JP6800380B1 - Liquid flow generator and heat exchanger - Google Patents

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Abstract

液流発生装置(100)は、液体を内部に保持し、かつ液体と接する第1面(11)を有する基体(10)と、第1面を局所的に加熱してマイクロバブルを形成するための加熱部(3a,3b,4a,4b)とを備える。加熱部は、X方向に並んで配置された複数の被加熱領域(6d、6e)を形成し、複数の被加熱領域の各々内に、相対的に高温となる第1領域(3d,3e)と、第1領域と隣接しておりかつ相対的に低温となる第2領域(4d,4e)とを形成し、かつ第1面に沿っておりかつX方向と交差するY方向において、複数の被加熱領域の各々の第1領域が第2領域に対して同じ側に配置されるように、設けられている。The liquid flow generator (100) is for holding the liquid inside and locally heating the substrate (10) having the first surface (11) in contact with the liquid to form microbubbles. (3a, 3b, 4a, 4b) is provided. The heating unit forms a plurality of heated regions (6d, 6e) arranged side by side in the X direction, and within each of the plurality of heated regions, a first region (3d, 3e) having a relatively high temperature is formed. And a plurality of second regions (4d, 4e) adjacent to the first region and having a relatively low temperature, and in the Y direction along the first surface and intersecting the X direction. Each first region of the heated region is provided so as to be arranged on the same side with respect to the second region.

Description

本開示は、液流発生装置および熱交換器に関する。 The present disclosure relates to a liquid flow generator and a heat exchanger.

特開2007−263491号公報には、複数のマイクロチューブを備える熱交換器内に溜まったオイルを円滑に排出するために、下方に位置するマイクロチューブ内の冷媒流路の数が上方に位置するマイクロチューブ内の冷媒流路の数よりも多くされた熱交換器が開示されている。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-263491, the number of refrigerant flow paths in the microtubes located below is located above in order to smoothly discharge the oil accumulated in the heat exchanger provided with the plurality of microtubes. There are more heat exchangers disclosed than the number of refrigerant channels in the microtube.

特開2007−263491号公報JP-A-2007-263491

一般に、特定の流路を流れる液体の流速は、液体の粘性に起因して、流路の内周面に近づくにつれて低下する。この効果は、流路の内径が小さいほど、大きくなる。 In general, the flow velocity of a liquid flowing through a particular flow path decreases as it approaches the inner peripheral surface of the flow path due to the viscosity of the liquid. This effect increases as the inner diameter of the flow path becomes smaller.

そのため、上記熱交換器のマイクロチューブの各冷媒流路の内周面近傍を流れる冷媒の流速は、マイクロチューブの各冷媒流路の中央を流れる冷媒の流速と比べて、顕著に低下する。その結果、上記熱交換器では、マイクロチューブの内部を流れる冷媒とマイクロチューブの外部を流れる空気との間の熱交換が行われるため、冷媒流路の内周面近傍を流れる冷媒の流速低下により熱交換器の熱交換性能の低下が引き起こされる。 Therefore, the flow velocity of the refrigerant flowing near the inner peripheral surface of each refrigerant flow path of the microtube of the heat exchanger is significantly lower than the flow velocity of the refrigerant flowing in the center of each refrigerant flow path of the microtube. As a result, in the heat exchanger, heat exchange is performed between the refrigerant flowing inside the microtube and the air flowing outside the microtube, so that the flow velocity of the refrigerant flowing near the inner peripheral surface of the refrigerant flow path decreases. The heat exchange performance of the heat exchanger is deteriorated.

本開示の主たる目的は、流路の内周面近傍での流速低下を抑制するために、当該内周面近傍に液体の流れを生じさせる液流発生装置、およびそれを備える熱交換器を提供することにある。 A main object of the present disclosure is to provide a liquid flow generator that causes a liquid flow in the vicinity of the inner peripheral surface of the flow path in order to suppress a decrease in the flow velocity in the vicinity of the inner peripheral surface of the flow path, and a heat exchanger provided with the liquid flow generator. To do.

本開示に係る液流発生装置は、液体を内部に保持し、かつ液体と接する第1面を有する基体と、第1面を局所的に加熱してマイクロバブルを形成するための加熱部とを備える。加熱部は、第1面に沿った第1方向に並んで配置された複数の被加熱領域を形成し、複数の被加熱領域の各々内に、相対的に高温となる第1領域と、第1領域と隣接しておりかつ相対的に低温となる第2領域とを形成し、かつ第1面に沿っておりかつ第1方向と交差する第2方向において、複数の被加熱領域の各々の第1領域が第2領域に対して同じ側に配置されるように、設けられている。 The liquid flow generator according to the present disclosure includes a substrate having a first surface that holds the liquid inside and is in contact with the liquid, and a heating unit for locally heating the first surface to form microbubbles. Be prepared. The heating unit forms a plurality of heated regions arranged side by side in the first direction along the first surface, and within each of the plurality of heated regions, a first region having a relatively high temperature and a first region having a relatively high temperature are formed. Each of the plurality of heated regions in the second direction, which forms a second region adjacent to the one region and has a relatively low temperature, and is along the first surface and intersects the first direction. The first region is provided so as to be arranged on the same side with respect to the second region.

本開示によれば、流路の内周面近傍に液体の流れを生じさせる液流発生装置、およびそれを備える熱交換器を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a liquid flow generator that generates a liquid flow in the vicinity of the inner peripheral surface of the flow path, and a heat exchanger including the liquid flow generator.

