JP5484862B2 - Microchannel heat exchanger - Google Patents

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JP5484862B2 JP2009253828A JP2009253828A JP5484862B2 JP 5484862 B2 JP5484862 B2 JP 5484862B2 JP 2009253828 A JP2009253828 A JP 2009253828A JP 2009253828 A JP2009253828 A JP 2009253828A JP 5484862 B2 JP5484862 B2 JP 5484862B2
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この発明は、マイクロチャンネルを備えている熱交換器に関するものである。   The present invention relates to a heat exchanger provided with a microchannel.

小型電子機器などにおける熱源から熱を奪い、該熱源を冷却する熱交換器の一例としてマイクロチャンネル型熱交換器101が知られている。図3に、従来の一般的なマイクロチャンネル型熱交換器の断面図を模式的に示してある。マイクロチャンネル(細溝)104は例えば薄板状のフィン105によって形成されている。マイクロチャンネル型熱交換器101の下側には、発熱源106が設けられている。発熱源106の熱がケーシング102を介してマイクロチャンネル(細溝)104に伝達されると、その熱により熱輸送媒体103が蒸気化されてマイクロチャンネル104の内部に気泡107が生じる場合がある。図4に、従来の一般的なマイクロチャンネル型熱交換器に熱源からの熱が伝達された場合におけるその内部の様子を模式的に示してある。入熱によって生じた熱輸送媒体103の気泡(蒸気)107は、その大きさに依存して熱輸送媒体103の流動を阻害することが知られている。すなわち、気泡107が相対的に大きい場合には、その気泡107が熱輸送媒体103が流動するマイクロチャンネル104を塞ぐことになり、熱輸送媒体103が流れ難くなる。一方、気泡107が小さい場合には、円滑な熱輸送媒体103の流動を阻害する。すなわち、気泡107がマイクロチャンネル104に存在することにより、熱輸送媒体103の流速、流量などのいわゆるフローパターンが変化し、これが熱伝達効率に影響をおよぼす。また、気泡107は、マイクロチャンネル104の内部においていわゆるエアクッションのように作用するので、マイクロチャンネル型熱交換器101の内部の圧力が変化して、前述と同様に熱輸送媒体103の流れを阻害する。   A microchannel heat exchanger 101 is known as an example of a heat exchanger that takes heat from a heat source in a small electronic device or the like and cools the heat source. FIG. 3 schematically shows a cross-sectional view of a conventional general microchannel heat exchanger. The microchannel (thin groove) 104 is formed by a thin plate-like fin 105, for example. A heat source 106 is provided below the microchannel heat exchanger 101. When the heat of the heat generation source 106 is transmitted to the microchannel (thin groove) 104 through the casing 102, the heat transport medium 103 may be vaporized by the heat and bubbles 107 may be generated inside the microchannel 104. FIG. 4 schematically shows the internal state when heat from a heat source is transferred to a conventional general microchannel heat exchanger. It is known that bubbles (steam) 107 of the heat transport medium 103 generated by heat input inhibit the flow of the heat transport medium 103 depending on its size. That is, when the bubbles 107 are relatively large, the bubbles 107 block the microchannel 104 through which the heat transport medium 103 flows, and the heat transport medium 103 is difficult to flow. On the other hand, when the bubbles 107 are small, smooth flow of the heat transport medium 103 is hindered. In other words, the presence of the bubbles 107 in the microchannel 104 changes a so-called flow pattern such as the flow rate and flow rate of the heat transport medium 103, which affects the heat transfer efficiency. In addition, since the bubbles 107 act like a so-called air cushion inside the microchannel 104, the pressure inside the microchannel heat exchanger 101 changes, and the flow of the heat transport medium 103 is obstructed as described above. To do.

そこで、熱輸送媒体103によって熱を輸送する熱交換器において、熱輸送媒体103の流動を円滑にすることが従来検討されている。その一例が、特許文献1に記載されている。この特許文献1には、ヒートパイプの性能を向上させるために、その内壁面に親水性を有する親水部を形成し、その親水部の上に撥水性の撥水部を形成した発明が記載されている。   Therefore, in the heat exchanger that transports heat by the heat transport medium 103, it has been conventionally studied to make the heat transport medium 103 flow smoothly. An example thereof is described in Patent Document 1. This Patent Document 1 describes an invention in which a hydrophilic part having hydrophilicity is formed on the inner wall surface and a water-repellent water-repellent part is formed on the hydrophilic part in order to improve the performance of the heat pipe. ing.

