸送回路１を循環する過程においてチャンバー４１ａ，５１ａに存在する熱輸送流体の滞留物、沈殿物等を攪拌することができ、熱伝導率低下の要因物が消失可能になり良好な熱輸送性能を発揮させ続けることが可能になる。

（第３参考形態）
第３参考形態では、第１参考形態の攪拌手段７に対する他の形態である攪拌手段１０について図６を参照して説明する。図６は第３参考形態に係る流体攪拌機能付き装置の攪拌手段１０（特徴部）の構成を示す模式図であり、攪拌手段１０をラジエータ４Ｃに設ける例を示している。

第３参考形態の攪拌手段１０は、流体攪拌機能付き装置を形成する容器内の鉛直方向下部に設けられる。図６に示すように、攪拌手段１０は、下部タンク４１の内部に形成されたチャンバー４１ａに設けられ、被駆動部１０２または回転軸部１０３が駆動されることにより連動して回転する攪拌子１０１である。攪拌子１０１は、回転軸部１０３によって攪拌子１０１と連結されており、被駆動部１０２よりも下方に配置されている。

図６に示すように、被駆動部１０２は下部タンク４１内の上部に接続される流入配管４２と同等の高さに配置されており、攪拌子１０１は下部タンク４１の下部に内蔵されている。被駆動部１０２は、例えば羽根車、放射状に延びる複数個のブレードによって構成することができ、チャンバー４１ａに流入するときの熱輸送流体の流れによって駆動されて回転軸部１０３を回転する。この回転軸部１０３の回転に伴い攪拌子１０１が回転して、チャンバー４１ａの下部に溜まっている熱輸送流体をかき混ぜる。

第３参考形態の攪拌手段１０によれば、機械エネルギーにより駆動される攪拌子１０１の回転によって、チャンバー４１ａに存在する熱輸送流体の滞留物、沈殿物等を攪拌することができる。これら熱伝導率低下の要因物を消失することにより良好な熱輸送性能を発揮させ続けることが可能になる。

また、図６に示す攪拌手段１０によれば、チャンバー４１ａに流入するときの熱輸送流体自体の圧力を利用して、攪拌子１０１を回転させ、さらに回転させた攪拌子１０１によって熱輸送流体を攪拌することができるので、効率的な攪拌機構を提供することができる。

第３参考形態は、図６に示すように、流体から受ける圧力によって被駆動部１０２を回転させる機構であるが、このような回転機構に限定されず、例えば、攪拌子１０１自体または回転軸部１０３自体に他の動力源から機械的に回転力を与える機構であってもよい。この場合、動力源としては、車両走行用のエンジンもしくはモータをスタートさせるスターターの動力、または車両のドアを開閉するときの開閉駆動力を採用することができる。これによれば、車両走行開始時に動作するスターターの動力エネルギー、または車両のドア開閉時に生じるエネルギーを有効活用した流体攪拌機能を実現できる。

（第４参考形態）
第４参考形態では、第１参考形態の攪拌手段７に対する他の形態である攪拌手段１１について図７〜図９を参照して説明する。図７は第４参考形態に係る流体攪拌機能付き装置を有する熱輸送回路１の構成を示す模式図であり、攪拌手段１１をラジエータ４Ｄ及びリザーバータンク５Ｄの少なくとも一方に設ける例を示している。図８は、第４参考形態に係る流体攪拌機能付き装置の攪拌手段１１（特徴部）の構成を示す模式図である。

第４参考形態の攪拌手段１１は、ラジエータ４Ｄ及びリザーバータンク５Ｄの少なくとも一方を形成する容器内の鉛直方向下部に設けられたチャンバー１１２に溜まる熱輸送流体を攪拌する流れを形成する構造を有している。攪拌手段１１は、チャンバー１１２に配置される少なくとも１本の円柱部材１１１によって構成されている。チャンバー１１２に少なくとも１本配設される円柱部材１１１は、図８に示すように、熱輸送流体が衝突することにより円柱部材１１１の後流側にカルマン渦を形成する。当該円柱部材１１１は、図示では、その軸方向を水平方向に向けて設置されているが、鉛直方向を含む任意の方向に軸方向を向けて配置するようにしてもよい。また、攪拌手段１１は、図９に示すように、チャンバー１１２に複数本の円柱部材１１１を配置することにより構成してもよい。

第４参考形態の攪拌手段１１によれば、チャンバー１１２に流入する熱輸送流体は、少なくとも１本配される円柱部材１１１がカルマン渦を生成することにより、熱輸送流体を攪拌することができるので、効率的な攪拌機構を提供することができる。したがって、熱輸送流体が熱輸送回路１を循環する過程においてチャンバー１１２に存在する熱輸送流体の滞留物、沈殿物等を攪拌することができ、これら熱伝導率低下の要因物を消失することにより、良好な熱輸送性能を発揮させ続けることが可能になる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１参考形態の攪拌手段７に対する他の形態である攪拌手段１２について図１０を参照して説明する。図１０の（ａ）〜（ｄ）は第２実施形態の流体攪拌機能付き装置による流体攪拌の仕組みを説明するための模式図である。第２実施形態では、攪拌手段１２をラジエータ４Ｅに設ける例を示している。