実施の形態1に係る液流発生装置の部分断面図である。It is a partial sectional view of the liquid flow generator which concerns on Embodiment 1. FIG. 図1に示される液流発生装置の第1面を平面視した部分平面図である。FIG. 5 is a partial plan view of the first surface of the liquid flow generator shown in FIG. 1 as a plan view. 図2に示される第1被加熱領域の第1仮想直線C1上での温度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature distribution on the 1st virtual straight line C1 of the 1st heated region shown in FIG. 図1に示される液流発生装置によって生じるマイクロバブルおよび液流を示す部分平面図である。It is a partial plan view which shows the microbubbles and liquid flow generated by the liquid flow generator shown in FIG. 実施の形態1に係る液流発生装置の変形例の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view of the modification of the liquid flow generator which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る熱交換器の部分斜視断面図である。It is a partial perspective sectional view of the heat exchanger according to the first embodiment. 実施の形態2に係る液流発生装置の第1面を平面視した部分平面図である。FIG. 5 is a partial plan view of the first surface of the liquid flow generator according to the second embodiment. 図7に示される液流発生装置によって生じるマイクロバブルおよび液流を示す部分平面図である。FIG. 7 is a partial plan view showing microbubbles and liquid flow generated by the liquid flow generator shown in FIG. 7. 実施の形態2に係る熱交換器の部分斜視断面図である。It is a partial perspective sectional view of the heat exchanger according to the second embodiment. 実施の形態2に係る液流発生装置の変形例の第1面を平面視した部分平面図である。FIG. 5 is a partial plan view of a first surface of a modified example of the liquid flow generator according to the second embodiment. 実施の形態3に係る液流発生装置の部分断面図である。It is a partial sectional view of the liquid flow generator which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施の形態4に係る液流発生装置の部分断面図である。It is a partial sectional view of the liquid flow generator which concerns on Embodiment 4. FIG. 図12に示される液流発生装置の第1面を平面視した部分平面図である。FIG. 2 is a partial plan view of the first surface of the liquid flow generator shown in FIG. 12 in a plan view. 実施の形態5に係る液流発生装置の第1面を平面視した部分平面図である。FIG. 5 is a partial plan view of the first surface of the liquid flow generator according to the fifth embodiment as a plan view. 実施の形態5に係る熱交換器の部分斜視断面図である。It is a partial perspective sectional view of the heat exchanger according to the fifth embodiment. 実施の形態5に係る液流発生装置の変形例の第1面を平面視した部分平面図である。FIG. 5 is a partial plan view of a first surface of a modified example of the liquid flow generator according to the fifth embodiment. 実施の形態1〜5に係る液流発生装置の他の変形例の第1面を平面視した部分平面図である。FIG. 5 is a partial plan view of the first surface of another modification of the liquid flow generator according to the first to fifth embodiments.

以下、図面を参照して、本開示の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the drawings below, the same or corresponding parts are given the same reference numbers, and the explanations are not repeated.

実施の形態1.
<液流発生装置の構成>
図1〜図3に示されるように、実施の形態1に係る液流発生装置100は、基体10と、加熱部としての複数の第1レーザ光源3a〜3cおよび複数の第2レーザ光源4a〜4cとを備える。
Embodiment 1.
<Configuration of liquid flow generator>
As shown in FIGS. 1 to 3, the liquid flow generator 100 according to the first embodiment includes a substrate 10, a plurality of first laser light sources 3a to 3c as heating portions, and a plurality of second laser light sources 4a to. It includes 4c.

図1に示されるように、基体10は、内部に液体LQを保持する。液体LQは、液相の流体を有する任意の流体であればよく、例えば冷媒(液相冷媒または気液二相冷媒)である。 As shown in FIG. 1, the substrate 10 holds a liquid LQ inside. The liquid LQ may be any fluid having a liquid phase fluid, and is, for example, a refrigerant (liquid phase refrigerant or gas-liquid two-phase refrigerant).

基体10は、液体LQと接する第1面11と、第1面11とは反対側に位置して液体LQと接しない第2面12とを有している。第1面11は基体10の内面であり、第2面12は基体10の外面である。第1面11は、例えば平面である。基体10は、例えば第2面12を有する基板1と、第1面11を有する薄膜2とを含む。 The substrate 10 has a first surface 11 in contact with the liquid LQ and a second surface 12 located on the opposite side of the first surface 11 and not in contact with the liquid LQ. The first surface 11 is the inner surface of the substrate 10, and the second surface 12 is the outer surface of the substrate 10. The first surface 11 is, for example, a flat surface. The substrate 10 includes, for example, a substrate 1 having a second surface 12 and a thin film 2 having a first surface 11.

各第1レーザ光源3a〜3cから照射される第1レーザ光L3a〜L3cおよび各第2レーザ光源4a〜4cから照射される第2レーザ光L4a〜L4cについて、基板1の透過率は薄膜2の透過率よりも高く、薄膜2の吸収率は基板1の吸収率よりも高い。 For the first laser beams L3a to L3c emitted from the first laser light sources 3a to 3c and the second laser beams L4a to L4c emitted from the second laser light sources 4a to 4c, the transmittance of the substrate 1 is that of the thin film 2. It is higher than the transmittance, and the absorption rate of the thin film 2 is higher than the absorption rate of the substrate 1.

基板1を構成する材料は、第1レーザ光および第2レーザ光を透過する材料である。好ましくは基板1を構成する材料の熱伝導率は、薄膜2を構成する材料の熱伝導率よりも低い。基板1を構成する材料は、例えばガラス(SiO2)である。The material constituting the substrate 1 is a material that transmits the first laser beam and the second laser beam. Preferably, the thermal conductivity of the material constituting the substrate 1 is lower than the thermal conductivity of the material constituting the thin film 2. The material constituting the substrate 1 is, for example, glass (SiO 2 ).

薄膜2を構成する材料は、第1レーザ光および第2レーザ光を吸収して、各レーザ光のエネルギーを熱エネルギーに変換(以下、光熱変換という)する任意の材料であればよいが、例えば金(Au)を含む。薄膜2は、例えば主な構成材料がAuでありかつ粒径がnmオーダーであるAuナノ粒子が凝集した膜である。なお、薄膜2は、Auナノ粒子が任意の結合剤を介して結合した膜であってもよい。Auナノ粒子の薄膜は、局在表面プラズモン共鳴により、その膜厚が薄い場合にも近赤外光をよく吸収して光熱交換作用を呈するため、薄膜2に有用である。この場合の薄膜2の厚みは、例えば0.001μm以上0.05μm以下である。薄膜2は、例えばスパッタリング法により成膜される。 The material constituting the thin film 2 may be any material that absorbs the first laser beam and the second laser beam and converts the energy of each laser beam into thermal energy (hereinafter referred to as photothermal conversion). Includes gold (Au). The thin film 2 is, for example, a film in which Au nanoparticles whose main constituent material is Au and whose particle size is on the order of nm are aggregated. The thin film 2 may be a film in which Au nanoparticles are bound via an arbitrary binder. The thin film of Au nanoparticles is useful for the thin film 2 because it absorbs near-infrared light well and exhibits a photoheat exchange effect even when the film thickness is thin due to localized surface plasmon resonance. The thickness of the thin film 2 in this case is, for example, 0.001 μm or more and 0.05 μm or less. The thin film 2 is formed by, for example, a sputtering method.