また、特許文献2には、伝熱管の内壁面における上部に親水性の表面を形成し、下部に撥水性の表面を形成した発明が記載されている。   Patent Document 2 describes an invention in which a hydrophilic surface is formed at the upper part of the inner wall surface of the heat transfer tube and a water-repellent surface is formed at the lower part.

さらにまた、親水性あるいは撥水性の表面を形成させるための周辺技術として、特許文献3には、熱を放熱するフィンの表面に、プラズマ処理により微細な凹凸を形成し、その表面上に親水性あるいは撥水性のコーティング層を形成するように構成された発明が記載されている。そして、特許文献4には、熱を放熱するフィンの表面に、親水性を呈する部分と撥水性を呈する部分との双方を微視的に分散させるように構成された発明が記載されている。   Furthermore, as a peripheral technique for forming a hydrophilic or water-repellent surface, Patent Document 3 discloses that fine irregularities are formed by plasma treatment on the surface of a fin that dissipates heat, and the surface is hydrophilic. Alternatively, an invention configured to form a water-repellent coating layer is described. Patent Document 4 describes an invention configured to microscopically disperse both a portion exhibiting hydrophilicity and a portion exhibiting water repellency on the surface of a fin that radiates heat.

特開2008−39377号公報JP 2008-39377 A 特開平6−147784号公報JP-A-6-147784 特開2002ー90084号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-90084 特開平10ー47890号公報JP-A-10-47890

上述した特許文献1に記載された発明によれば、ヒートパイプの作動液の循環効率が向上することにより、伝熱性能が向上する。しかしながら、特許文献1に記載された構成は、ヒートパイプの内壁面のいわゆる濡れ性を向上させることにより、単位面積当たりにおける作動液の蒸発量を増大させるものである。また、ヒートパイプはその内部において、加熱部で加熱されて蒸気化された作動液が凝縮部に移動する場合に、その蒸気の流れは、凝縮部で凝縮されて加熱部に還流する作動液の流れに対向する。そのため、蒸発量が増大すると蒸気化された作動液と凝縮した作動液とが混在し、作動液の流動(還流)を阻害する虞がある。すなわち、気液分離ができない虞があり、この点で改善の余地があった。   According to the invention described in Patent Document 1 described above, the heat transfer performance is improved by improving the circulation efficiency of the working fluid in the heat pipe. However, the configuration described in Patent Document 1 increases the evaporation amount of the hydraulic fluid per unit area by improving the so-called wettability of the inner wall surface of the heat pipe. Further, in the heat pipe, when the working fluid heated and vaporized by the heating unit moves to the condensing unit, the flow of the steam is condensed in the condensing unit and returned to the heating unit. Opposite the flow. For this reason, when the amount of evaporation increases, the vaporized hydraulic fluid and the condensed hydraulic fluid are mixed, which may hinder the flow (reflux) of the hydraulic fluid. That is, there is a possibility that gas-liquid separation cannot be performed, and there is room for improvement in this respect.

また、特許文献2に記載された発明によれば、下部の撥水性表面によって液冷媒が弾かれて、上部の親水性表面に供給されやすくなり、これにより液冷媒が蒸発する際の有効伝熱面積が増大し、熱伝達効率を向上できる。しかしながら、特許文献2に記載された構成では、液冷媒は下部の撥水性表面によって上部に供給され、また、上部の親水性表面によって保持される傾向が強い。そのため、液冷媒が加熱され、蒸気化して気泡を生じた場合に、気泡と液冷媒とが混在し、液冷媒の流動を阻害する虞があり、この点で改善の余地があった。   Further, according to the invention described in Patent Document 2, the liquid refrigerant is repelled by the lower water-repellent surface and is easily supplied to the upper hydrophilic surface, thereby effective heat transfer when the liquid refrigerant evaporates. The area increases and the heat transfer efficiency can be improved. However, in the configuration described in Patent Document 2, the liquid refrigerant is supplied to the upper portion by the lower water-repellent surface, and tends to be held by the upper hydrophilic surface. For this reason, when the liquid refrigerant is heated and vaporized to generate bubbles, the bubbles and the liquid refrigerant may be mixed to impede the flow of the liquid refrigerant, and there is room for improvement in this respect.