第２実施形態の攪拌手段１２は、ラジエータ４Ｅの鉛直方向下部に設けられた下部タンク４１内に形成されるチャンバー４１ａに、配設されている。攪拌手段１２は、一端側が固定された固定部１２１と、他端側が自由端となるように設けられた薄膜材からなるフィルム部材１２２とによって構成されている。なお、固定部１２１は、下部タンク４１内において、底面から所定距離隔てた高さに固定されている。さらに、フィルム部材１２２は、熱輸送流体がチャンバー４１ａに流入することにより、その比重及び弾性に応じて、流体中で浮揚するようになっている。

攪拌手段１２は、熱輸送流体がチャンバー４１ａに安定的に流入する定常運転状態には、図１０（ａ）に図示するように、流体の流入方向に沿うような姿勢で存在している。そして、停車時等の流体の循環停止状態になると、チャンバー４１ａの熱輸送流体に沈殿物Ｄが生じ始め、停止時間の長期化に伴い、沈殿物Ｄの量が多くなる。沈殿物Ｄが、図１０（ｂ）に図示するように、フィルム部材１２２の上に堆積すると、フィルム部材１２２は、沈殿物Ｄの重みによって、その弾性により固定部１２１から他端側を垂れ下がるようにして撓み、上面に沈殿物Ｄを蓄えるようになる。この状態からの再起動によりポンプ６が起動されると、熱輸送回路１を熱輸送流体が循環するようになり、チャンバー４１ａに熱輸送流体が勢いよく流入するようになる。そして、図１０（ｃ）に図示するように、この熱輸送流体の圧力によってフィルム部材１２２が巻き上げられて、フィルム部材１２２の上に蓄えられた沈殿物Ｄが分散するようになる。

第２実施形態の攪拌手段１２によれば、停車時等の流体の循環停止状態が継続すること等により、フィルム部材１２２の上面に沈殿物Ｄを蓄えることができる。この状態から、流体の循環が開始されると、チャンバー４１ａに流入する熱輸送流体の流動によって、フィルム部材１２２が巻き上がり、フィルム部材１２２上に蓄えられた沈殿物Ｄが分散して熱輸送流体を攪拌することができる。これにより、効率的な攪拌機構を提供することができる。また、フィルム部材１２２の大きさ、硬さ、素材を適正に選択することにより、沈殿物の分散機能を向上できる攪拌手段１２を提供することができる。

また、フィルム部材１２２は、形状記憶素材で形成することが好ましい。これによれば、温度等に反応してフィルム部材１２２は所定の形状に復帰し得る。すなわち、停車時等の流体の循環停止状態で沈殿物Ｄの発生により変形して沈殿物Ｄをその上面に蓄え、流体が循環状態に復帰すると、そのときの温度等に応じて元の形状に復帰するため、フィルム部材１２２自身の力によって沈殿物Ｄを跳ね上げるように拡散することが可能になる。したがって、沈殿物の分散機能の向上がより一層期待できる。

（第５参考形態）
第５参考形態では、第１参考形態の攪拌手段７に対する他の形態である攪拌手段１３について図１１を参照して説明する。図１１は第５参考形態に係る流体攪拌機能付き装置の攪拌手段１３（特徴部）の構成を示す模式図であり、攪拌手段１３をラジエータ４Ｆに設ける例を示している。

第５参考形態の攪拌手段１３は、図１１に示すように、鉛直方向下部に設けられた下部タンク４１内のチャンバー１３１と、チャンバー１３１に対して斜め下方に熱輸送流体を流入させるように接続された流入通路１３２と、を備えて構成される。流入通路１３２からチャンバー１３１に流入する流体は、チャンバー１３１の底部に向かうように流れる。チャンバー１３１の底部には、停車時等の流体の循環停止状態で発生し得る熱輸送流体の沈殿物Ｄが存在するため、チャンバー１３１の底部に向かう流体によって当該底部付近の熱輸送流体はかき混ぜられ、この流れの形成によって沈殿物Ｄは分散するようになる。

第５参考形態の攪拌手段１３によれば、チャンバー１３１に流入する熱輸送流体は、チャンバー１３１の底部の沈殿物Ｄに対して、これを分散し得る力を提供する。したがって、熱輸送流体が熱輸送回路１を循環する過程においてチャンバー１３１に存在する熱輸送流体の滞留物、沈殿物等を攪拌することができ、これら熱伝導率低下の要因物を消失することにより、良好な熱輸送性能を発揮させ続けることが可能になる。

（第６参考形態）
第６参考形態では、第１参考形態の攪拌手段７に対する他の形態である攪拌手段１４について図１２を参照して説明する。図１２は第６参考形態に係る流体攪拌機能付き装置の攪拌手段１４（特徴部）の構成を示す模式図であり、攪拌手段１４をラジエータ４Ｇに設ける例を示している。