図1に示されるように、複数の第1レーザ光源3a〜3cおよび複数の第2レーザ光源4a〜4cは、基体10の外部に配置されている。複数の第1レーザ光源3a〜3cおよび複数の第2レーザ光源4a〜4cは、基体10の第2面12と対向するように配置されている。複数の第1レーザ光源3a〜3cおよび複数の第2レーザ光源4a〜4cは、第1面11内の複数の被加熱領域6d〜6f(図2参照)をそれらの周囲の領域よりも局所的に高温として、各被加熱領域上にマイクロバブル5a〜5cを発生させるように、設けられている。 As shown in FIG. 1, the plurality of first laser light sources 3a to 3c and the plurality of second laser light sources 4a to 4c are arranged outside the substrate 10. The plurality of first laser light sources 3a to 3c and the plurality of second laser light sources 4a to 4c are arranged so as to face the second surface 12 of the substrate 10. The plurality of first laser light sources 3a to 3c and the plurality of second laser light sources 4a to 4c make the plurality of heated regions 6d to 6f (see FIG. 2) in the first surface 11 more local than their surrounding regions. It is provided so as to generate microbubbles 5a to 5c on each heated region at a high temperature.

被加熱領域6d〜6fは、第1レーザ光L3a〜L3cのそれぞれを、面内に透過率分布を持つ光学フィルターを透過させることで設けてもよい。非加熱領域6d〜6fは、第1レーザ光L3a〜L3cをそれぞれ空間光変調器(SLM)に入射させてレーザ光強度を空間的に変調させることで設けてもよい。 The heated regions 6d to 6f may be provided by transmitting each of the first laser beams L3a to L3c through an optical filter having a transmittance distribution in the plane. The non-heated regions 6d to 6f may be provided by causing the first laser beams L3a to L3c to enter the spatial light modulator (SLM) to spatially modulate the laser light intensity.

各第1レーザ光源3a〜3cは、第1レーザ光を第1面11内の微小領域である第1領域3d〜3f(図2参照)に照射し、かつ第1レーザ光を第1領域3d〜3fに集光するように設けられている。各第2レーザ光源4a〜4cは、第2レーザ光を第1面11内の微小領域である第2領域4d〜4f(図2参照)に照射し、かつ第2レーザ光を第2領域4d〜4fに集光するように設けられている。各第1レーザ光源3a〜3cおよび各第2レーザ光源4a〜4cは、例えば半導体レーザである。各レーザ光の集光には、例えばレンズが用いられる。 Each of the first laser light sources 3a to 3c irradiates the first laser beam to the first region 3d to 3f (see FIG. 2) which is a minute region in the first surface 11, and also irradiates the first laser beam to the first region 3d. It is provided so as to collect light at ~ 3f. Each of the second laser light sources 4a to 4c irradiates the second region 4d to 4f (see FIG. 2), which is a minute region in the first surface 11, with the second laser light, and irradiates the second laser light with the second region 4d. It is provided so as to collect light at ~ 4f. The first laser light sources 3a to 3c and the second laser light sources 4a to 4c are, for example, semiconductor lasers. For example, a lens is used to collect each laser beam.

第1レーザ光および第2レーザ光の各波長は、薄膜2に吸収されやすい波長とされる。好ましくは、第1レーザ光および第2レーザ光は近赤外線である。好ましくは、第2レーザ光の波長は、第1レーザ光の波長と等しい。一方で、第2レーザ光の強度は、第1レーザ光の強度よりも弱い。 Each wavelength of the first laser beam and the second laser beam is a wavelength that is easily absorbed by the thin film 2. Preferably, the first laser beam and the second laser beam are near infrared rays. Preferably, the wavelength of the second laser beam is equal to the wavelength of the first laser beam. On the other hand, the intensity of the second laser beam is weaker than the intensity of the first laser beam.

図1に示されるように、第1レーザ光源3a〜3cから照射された第1レーザ光L3a〜L3cが第1面11に入射する角度は、0度超え90度以下であり、例えば90度である。第2レーザ光源4a〜4cから照射された第2レーザ光L4a〜L4cが第1面11に入射する角度は、例えば0度超えであって、第1レーザ光L3a〜L3cが第1面11に入射する角度未満である。第2レーザ光源4a〜4cと第1面11との間の距離は、例えば第1レーザ光源3a〜3cと第1面11との間の距離よりも短い。 As shown in FIG. 1, the angle at which the first laser beams L3a to L3c emitted from the first laser light sources 3a to 3c are incident on the first surface 11 is more than 0 degrees and 90 degrees or less, for example, at 90 degrees. is there. The angle at which the second laser beams L4a to L4c emitted from the second laser light sources 4a to 4c are incident on the first surface 11 is, for example, more than 0 degrees, and the first laser beams L3a to L3c are on the first surface 11. It is less than the angle of incidence. The distance between the second laser light sources 4a to 4c and the first surface 11 is shorter than, for example, the distance between the first laser light sources 3a to 3c and the first surface 11.

図1および図2に示されるように、第1レーザ光源3aにより第1レーザ光が照射される第1領域3dは、第2レーザ光源4aにより第2レーザ光が照射される第2領域4dと、Y方向において隣接する。本明細書にて用いられる用語「隣接」には、第1領域および第2領域の各外縁が接している状態、第1領域および第2領域の各一部が重なっている状態、ならびに第1領域3dと第2領域4dが互いにY方向について離隔している状態が含まれる。第1領域3dと第2領域4dが互いにY方向について離隔している距離は、好ましくは第2領域4dの直径の2倍以下であり、より好ましくは、第2領域4dの直径以下である。第1領域3dと第2領域4dとの位置関係は、液体LQに生じさせたいマイクロスケール流れ7(図4参照)の向きに応じて、設定される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the first region 3d irradiated with the first laser light by the first laser light source 3a is the second region 4d irradiated with the second laser light by the second laser light source 4a. , Adjacent in the Y direction. As used herein, the term "adjacent" refers to a state in which the outer edges of the first and second regions are in contact, a state in which parts of the first and second regions overlap, and a first. A state in which the region 3d and the second region 4d are separated from each other in the Y direction is included. The distance between the first region 3d and the second region 4d in the Y direction is preferably not more than twice the diameter of the second region 4d, and more preferably not more than the diameter of the second region 4d. The positional relationship between the first region 3d and the second region 4d is set according to the direction of the microscale flow 7 (see FIG. 4) to be generated in the liquid LQ.