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、熱輸送媒体の流動を確保できるマイクロチャンネル型熱交換器を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and an object of the present invention is to provide a microchannel heat exchanger capable of ensuring the flow of a heat transport medium.

上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、加熱されて蒸発することにより熱を輸送する熱輸送媒体を収容する多数の細溝が水平方向に形成され、それら細溝の下側に発熱部が配置されるマイクロチャンネル型熱交換器において、前記細溝の内面のうち上下方向で下側の部分に前記熱輸送媒体との親和性が高い、親和層が形成され、かつ前記親和層より上側の部分に前記熱輸送媒体との親和性が前記親和層よりも低い、非親和層が形成されており、前記親和層が酸化スズによって形成されていることを特徴とするものである
請求項2の発明は、加熱されて蒸発することにより熱を輸送する熱輸送媒体を収容する多数の細溝が水平方向に形成され、それら細溝の下側に発熱部が配置されるマイクロチャンネル型熱交換器において、前記細溝の内面の全体に亘って撥水性材料を被覆し、前記細溝の内面のうち上下方向で下側の部分の前記撥水性材料をレーザーによって除去するとともに前記細溝の表面を酸化させることにより前記細溝の内面のうち上下方向で下側の部分に前記熱輸送媒体との親和性が高い、親和層が形成され、かつ前記細溝の内面のうち上下方向で上側の前記撥水性材料が被覆されている部分に前記熱輸送媒体との親和性が前記親和層よりも低い、非親和層が形成されていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 1 is characterized in that a plurality of narrow grooves are formed in the horizontal direction for accommodating a heat transport medium for transporting heat by being heated and evaporated, and the lower side of the narrow grooves. In the microchannel heat exchanger in which the heat generating portion is disposed, an affinity layer having a high affinity with the heat transport medium is formed on the lower portion of the inner surface of the narrow groove in the vertical direction, and the affinity A non-affinity layer having a lower affinity with the heat transport medium than the affinity layer is formed in a portion above the layer , and the affinity layer is formed of tin oxide. .
The invention of claim 2 is a microchannel in which a large number of narrow grooves are formed in a horizontal direction for accommodating a heat transport medium for transporting heat by being heated and evaporated, and a heat generating portion is disposed below the narrow grooves. In the mold heat exchanger, the entire inner surface of the narrow groove is covered with a water-repellent material, and the water-repellent material in the lower part of the inner surface of the narrow groove in the vertical direction is removed by a laser and the fine groove is removed. By oxidizing the surface of the groove, an affinity layer is formed in the lower portion of the inner surface of the fine groove in the vertical direction, and an affinity layer is formed, and the vertical direction of the inner surface of the fine groove. A non-affinity layer having a lower affinity with the heat transport medium than the affinity layer is formed in the upper portion of the water-repellent material coated.

請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記親和層と前記非親和層との境界は、前記細溝の上下方向での中央よりも上側に、かつ、前記細溝の上端部よりも下側に形成されていることを特徴とするマイクロチャンネル型熱交換器である。 The invention of claim 3 is the invention of claim 1 or 2 , wherein the boundary between the affinity layer and the non-affinity layer is above the center in the vertical direction of the narrow groove and the upper end of the narrow groove It is a microchannel type heat exchanger characterized by being formed below the part.