第６参考形態の攪拌手段１４は、図１２に示すように、鉛直方向下部に設けられた下部タンク４１Ｇ内のチャンバー１４１と、チャンバー１４１の底部に熱輸送流体を上方に向けて流入させるように接続された流入通路１４２と、を備えて構成される。流入通路１４２からチャンバー１４１に流入する流体は、チャンバー１４１の底部から上方に向かうように流れる。チャンバー１４１の底部には、停車時等の流体の循環停止状態で発生し得る熱輸送流体の沈殿物Ｄが存在するため、チャンバー１４１の底部から流入した流体によって当該底部付近の熱輸送流体は上方に吹き上げられ、この流れの形成によって沈殿物Ｄはチャンバー１４１で分散するようになる。

第６参考形態の攪拌手段１４によれば、チャンバー１４１に流入する熱輸送流体は、チャンバー１４１の底部の沈殿物Ｄに対して、これを分散し得る力を提供する。したがって、熱輸送流体が熱輸送回路１を循環する過程においてチャンバー１４１に存在する熱輸送流体の滞留物、沈殿物等を攪拌することができ、これら熱伝導率低下の要因物を消失することにより、良好な熱輸送性能を発揮させ続けることが可能になる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

本発明に係る熱輸送流体に含まれる溶媒は、上記各形態で例示した他、以下の有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、トルエン、ヘキサン、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、アセトン、アセトニトリル、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸ブタノール、２プロパノール、１−プロパノール、エタノール、メタノール、ギ酸等である。

また、熱輸送流体に含まれる溶媒として、２種類の成分からなるものを用いてもよい。このうち１種類の溶媒としては凝固点降下作用を有するある液体を用いてもよい。例えば溶媒として水を用い、凝固点降下剤として酢酸カリウム、酢酸ナトリウム等を用いることができる。こうした構造によれば、熱輸送流体の凝固点を降下させることで、寒冷地等における実用性をさらに高めることができる。さらに必要に応じて、凝固点降下剤に加えて防錆剤や酸化防止剤を、添加剤として熱輸送流体に含有させるようにしてもよい。なお、熱輸送流体の凝固点降下の必要性がなければ、凝固点降下剤を含有しない２種類以上の溶媒を用いるようにしてもよい。

第１参考形態において、発振器が備えるチャンバー７１は、直方体状であるが、当該形状に限定されるものではない。例えば、円筒形状、卵形等であってもよい。また、チャンバー７１の入口流路７２は、横断面が方形状であるが、当該形状に限定されるものではない。例えば、円形、楕円状、半円状等であってもよい。

１…熱輸送回路
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ…ラジエータ（流体攪拌機能付き装置）
５，５Ｂ，５Ｄ…リザーバータンク（流体攪拌機能付き装置）
７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４…攪拌手段
４１ａ，５１ａ，７１，８１，１１２，１３１，１４１…チャンバー
７２…入口通路
８２，１３２，１４２…流入通路
８２ａ…流入口
１０１…攪拌子
１０２…被駆動部
１１１…円柱部材
１２１…フィルム部材

Claims (3)

1. 水または有機物からなる溶媒と前記溶媒中に分散される微小粒子とを含む熱輸送流体が流通することで発熱体から放出される熱を前記熱輸送流体によって輸送する回路に設けられる装置であって、
   前記装置を形成する容器内における鉛直方向下部に前記熱輸送流体を攪拌する攪拌手段を備え、
   前記装置は、上下方向に延設されて内部を前記熱輸送流体が流れる複数のチューブを有する熱交換コア部と、前記装置の下部に設けられて前記熱輸送流体が流入し前記チューブのそれぞれに前記熱輸送流体を分配する下部タンクと、前記複数のチューブ内を流出した前記熱輸送流体が集められる上部タンクと、を備え、
   前記攪拌手段は、前記下部タンクの円筒状に形成された内壁面により囲まれているチャンバーと、前記内壁面に開口した流入口に接続されて前記内壁面の接線方向に沿って延びる流入通路と、を備えて構成され、前記下部タンクは前記流入通路から前記熱輸送流体が流入する方向の長さよりも上下方向の高さが短い扁平状に形成され、前記熱輸送流体は前記チャンバーで旋回流を形成することを特徴とする流体攪拌機能付き装置。
2. 水または有機物からなる溶媒と前記溶媒中に分散される微小粒子とを含む熱輸送流体が流通することで発熱体から放出される熱を前記熱輸送流体によって輸送する回路に設けられる装置であって、
   前記装置を形成する容器内における鉛直方向下部に前記熱輸送流体を攪拌する攪拌手段を備え、
   前記攪拌手段は、前記容器内の前記鉛直方向下部に設けられたチャンバーに、一端側が固定され他端側が自由端となるように設けられるフィルム部材によって構成され、
   前記フィルム部材は、前記熱輸送流体が前記チャンバーに流入することにより浮揚することを特徴とする流体攪拌機能付き装置。
3. 前記攪拌手段は、前記回路に含まれる熱交換器、リザーバータンク、及び前記回路に含まれる通路の少なくとも一つに設けられていることを特徴とする請求項２に記載の流体攪拌機能付き装置。

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