第1領域3dおよび第2領域4dは、第1領域3dおよび第2領域4dの周囲の領域よりも局所的に高温とされる。つまり、第1領域3dおよび第2領域4dは、1つの被加熱領域を構成している。以下では、第1領域3dおよび第2領域4dにより構成される被加熱領域を第1被加熱領域6dとよぶ。第1被加熱領域6dは、マイクロバブルを発生させる温度以上に加熱される。第1被加熱領域6dの周囲の領域は、マイクロバブルを発生させる温度以上に加熱されない。 The first region 3d and the second region 4d are locally heated to a higher temperature than the regions surrounding the first region 3d and the second region 4d. That is, the first region 3d and the second region 4d constitute one heated region. Hereinafter, the heated region composed of the first region 3d and the second region 4d is referred to as the first heated region 6d. The first heated region 6d is heated to a temperature higher than the temperature at which microbubbles are generated. The region around the first heated region 6d is not heated above the temperature at which microbubbles are generated.

図1および図2に示されるように、第1レーザ光源3bにより第1レーザ光が照射される第1領域3eは、第2レーザ光源4bにより第2レーザ光が照射される第2領域4eと、Y方向において隣接する。第1領域3eと第2領域4eとの位置関係は、液体LQに生じさせたいマイクロスケール流れ7(図4参照)の向きに応じて、設定される。第1領域3eおよび第2領域4eは、第1領域3eおよび第2領域4eの周囲の領域よりも局所的に高温とされる。つまり、第1領域3eおよび第2領域4eは、1つの被加熱領域を構成している。以下では、第1領域3eおよび第2領域4eにより構成される被加熱領域を第2被加熱領域6eとよぶ。第2被加熱領域6eは、マイクロバブルを発生させる温度以上に加熱される。第2被加熱領域6eの周囲の領域は、マイクロバブルを発生させる温度以上に加熱されない。 As shown in FIGS. 1 and 2, the first region 3e irradiated with the first laser light by the first laser light source 3b is the second region 4e irradiated with the second laser light by the second laser light source 4b. , Adjacent in the Y direction. The positional relationship between the first region 3e and the second region 4e is set according to the direction of the microscale flow 7 (see FIG. 4) to be generated in the liquid LQ. The first region 3e and the second region 4e are locally heated to a higher temperature than the regions surrounding the first region 3e and the second region 4e. That is, the first region 3e and the second region 4e constitute one heated region. Hereinafter, the heated region composed of the first region 3e and the second region 4e is referred to as the second heated region 6e. The second heated region 6e is heated to a temperature higher than the temperature at which microbubbles are generated. The region around the second heated region 6e is not heated above the temperature at which microbubbles are generated.

図1および図2に示されるように、第1レーザ光源3cにより第1レーザ光が照射される第1領域3fは、第2レーザ光源4cにより第2レーザ光が照射される第2領域4fと、Y方向において隣接する。第1領域3fと第2領域4fとの位置関係は、液体LQに生じさせたいマイクロスケール流れ7(図4参照)の向きに応じて、設定される。第1領域3fおよび第2領域4fは、第1領域3fおよび第2領域4fの周囲の領域よりも局所的に高温とされる。つまり、第1領域3fおよび第2領域4fは、1つの被加熱領域を構成している。以下では、第1領域3fおよび第2領域4fにより構成される被加熱領域を第3被加熱領域6fとよぶ。第3被加熱領域6fは、マイクロバブルを発生させる温度以上に加熱される。第3被加熱領域6fの周囲の領域は、マイクロバブルを発生させる温度以上に加熱されない。 As shown in FIGS. 1 and 2, the first region 3f irradiated with the first laser light by the first laser light source 3c is the second region 4f irradiated with the second laser light by the second laser light source 4c. , Adjacent in the Y direction. The positional relationship between the first region 3f and the second region 4f is set according to the direction of the microscale flow 7 (see FIG. 4) to be generated in the liquid LQ. The first region 3f and the second region 4f are locally heated to a higher temperature than the regions surrounding the first region 3f and the second region 4f. That is, the first region 3f and the second region 4f constitute one heated region. Hereinafter, the heated region composed of the first region 3f and the second region 4f is referred to as a third heated region 6f. The third heated region 6f is heated to a temperature higher than the temperature at which microbubbles are generated. The region around the third heated region 6f is not heated above the temperature at which microbubbles are generated.

図2に示されるように、第1領域3d〜3fおよび第2領域4d〜4fの各平面形状は、例えば円形状である。第1領域3d〜3fの各面積は、例えば第2領域4d〜4fの各面積よりも大きい。第2領域4dは、例えば第1領域3dと外接していてもよく、互いに一部重なっていてもよく、互いに離隔していてもよい。互いに離隔する距離は、好ましくは第2領域4dの直径の2倍以下であり、より好ましくは、第2領域4dの直径以下である。 As shown in FIG. 2, each planar shape of the first region 3d to 3f and the second region 4d to 4f is, for example, a circular shape. Each area of the first region 3d to 3f is larger than, for example, each area of the second region 4d to 4f. The second region 4d may be circumscribed with, for example, the first region 3d, may partially overlap each other, or may be separated from each other. The distance separated from each other is preferably not more than twice the diameter of the second region 4d, and more preferably not more than the diameter of the second region 4d.

図2において点線で示される第1仮想直線C1は、第1レーザ光源3aおよび第2レーザ光源4aにより加熱されている第1面11を平面視したときに、第1被加熱領域6dの第1最高温部61dを通る仮想直線である。第1仮想直線C1は、第1仮想直線C1上で第1最高温部61dに対する一方の側に位置する第1部分65dの平均温度と第1最高温部61dに対する他方の側に位置する第2部分66dの平均温度の差が最大となるように設定される。第1最高温部61dに対する「一方の側」は、液体LQが流れるべき方向の下流側として設定される。第1最高温部61dに対する「他方の側」は、液体LQが流れるべき方向の上流側として設定される。第1最高温部61dの到達温度は、第1最高温部61d上にマイクロバブルを発生させる温度である。 The first virtual straight line C1 shown by the dotted line in FIG. 2 is the first of the first heated region 6d when the first surface 11 heated by the first laser light source 3a and the second laser light source 4a is viewed in a plan view. It is a virtual straight line passing through the hottest part 61d. The first virtual straight line C1 is the average temperature of the first portion 65d located on one side of the first maximum temperature portion 61d on the first virtual straight line C1 and the second located on the other side of the first maximum temperature portion 61d. The difference in average temperature of the portion 66d is set to be maximum. The "one side" with respect to the first maximum temperature portion 61d is set as the downstream side in the direction in which the liquid LQ should flow. The "other side" with respect to the first maximum temperature portion 61d is set as the upstream side in the direction in which the liquid LQ should flow. The reached temperature of the first maximum temperature portion 61d is a temperature at which microbubbles are generated on the first maximum temperature portion 61d.