この発明によれば、細溝の内面の下側の部分に熱輸送媒体との親和性が高い、親和層が形成される。また、細溝の内面の上側の部分に熱輸送媒体との親和性が親和層よりも低い、非親和層が形成される。そのため、発熱部からの入熱により熱輸送媒体が蒸気化して気泡が生じた場合に、細溝の下側に液相の熱輸送媒体が保持され、気泡は上側に移動する。その結果、細溝の内部において気液を分離でき、熱輸送媒体の流動を確保することができる。すなわち、気液が混在することによる液相の熱輸送媒体の流動が阻害されない。気泡が上側に集められるから、前述したエアクッションのように作用しないので熱輸送媒体の流速、流量などのいわゆるフローパターンの変化を抑制することができる。また、これにより、内部圧力の変動を従来のマイクロチャンネル型熱交換器に比較して抑制できる。さらにまた、細溝の下側が液相の熱輸送媒体によって満たされるので、熱伝達効率を向上させることができる。 According to this invention, the affinity layer having high affinity with the heat transport medium is formed on the lower portion of the inner surface of the narrow groove. Further, a non-affinity layer having an affinity for the heat transport medium lower than that of the affinity layer is formed on the upper portion of the inner surface of the narrow groove. Therefore, when the heat transport medium is vaporized by heat input from the heat generating portion and bubbles are generated, the liquid phase heat transport medium is held below the narrow groove, and the bubbles move upward. As a result, the gas and liquid can be separated inside the narrow groove, and the flow of the heat transport medium can be ensured. That is, the flow of the heat transport medium in the liquid phase due to the mixture of gas and liquid is not hindered . Since air bubbles are collected on the upper side, it is possible to suppress a change in the so-called flow pattern, such as flow rate of the heat transport medium does not act as an air cushion as described above, the flow rate. Thereby, the fluctuation | variation of an internal pressure can be suppressed compared with the conventional microchannel type heat exchanger. Furthermore, since the lower side of the narrow groove is filled with the liquid phase heat transport medium, the heat transfer efficiency can be improved.

たこの発明によれば、親和層と非親和層との境界は、細溝の上下方向で中央より上側に、かつ、細溝の上端部よりも下側に形成されている。つまり、液相の熱輸送媒体が流動する親和層が非親和層に比較して大きく形成されているので、液相の熱輸送媒体が流動する領域を大きく確保することができる According to or octopus invention, the boundary between the parent hydration layer and the non-affinity layer is above the center in the vertical direction of the narrow groove, and is formed lower than the upper end portion of the narrow groove. That is, it is possible to heat transport medium in the liquid phase is Runode is formed larger than the affinity layer the flowing non-affinity layer, the heat transport medium in the liquid phase to secure a large area for flow.

この発明に係るマイクロチャンネル型熱交換器の一例を示す断図である。Is a cross sectional view showing an example of a microchannel heat exchanger according to the present invention. この発明に係るマイクロチャンネル型熱交換器に発熱源からの熱が伝達された場合におけるその内部の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode when the heat | fever from a heat-generation source is transmitted to the microchannel type heat exchanger which concerns on this invention. 従来の一般的なマイクロチャンネル型熱交換器の断面図を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically sectional drawing of the conventional common microchannel type | mold heat exchanger. 従来の一般的なマイクロチャンネル型熱交換器に熱源からの熱が伝達された場合におけるその内部の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode when the heat | fever from a heat source is transmitted to the conventional common microchannel type heat exchanger.

つぎに、この発明を具体例を参照して説明する。図1は、この発明に係るマイクロチャンネル型熱交換器の一例を示す断図である。そのマイクロチャンネル型熱交換器1は、ケーシング2の中空の内部に、熱輸送媒体3を流通させる複数のマイクロチャンネル(細溝)4が収容されている。ケーシング2は、金属あるいは樹脂などの任意の素材によって構成されている。そのケーシング2の熱抵抗を低減させて熱伝達効率を向上させるためには、例えば金、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属性材料によって構成することが好ましい。また、熱輸送媒体3には、水などの任意の冷媒を用いることができる。 Next, the present invention will be described with reference to specific examples. Figure 1 is a Ru cross section Zudea showing an example of a micro-channel heat exchanger according to the present invention. In the microchannel heat exchanger 1, a plurality of microchannels (narrow grooves) 4 through which the heat transport medium 3 is circulated are accommodated in the hollow interior of the casing 2. The casing 2 is made of an arbitrary material such as metal or resin . In order to reduce the thermal resistance of the casing 2 and improve the heat transfer efficiency, it is preferable that the casing 2 is made of a metallic material such as gold, copper, copper alloy, aluminum, and aluminum alloy. In addition, any refrigerant such as water can be used for the heat transport medium 3.

マイクロチャンネル4は、例えば薄板状に形成された金属製のフィン5をコの字形状に折曲げることによって形成されている。また、コの字形状の開口部5aが互いに反対方向に開口するように形成されている。   The microchannel 4 is formed by, for example, bending a metal fin 5 formed in a thin plate shape into a U-shape. Further, the U-shaped opening 5a is formed to open in opposite directions.

なお、マイクロチャンネル4は、金属あるいは樹脂などの任意の素材によって構成されている。金属素材としては熱伝導性が良好な金、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などを適用することができる。アルミニウム、アルミニウム合金を適用する場合に、これらの金属素材は水と反応して水素ガスを発生する。したがって、水と接触するアルミニウム、アルミニウム合金の表面に、いわゆる水素ガス除去剤として、酸化第二銅もしくは二酸化鉛あるいは過酸化バリウムなどを被覆することが好ましい。   The microchannel 4 is made of an arbitrary material such as metal or resin. As the metal material, gold, copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy or the like having good thermal conductivity can be applied. When aluminum or an aluminum alloy is applied, these metal materials react with water to generate hydrogen gas. Therefore, it is preferable to coat cupric oxide, lead dioxide, barium peroxide or the like as a so-called hydrogen gas removing agent on the surface of aluminum or aluminum alloy that comes into contact with water.

マイクロチャンネル4は、前述したように薄板状に形成されたフィン5を折曲げて形成してもよいし、あるいは前述した金属製材料を焼成することによって形成してもよい。また、樹脂によってマイクロチャンネル4を構成する場合には、射出成形により形成することができる。   The microchannel 4 may be formed by bending the fin 5 formed in a thin plate shape as described above, or may be formed by firing the metal material described above. Further, when the microchannel 4 is made of resin, it can be formed by injection molding.

マイクロチャンネル型熱交換器1の下側(図1において下側)には、発熱源6が設けられており、その熱がケーシング2およびフィン5を介してマイクロチャンネル4を流動する熱輸送媒体3に熱伝達されるようになっている。なお、発熱源6は、任意のものであってよく、例えば電子機器の中央演算処理装置(CPU)などであってよい。   A heat source 6 is provided below the microchannel heat exchanger 1 (lower side in FIG. 1), and the heat transport medium 3 in which the heat flows through the microchannel 4 via the casing 2 and the fins 5. Heat is transferred to the. The heat source 6 may be arbitrary, and may be a central processing unit (CPU) of an electronic device, for example.

図1に示す構成例では、図1において上側に開口しており、発熱源6側が閉じられているマイクロチャンネル4に熱輸送媒体3が流通(流動)するように構成されている。この熱輸送媒体3を流通させるマイクロチャンネル4と、これとは反対側につまり図1において下側に開口しているマイクロチャンネル4の空隙部とが交互に複数配置されるようになっている。そして、上下方向でマイクロチャンネル4の中央および下側の内壁面4aには、熱輸送媒体3との親和性が相対的に高い親水性材料がコーティングされて親和層4aが形成されている。これとは反対に、上下方向でマイクロチャンネル4の中央よりも上側の内壁面4bには、熱輸送媒体3との親和性が相対的に低い非親水性材料がコーティングされて非親和層4bが形成されている。すなわち、親和層4aと非親和層4bとの境界は、マイクロチャンネル4の上下方向で中央よりも上側であって、かつ、マイクロチャンネル4の上端部(図1において上側に開口している部分)よりも下側に形成されている。 In the configuration example shown in FIG. 1 has an opening on the upper side, the heat transport medium 3 in luma Lee black channel 4 has been closed originating heat source 6 side is configured to flow (flow) in FIG. A microchannel 4 for circulating the heat transfer medium 3, so that the gap portion of the microchannel 4 are open mouth on the lower side in clogging Figure 1 on the opposite side is more disposed alternately to this . Then, on the inner wall surface 4a of the central and lower in the microchannel 4 in the vertical direction, the affinity is relatively high hydrophilic material with heat transport medium 3 is coated affinity layer 4a is formed. On the contrary, the inner wall surface 4b above the center of the microchannel 4 in the vertical direction is coated with a non-hydrophilic material having a relatively low affinity with the heat transport medium 3, so that the non-affinity layer 4b is formed. Is formed. That is, the portion the boundary between the affinity layer 4a and the non-affinity layer 4b is a top side than the center in the vertical direction of the microchannel 4, and which opens upward at the upper end (FIG. 1 microchannel 4 ) Is formed below.