第1仮想直線C1上の第1被加熱領域6dの上記一方の側の端部を第1端部63dとし、第1仮想直線C1上の第1被加熱領域6dの上記他方の側の端部を第2端部64dとする。第1端部63dは、第1領域3dの周囲の領域との境界部であり、第1領域3dにおいて周囲の領域に対する温度上昇が測定され得る最外周部分である。第2端部64dは、第2領域4dの周囲の領域との境界部であり、第2領域4dにおいて周囲の領域に対する温度上昇が測定され得る最外周部分である。第1部分65dは第1最高温部61dと第1端部63dとの間に位置する部分である。第2部分66dは第1最高温部61dと第2端部64dとの間に位置する部分である。 The one-sided end of the first heated region 6d on the first virtual straight line C1 is defined as the first end 63d, and the other end of the first heated region 6d on the first virtual straight line C1. Is the second end portion 64d. The first end portion 63d is a boundary portion with the surrounding region of the first region 3d, and is the outermost peripheral portion in which the temperature rise with respect to the surrounding region can be measured in the first region 3d. The second end portion 64d is a boundary portion with the surrounding region of the second region 4d, and is the outermost peripheral portion in which the temperature rise with respect to the surrounding region can be measured in the second region 4d. The first portion 65d is a portion located between the first maximum temperature portion 61d and the first end portion 63d. The second portion 66d is a portion located between the first maximum temperature portion 61d and the second end portion 64d.

第1最高温部61dは、例えば第1被加熱領域6dのX方向およびY方向の中心を含む。この場合、第1仮想直線C1は、第1被加熱領域6dの中心を通る仮想直線である。第1部分65dは、第1仮想直線C1上で第1被加熱領域6dの中心に対する上記一方の側に位置する部分である。第2部分66dは、第1仮想直線C1上で第1被加熱領域6dの中心に対する上記他方の側に位置する部分である。 The first hottest portion 61d includes, for example, the center of the first heated region 6d in the X and Y directions. In this case, the first virtual straight line C1 is a virtual straight line passing through the center of the first heated region 6d. The first portion 65d is a portion located on the first virtual straight line C1 on one side of the center of the first heated region 6d. The second portion 66d is a portion located on the first virtual straight line C1 on the other side of the center of the first heated region 6d.

図3に示されるように、第1仮想直線C1上での温度分布は、第1最高温部61dに対して非対称となる。第1仮想直線C1上での温度分布は、第1被加熱領域6dの中心に対して非対称となる。第1部分65dの平均温度は、第2部分66dの平均温度よりも高い。 As shown in FIG. 3, the temperature distribution on the first virtual straight line C1 is asymmetric with respect to the first maximum temperature portion 61d. The temperature distribution on the first virtual straight line C1 is asymmetric with respect to the center of the first heated region 6d. The average temperature of the first portion 65d is higher than the average temperature of the second portion 66d.

図2において点線で示される第2仮想直線C2は、第1レーザ光源3bおよび第2レーザ光源4bにより加熱されている第1面11を平面視したときに、第2被加熱領域6eの第2最高温部61eを通る仮想直線である。第2仮想直線C2は、第2仮想直線C2上で第2最高温部61eに対する上記一方の側に位置する第3部分65eの平均温度と他方の側に位置する第4部分66eの平均温度の差が最大となるように設定される。 The second virtual straight line C2 shown by the dotted line in FIG. 2 is the second of the second heated region 6e when the first surface 11 heated by the first laser light source 3b and the second laser light source 4b is viewed in a plan view. It is a virtual straight line passing through the hottest part 61e. The second virtual straight line C2 is the average temperature of the third portion 65e located on one side of the second maximum temperature portion 61e and the average temperature of the fourth portion 66e located on the other side on the second virtual straight line C2. The difference is set to the maximum.

第2仮想直線C2上の第2被加熱領域6eに対する上記一方の側の端部を第1端部63eとし、第2仮想直線C2上の第2被加熱領域6eの上記他方の側の端部を第2端部64eとする。第1端部63eは、第1領域3eの周囲の領域との境界部であり、第1領域3eにおいて周囲の領域に対する温度上昇が測定され得る最外周部分である。第2端部64eは、第2領域4eの周囲の領域との境界部であり、第2領域4eにおいて周囲の領域に対する温度上昇が測定され得る最外周部分である。第3部分65eは第2最高温部61eと第1端部63eとの間に位置する部分である。第4部分66eは第2最高温部61eと第2端部64eとの間に位置する部分である。 The end on one side with respect to the second heated region 6e on the second virtual straight line C2 is defined as the first end 63e, and the end on the other side of the second heated region 6e on the second virtual straight line C2. Is the second end portion 64e. The first end portion 63e is a boundary portion with the surrounding region of the first region 3e, and is the outermost peripheral portion in which the temperature rise with respect to the surrounding region can be measured in the first region 3e. The second end portion 64e is a boundary portion with the surrounding region of the second region 4e, and is the outermost peripheral portion in which the temperature rise with respect to the surrounding region can be measured in the second region 4e. The third portion 65e is a portion located between the second maximum temperature portion 61e and the first end portion 63e. The fourth portion 66e is a portion located between the second maximum temperature portion 61e and the second end portion 64e.

第2最高温部61eは、例えば第2被加熱領域6eのX方向およびY方向の中心を含む。この場合、第2仮想直線C2は、第2被加熱領域6eの中心を通る仮想直線である。第3部分65eは、第2仮想直線C2上で第2被加熱領域6eの中心に対する上記一方の側に位置する部分である。第4部分66eは、第2仮想直線C2上で第2被加熱領域6eの中心に対する上記他方の側に位置する部分である。 The second hottest portion 61e includes, for example, the center of the second heated region 6e in the X and Y directions. In this case, the second virtual straight line C2 is a virtual straight line passing through the center of the second heated region 6e. The third portion 65e is a portion located on the second virtual straight line C2 on one side of the center of the second heated region 6e. The fourth portion 66e is a portion located on the second virtual straight line C2 on the other side of the center of the second heated region 6e.