なお、親和層4aは、非親和層4bよりも熱輸送媒体3に対する親和性が非親和層4bよりも高くなるように形成されていればよい。また同様に、非親和層4bは、親和層4aよりも熱輸送媒体3に対する親和性が親和層4aよりも低くなるように形成されていればよい。 Note that the affinity layer 4a may be formed in higher due so than affinity for heat transport medium 3 than the non-affinity layer 4b is non-affinity layer 4b. Similarly, the non-affinity layer 4b is affinity for heat transport medium 3 than the affinity layer 4a may be formed on the low Kunar so than the affinity layer 4a.

述した親和層(親水層)4aは、例えば酸化チタンあるいは酸化スズなどの親水性材料を水、アルコールなどの溶媒に懸濁化させてマイクロチャンネル4の内壁面4aに塗布し、常温で自然乾燥させた後、望ましくは100℃以上の温度で1時間以上加熱することにより前記溶媒を揮発させて形成されている。また、非親和層4bは、要するに撥水層4bは、例えば疎水性シリカあるいはフッ素樹脂などフッ素系の材料などの撥水性材料をアルコールあるいはトルエンなどの有機溶媒に懸濁化させてマイクロチャンネル4の内壁面4bに塗布し、常温で自然乾燥させた後、望ましくは100℃以上の温度で1時間以上加熱することにより前記有機溶媒を揮発させて形成されている。 Before mentioned the affinity layer (hydrophilic layer) 4a, for example a hydrophilic material such as titanium oxide or tin oxide water, and suspended in a solvent such as alcohol is applied to the inner wall surface 4a of the microchannel 4, naturally at room temperature after drying, preferably it is formed by evaporating the solvent medium Ri by the heating for 1 hour or more at temperatures above 100 ° C.. The non-affinity layer 4b is basically the water-repellent layer 4b. The water-repellent layer 4b is formed by suspending a water-repellent material such as hydrophobic silica or a fluorine-based material such as a fluororesin in an organic solvent such as alcohol or toluene. was applied to the inner wall surface 4b, naturally dried at room temperature, preferably it is formed by volatilizing the organic solvent Ri by the heating for 1 hour or more at temperatures above 100 ° C..

マイクロチャンネル4の内壁面に前述した2層を構成させる方法としては、先ず、マイクロチャンネル4の全体に、前述したように親水性材料を塗布し、十分に乾燥させて親水層4aを形成させる。次いで、マイクロチャンネル4の上下方向で上側の内壁面4bを、撥水層4bが所定の高さになるように撥水性材料を含む懸濁液に浸す。その後、撥水性材料を含む懸濁液からマイクロチャンネル4を取り出して前述したように乾燥させることで2層を正確に構成することができる。 As a method of forming the above-described two layers on the inner wall surface of the microchannel 4, first, a hydrophilic material is applied to the entire microchannel 4 as described above and sufficiently dried to form the hydrophilic layer 4a. Next, the upper inner wall surface 4b in the vertical direction of the microchannel 4 is immersed in a suspension containing a water repellent material so that the water repellent layer 4b has a predetermined height . Thereafter, the microchannel 4 is taken out of the suspension containing the water-repellent material and dried as described above, whereby the two layers can be accurately configured.

さらに別の方法として、先ず、前述した方法と同様の方法により、マイクロチャンネル4の全体を撥水性材料で被覆し、その後、エキシマレーザーなどのレーザー加工機を用いて、そのレーザー光を親水処理が必要な部位に照射する。こうすることにより、撥水性材料の被膜を除去するとともに、マイクロチャンネル4を構成する例えば金属素材の表面を酸化させ、その金属酸化物表面を親水層4aとしてもよい。より具体的には、銅あるいは銅合金によってマイクロチャンネル4を構成した場合に、レーザー光を照射してマイクロチャンネル4の表層に酸化銅を形成させて親水層4aとしてもよい。すなわち、酸化銅は、酸化チタン、酸化スズなどと同様に有効な親水性材料であるためである。   As another method, first, the entire microchannel 4 is coated with a water repellent material in the same manner as described above, and then the laser beam is subjected to a hydrophilic treatment using a laser processing machine such as an excimer laser. Irradiate the necessary area. In this way, the film of the water repellent material is removed, and the surface of the metal material constituting the microchannel 4 is oxidized, for example, and the surface of the metal oxide may be used as the hydrophilic layer 4a. More specifically, when the microchannel 4 is formed of copper or a copper alloy, the hydrophilic layer 4a may be formed by irradiating a laser beam to form copper oxide on the surface layer of the microchannel 4. That is, copper oxide is an effective hydrophilic material like titanium oxide and tin oxide.

図2に、この発明に係るマイクロチャンネル型熱交換器に発熱源からの熱が伝達された場合におけるその内部の様子を模式的に示してある。図1および図2に示す構成によれば、発熱源6から入熱され、その熱によって熱輸送媒体3が蒸気化して気泡7が生じた場合に、その気泡7はマイクロチャンネル4の上側に集約される。すなわち、上側の非親和層4bは撥水性材料がコーティングされた撥水層4bであるから、その撥水性により熱輸送媒体3である水はマイクロチャンネル4の下側に集約される。また、下側の親和層4aは親水性材料がコーティングされた親水層4aであり、いわゆる水濡れ性がよいから、熱輸送媒体3である水がマイクロチャンネル4の下側に留まり、これにともなって気泡7は上側に集約される。その結果、気相と液相とをマイクロチャンネル4の内部で分離することができる。すなわち、マイクロチャンネル4を気泡7によって塞いだり、気泡7によって熱輸送媒体3である水の流動を妨げることが防止もしくは抑制される。   FIG. 2 schematically shows the internal state when heat from the heat source is transmitted to the microchannel heat exchanger according to the present invention. According to the configuration shown in FIGS. 1 and 2, when heat is input from the heat generation source 6 and the heat transport medium 3 is vaporized by the heat to generate bubbles 7, the bubbles 7 are concentrated on the upper side of the microchannel 4. Is done. That is, since the upper non-affinity layer 4b is a water-repellent layer 4b coated with a water-repellent material, the water as the heat transport medium 3 is concentrated below the microchannel 4 due to the water repellency. Further, the lower affinity layer 4a is a hydrophilic layer 4a coated with a hydrophilic material, and so-called water wettability is good. Therefore, water as the heat transport medium 3 stays below the microchannel 4, and accordingly. The bubbles 7 are collected on the upper side. As a result, the gas phase and the liquid phase can be separated inside the microchannel 4. That is, it is prevented or suppressed that the microchannel 4 is blocked by the bubbles 7 and the bubbles 7 prevent the water that is the heat transport medium 3 from flowing.

また、親和層4aと非親和層4bとの境界は、マイクロチャンネル4の中央よりも上側であって、かつマイクロチャンネル4の上端部よりも下側に形成されている。つまり、非親和層4bに比較して、液相の熱輸送媒体が流動する親和層4aが大きく形成されている。そのため、液相の熱輸送媒体3が流動する領域を大きく確保することができる。またこの発明に係るマイクロチャンネルでは、いわゆるフローパターンの変化を抑制して熱伝達効率を向上させることができる。その結果、マイクロチャンネル4の内部の圧力変動が抑制されるから、熱伝達効率にバラツキが生じ難い、いわゆる安定した装置とすることができる。 Also, the boundary between the affinity layer 4a and the non-affinity layer 4b is a top side from the center of the microchannel 4, and is formed lower than the upper end portion of the microchannel 4. That is, the affinity layer 4a through which the liquid-phase heat transport medium flows is formed larger than the non-affinity layer 4b. Therefore, the heat transport medium 3 in the liquid phase as possible out to secure a large area for flow. In the microchannel according to the present invention, the so-called flow pattern change can be suppressed and the heat transfer efficiency can be improved. As a result, since the pressure fluctuation inside the microchannel 4 is suppressed, it is possible to obtain a so-called stable device in which variations in heat transfer efficiency hardly occur.