第2仮想直線C2上での温度分布は、第2最高温部61eに対して非対称となる。第2仮想直線C2上での温度分布は、第2被加熱領域6eの中心に対して非対称となる。第3部分65eの平均温度は、第4部分66eの平均温度よりも高い。 The temperature distribution on the second virtual straight line C2 is asymmetric with respect to the second maximum temperature portion 61e. The temperature distribution on the second virtual straight line C2 is asymmetric with respect to the center of the second heated region 6e. The average temperature of the third portion 65e is higher than the average temperature of the fourth portion 66e.

図2において点線で示される第3仮想直線C3は、第1レーザ光源3cおよび第2レーザ光源4cにより加熱されている第1面11を平面視したときに、第3被加熱領域6fの第3最高温部61fを通る仮想直線である。第3仮想直線C3は、第3仮想直線C3上で第3最高温部61fに対する上記一方の側に位置する第5部分65fの平均温度と他方の側に位置する第6部分66fの平均温度の差が最大となるように設定される。 The third virtual straight line C3 shown by the dotted line in FIG. 2 is the third of the third heated region 6f when the first surface 11 heated by the first laser light source 3c and the second laser light source 4c is viewed in a plan view. It is a virtual straight line passing through the hottest part 61f. The third virtual straight line C3 is the average temperature of the fifth portion 65f located on one side of the third maximum temperature portion 61f and the average temperature of the sixth portion 66f located on the other side on the third virtual straight line C3. The difference is set to the maximum.

第3仮想直線C3上の第3被加熱領域6fの上記一方の側の端部を第1端部63fとし、第3仮想直線C3上の第3被加熱領域6fの上記他方の側の端部を第2端部64fとする。第1端部63fは、第1領域3fの周囲の領域との境界部であり、第1領域3fにおいて周囲の領域に対する温度上昇が測定され得る最外周部分である。第2端部64fは、第2領域4fの周囲の領域との境界部であり、第2領域4fにおいて周囲の領域に対する温度上昇が測定され得る最外周部分である。第5部分65fは第3最高温部61fと第1端部63fとの間に位置する部分である。第6部分66fは第3最高温部61fと第2端部64fとの間に位置する部分である。 The one-sided end of the third heated region 6f on the third virtual straight line C3 is defined as the first end 63f, and the other end of the third heated region 6f on the third virtual straight line C3. Is the second end portion 64f. The first end portion 63f is a boundary portion with the peripheral region of the first region 3f, and is the outermost peripheral portion in which the temperature rise with respect to the surrounding region can be measured in the first region 3f. The second end portion 64f is a boundary portion with the surrounding region of the second region 4f, and is the outermost peripheral portion in which the temperature rise with respect to the surrounding region can be measured in the second region 4f. The fifth portion 65f is a portion located between the third maximum temperature portion 61f and the first end portion 63f. The sixth portion 66f is a portion located between the third maximum temperature portion 61f and the second end portion 64f.

第3最高温部61fは、例えば第3被加熱領域6fのX方向およびY方向の中心を含む。この場合、第3仮想直線C3は、第3被加熱領域6fの中心を通る仮想直線である。第5部分65fは、第3仮想直線C3上で第3被加熱領域6fの中心に対する上記一方の側に位置する部分である。第6部分66fは、第3仮想直線C3上で第3被加熱領域6fの中心に対する上記他方の側に位置する部分である。 The third hottest portion 61f includes, for example, the center of the third heated region 6f in the X and Y directions. In this case, the third virtual straight line C3 is a virtual straight line passing through the center of the third heated region 6f. The fifth portion 65f is a portion located on the third virtual straight line C3 on one side of the center of the third heated region 6f. The sixth portion 66f is a portion located on the third virtual straight line C3 on the other side of the center of the third heated region 6f.

第3仮想直線C3上での温度分布は、第3最高温部61fに対して非対称となる。第3仮想直線C3上での温度分布は、第3被加熱領域6fの中心に対して非対称となる。第5部分65fの平均温度は、第6部分66fの平均温度よりも高い。 The temperature distribution on the third virtual straight line C3 is asymmetric with respect to the third maximum temperature portion 61f. The temperature distribution on the third virtual straight line C3 is asymmetric with respect to the center of the third heated region 6f. The average temperature of the fifth portion 65f is higher than the average temperature of the sixth portion 66f.

図2に示されるように、第1被加熱領域6dにおいて、平均温度が相対的に高い第1部分65dは、平均温度が相対的に低い第2部分66dに対して上記一方の側に配置されている。第2被加熱領域6eにおいて、平均温度が相対的に高い第3部分65eは、平均温度が相対的に低い第4部分66eに対して上記一方の側に配置されている。第3被加熱領域6fにおいて、平均温度が相対的に高い第5部分65fは、平均温度が相対的に低い第6部分66fに対し上記一方の側に配置されている。つまり、各被加熱領域において平均温度が相対的に高い部分は平均温度が相対的に低い部分に対して液体LQが流れるべき方向の下流側に配置されている。 As shown in FIG. 2, in the first heated region 6d, the first portion 65d having a relatively high average temperature is arranged on one side of the second portion 66d having a relatively low average temperature. ing. In the second heated region 6e, the third portion 65e having a relatively high average temperature is arranged on one side of the fourth portion 66e having a relatively low average temperature. In the third heated region 6f, the fifth portion 65f having a relatively high average temperature is arranged on one side of the sixth portion 66f having a relatively low average temperature. That is, the portion where the average temperature is relatively high in each heated region is arranged on the downstream side in the direction in which the liquid LQ should flow with respect to the portion where the average temperature is relatively low.

第1仮想直線C1上において第2部分66dから第1部分65dに向かう方向と、第2仮想直線C2上において第4部分66eから第3部分65eに向かう方向とは、反転しない。第2領域4dから第1領域3dに向かう方向と、第2領域4eから第1領域3eに向かう方向とは、反転しない。第2仮想直線C2上において第4部分66eから第3部分65eに向かう方向と、第3仮想直線C3上において第6部分66fから第5部分65fに向かう方向とは、反転しない。第2領域4eから第1領域3eに向かう方向と、第2領域4fから第1領域3fに向かう方向とは、反転しない。 The direction from the second portion 66d to the first portion 65d on the first virtual straight line C1 and the direction from the fourth portion 66e to the third portion 65e on the second virtual straight line C2 are not reversed. The direction from the second region 4d to the first region 3d and the direction from the second region 4e to the first region 3e are not reversed. The direction from the fourth portion 66e to the third portion 65e on the second virtual straight line C2 and the direction from the sixth portion 66f to the fifth portion 65f on the third virtual straight line C3 are not reversed. The direction from the second region 4e to the first region 3e and the direction from the second region 4f to the first region 3f are not reversed.