1…マイクロチャンネル型熱交換器、 3…熱輸送媒体、 4…マイクロチャンネル(細溝)、 4a…親和層(親水層)、 4b…非親和層(撥水層)、 5…フィン、 6…発熱源、 7…気泡(蒸気)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microchannel type heat exchanger, 3 ... Heat transport medium, 4 ... Microchannel (fine groove), 4a ... Affinity layer (hydrophilic layer), 4b ... Non-affinity layer (water-repellent layer), 5 ... Fin, 6 ... Heat source, 7 ... Bubbles (steam).

Claims (3)

加熱されて蒸発することにより熱を輸送する熱輸送媒体を収容する多数の細溝が水平方向に形成され、それら細溝の下側に発熱部が配置されるマイクロチャンネル型熱交換器において、
前記細溝の内面のうち上下方向で下側の部分に前記熱輸送媒体との親和性が高い、親和層が形成され、かつ前記親和層より上側の部分に前記熱輸送媒体との親和性が前記親和層よりも低い、非親和層が形成されており、
前記親和層が酸化スズによって形成されている
ことを特徴とするマイクロチャンネル型熱交換器。
In a microchannel type heat exchanger in which a large number of narrow grooves that accommodate a heat transport medium that transports heat by being heated and evaporated are formed in the horizontal direction, and a heat generating portion is disposed below the narrow grooves.
Of the inner surface of the narrow groove, an affinity layer is formed on the lower portion in the vertical direction, an affinity layer is formed, and an affinity with the heat transport medium is formed on a portion above the affinity layer. A non-affinity layer lower than the affinity layer is formed,
The microchannel heat exchanger, wherein the affinity layer is made of tin oxide .
加熱されて蒸発することにより熱を輸送する熱輸送媒体を収容する多数の細溝が水平方向に形成され、それら細溝の下側に発熱部が配置されるマイクロチャンネル型熱交換器において、
前記細溝の内面の全体に亘って撥水性材料を被覆し、前記細溝の内面のうち上下方向で下側の部分の前記撥水性材料をレーザーによって除去するとともに前記細溝の表面を酸化させることにより前記細溝の内面のうち上下方向で下側の部分に前記熱輸送媒体との親和性が高い、親層が形成され、かつ前記細溝の内面のうち上下方向で上側の前記撥水性材料が被覆されている部分に前記熱輸送媒体との親和性が前記親和層よりも低い、非親和層が形成されている
ことを特徴とするマイクロチャンネル型熱交換器。
In a microchannel type heat exchanger in which a large number of narrow grooves that accommodate a heat transport medium that transports heat by being heated and evaporated are formed in the horizontal direction, and a heat generating portion is disposed below the narrow grooves.
The entire inner surface of the narrow groove is covered with a water-repellent material, and the water-repellent material in the lower portion of the inner surface of the narrow groove in the vertical direction is removed by a laser and the surface of the narrow groove is oxidized. the high affinity with the heat transport medium in the lower portion in the vertical direction in the inner surface of the narrow groove, the parent hydration layer is formed, and the repellent upper in the vertical direction in the inner surface of the thin groove by lower than the affinity between the heat transfer medium in a portion aqueous material is coated said affinity layer, wherein the to luma Lee black channel heat exchanger that Incompatible layer is made form.
前記親和層と前記非親和層との境界が、前記細溝の上下方向での中央よりも上側に、かつ、前記細溝の上端部よりも下側に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のマイクロチャンネル型熱交換器。  The boundary between the affinity layer and the non-affinity layer is formed above the center in the vertical direction of the narrow groove and below the upper end of the narrow groove. Item 3. The microchannel heat exchanger according to Item 1 or 2.
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