図2に示されるように、第1仮想直線C1、第2仮想直線C2、および第3仮想直線C3の各々は、互いに平行である。つまり、第1仮想直線C1が第2仮想直線C2に対して成す角度は0度である。第2仮想直線C2が第3仮想直線C3に対して成す角度は0度である。 As shown in FIG. 2, each of the first virtual straight line C1, the second virtual straight line C2, and the third virtual straight line C3 is parallel to each other. That is, the angle formed by the first virtual straight line C1 with respect to the second virtual straight line C2 is 0 degrees. The angle formed by the second virtual straight line C2 with respect to the third virtual straight line C3 is 0 degrees.

なお、本明細書では、液体LQが流れるべき第2方向をY方向とし、Y方向と直交しかつ第1面11に沿った第1方向をX方向とし、Y方向およびX方向と直交する第3方向、すなわち第1面11に直交する方向、をZ方向とする。 In the present specification, the second direction in which the liquid LQ should flow is the Y direction, the first direction orthogonal to the Y direction and along the first surface 11 is the X direction, and the second direction is orthogonal to the Y direction and the X direction. The three directions, that is, the directions orthogonal to the first surface 11, are defined as the Z direction.

図2に示されるように、第1仮想直線C1、第2仮想直線C2、および第3仮想直線C3は、X方向に間隔を隔てて並んで配置される。言い換えると、第1被加熱領域6d、第2被加熱領域6e、および第3被加熱領域6fは、X方向に間隔を隔てて並んで配置されている。第1仮想直線C1、第2仮想直線C2、および第3仮想直線C3は、互いに平行である。好ましくは、第1最高温部61dと第2最高温部61eとの間の距離δは、500μm未満である。第2最高温部61eと第3最高温部61fとの間の距離δは、500μm未満である。 As shown in FIG. 2, the first virtual straight line C1, the second virtual straight line C2, and the third virtual straight line C3 are arranged side by side at intervals in the X direction. In other words, the first heated region 6d, the second heated region 6e, and the third heated region 6f are arranged side by side at intervals in the X direction. The first virtual straight line C1, the second virtual straight line C2, and the third virtual straight line C3 are parallel to each other. Preferably, the distance δ between the first hottest portion 61d and the second hottest portion 61e is less than 500 μm. The distance δ between the second hottest portion 61e and the third hottest portion 61f is less than 500 μm.

<作用効果>
液流発生装置100の作用を、加熱部として複数の第1レーザ光源3a〜3cのみを備える液流発生装置(以下、比較例の液流発生装置とよぶ)の作用と対比して説明する。
<Effect>
The operation of the liquid flow generator 100 will be described in comparison with the operation of the liquid flow generator (hereinafter referred to as the liquid flow generator of the comparative example) provided with only a plurality of first laser light sources 3a to 3c as the heating unit.

まず、比較例の液流発生装置では、第1面11上には第1領域3d〜3fのみが形成される。この場合、第1領域3d〜3fの各最高温部を通るいずれの仮想直線においても、該仮想直線上の最高温部に対して一方の側の部分の平均温度と他方の側の部分の平均温度とは等しくなる。そのため、比較例に係る液流発生装置では、第1仮想直線C1は設定されない。つまり、第1面11に沿ったいずれの方向においても、第1領域3d〜3fの温度分布は最高温部を中心に対称に形成される。その結果、第1面11に沿ったいずれの方向においても、第1領域3d〜3fの各々に接する液体が第1領域3d〜3fによって加熱されて蒸発することにより形成された各マイクロバブルの表面の温度分布は最高温部を中心に対称に形成される。この場合、第1面11に沿ったいずれの方向においても各マイクロバブルの表面張力の分布が最高温部に対して一様に形成されるため、第1面11に沿った方向への液体の流れ(マイクロスケール流)は生じない。 First, in the liquid flow generator of the comparative example, only the first regions 3d to 3f are formed on the first surface 11. In this case, in any virtual straight line passing through each of the highest temperature portions in the first region 3d to 3f, the average temperature of the portion on one side and the average of the portion on the other side with respect to the highest temperature portion on the virtual straight line. Equal to temperature. Therefore, the first virtual straight line C1 is not set in the liquid flow generator according to the comparative example. That is, in any direction along the first surface 11, the temperature distribution of the first region 3d to 3f is formed symmetrically around the highest temperature portion. As a result, the surface of each microbubble formed by the liquid in contact with each of the first regions 3d to 3f being heated and evaporated by the first regions 3d to 3f in any direction along the first surface 11. The temperature distribution of is formed symmetrically around the highest temperature part. In this case, since the surface tension distribution of each microbubble is uniformly formed with respect to the maximum temperature portion in any direction along the first surface 11, the liquid in the direction along the first surface 11 No flow (microscale flow) occurs.

これに対し、液流発生装置100では、第1面11上には第1領域3d〜3fに加えて第2領域4d〜4fが形成され、かつ第1領域3d〜3fの各々が第2領域4d〜4fの各々に対してY方向の同じ側に配置される。その結果、上述のように第1仮想直線C1、第2仮想直線C2、および第3仮想直線C3が設定される。つまり、第1仮想直線C1上での第1被加熱領域6dの温度分布は第1最高温部61dに対して非対称に形成される。第2仮想直線C2上での第2被加熱領域6eの温度分布は第2最高温部61eに対して非対称に形成される。第3仮想直線C3上での第3被加熱領域6fの温度分布は第3最高温部61fに対して非対称に形成される。 On the other hand, in the liquid flow generator 100, the second regions 4d to 4f are formed on the first surface 11 in addition to the first regions 3d to 3f, and each of the first regions 3d to 3f is a second region. It is arranged on the same side in the Y direction with respect to each of 4d to 4f. As a result, the first virtual straight line C1, the second virtual straight line C2, and the third virtual straight line C3 are set as described above. That is, the temperature distribution of the first heated region 6d on the first virtual straight line C1 is formed asymmetrically with respect to the first maximum temperature portion 61d. The temperature distribution of the second heated region 6e on the second virtual straight line C2 is formed asymmetrically with respect to the second maximum temperature portion 61e. The temperature distribution of the third heated region 6f on the third virtual straight line C3 is formed asymmetrically with respect to the third maximum temperature portion 61f.

これにより、第1被加熱領域6dに接する液体が第1被加熱領域6dによって加熱されて蒸発することにより第1最高温部61d上に形成されたマイクロバブル5aに接する液体LQの表面の温度分布は、第1仮想直線C1上において第1最高温部61dに対して非対称に形成される。上記温度分布に起因して、マイクロバブル5aに接する液体LQの表面張力の分布も第1最高温部61dに対して非対称に形成される。具体的には、第1領域3dの温度が第2領域4dの温度よりも高いため、マイクロバブル5aに接する液体LQの表面張力は第1仮想直線C1に沿った方向において第1領域3dから第2領域4dに向かって増加する。 As a result, the temperature distribution on the surface of the liquid LQ in contact with the microbubbles 5a formed on the first maximum temperature portion 61d due to the liquid in contact with the first heated region 6d being heated by the first heated region 6d and evaporating. Is formed asymmetrically with respect to the first maximum temperature portion 61d on the first virtual straight line C1. Due to the temperature distribution, the surface tension distribution of the liquid LQ in contact with the microbubbles 5a is also formed asymmetrically with respect to the first maximum temperature portion 61d. Specifically, since the temperature of the first region 3d is higher than the temperature of the second region 4d, the surface tension of the liquid LQ in contact with the microbubbles 5a is the first from the first region 3d in the direction along the first virtual straight line C1. It increases toward 2 regions 4d.

特に、第1仮想直線C1上の第1部分65dの平均温度と第2部分66dの平均温度との差は第1領域3d〜3fの各最高温部を通る任意の仮想直線の中で最大であるため、第1仮想直線C1上での第1被加熱領域6dの温度分布の非対称性は、第1領域3d〜3fの各最高温部を通る任意の仮想直線上での当該非対称性の中で最大となる。そのため、マイクロバブル5aに接する液体LQの表面張力の勾配は、第1仮想直線C1に沿った方向において最大となる。この表面張力の勾配により、マイクロバブル5aの周囲には、いわゆるマランゴニ対流7a(図4参照)が生じる。マランゴニ対流7aの向きは、第1仮想直線C1に沿ったY方向において第2領域4dから第1領域3dに向かう。 In particular, the difference between the average temperature of the first portion 65d and the average temperature of the second portion 66d on the first virtual straight line C1 is the largest among any virtual straight lines passing through the highest temperature portions of the first region 3d to 3f. Therefore, the asymmetry of the temperature distribution of the first heated region 6d on the first virtual straight line C1 is within the asymmetry on any virtual straight line passing through each of the highest temperature portions of the first region 3d to 3f. Is the maximum. Therefore, the gradient of the surface tension of the liquid LQ in contact with the microbubbles 5a becomes maximum in the direction along the first virtual straight line C1. Due to this gradient of surface tension, so-called Marangoni convection 7a (see FIG. 4) is generated around the microbubbles 5a. The direction of the Marangoni convection 7a is from the second region 4d to the first region 3d in the Y direction along the first virtual straight line C1.

同様のメカニズムにより、マイクロバブル5bの周囲にはマランゴニ対流7b(図4参照)が生じ、マイクロバブル5cの周囲にはマランゴニ対流7c(図4参照)が生じる。すなわち、第2被加熱領域6e上に形成されたマイクロバブル5bに接する液体LQの表面の温度分布は、第2仮想直線C2上において第2最高温部61eに対して非対称に形成される。第3被加熱領域6f上に形成されたマイクロバブル5cに接する液体LQの表面の温度分布は、第3仮想直線C3上において第3最高温部61fに対して非対称に形成される。これにより、マイクロバブル5bに接する液体LQの表面張力は第2仮想直線C2に沿った方向において第1領域3eから第2領域4eに向かって増加し、マイクロバブル5cに接する液体LQの表面張力は第3仮想直線C3に沿った方向において第1領域3fから第2領域4fに向かって増加する。その結果、マランゴニ対流7bおよびマランゴニ対流7cが生じる。 By the same mechanism, Marangoni convection 7b (see FIG. 4) is generated around the microbubbles 5b, and Marangoni convection 7c (see FIG. 4) is generated around the microbubbles 5c. That is, the temperature distribution on the surface of the liquid LQ in contact with the microbubbles 5b formed on the second heated region 6e is formed asymmetrically with respect to the second maximum temperature portion 61e on the second virtual straight line C2. The temperature distribution on the surface of the liquid LQ in contact with the microbubbles 5c formed on the third heated region 6f is asymmetrically formed on the third virtual straight line C3 with respect to the third maximum temperature portion 61f. As a result, the surface tension of the liquid LQ in contact with the microbubbles 5b increases from the first region 3e to the second region 4e in the direction along the second virtual straight line C2, and the surface tension of the liquid LQ in contact with the microbubbles 5c increases. It increases from the first region 3f toward the second region 4f in the direction along the third virtual straight line C3. As a result, Marangoni convection 7b and Marangoni convection 7c occur.

さらに、各被加熱領域において、平均温度が相対的に高い部分は、平均温度が相対的に低い部分に対して液体LQが流れるべき方向の下流側に配置されている。 Further, in each heated region, the portion having a relatively high average temperature is arranged on the downstream side in the direction in which the liquid LQ should flow with respect to the portion having a relatively low average temperature.

そのため、マランゴニ対流7a、マランゴニ対流7bおよびマランゴニ対流7cの各々は、液体LQが流れるべき方向の上流側から下流側に流れ、第1面11の近傍にはマイクロスケール流れ7が形成される。 Therefore, each of the Marangoni convection 7a, the Marangoni convection 7b, and the Marangoni convection 7c flows from the upstream side to the downstream side in the direction in which the liquid LQ should flow, and a microscale flow 7 is formed in the vicinity of the first surface 11.

さらに、第1仮想直線C1、第2仮想直線C2、および第3仮想直線C3は、互いに平行である。このようにすれば、マランゴニ対流7a、マランゴニ対流7bおよびマランゴニ対流7cの各々の向きは同一となる。 Further, the first virtual straight line C1, the second virtual straight line C2, and the third virtual straight line C3 are parallel to each other. In this way, the directions of the Marangoni convection 7a, the Marangoni convection 7b, and the Marangoni convection 7c are the same.

液流発生装置100では、第1最高温部61dと第2最高温部61eとの間の距離δは、500μm未満である。第2最高温部61eと第3最高温部61fとの間の距離δは、500μm未満である。このようにすれば、距離δが500μmよりも長い場合と比べて、マランゴニ対流7aとマランゴニ対流7bとが密に形成されるため、マイクロスケール流れ7が速くなる。 In the liquid flow generator 100, the distance δ between the first maximum temperature portion 61d and the second maximum temperature portion 61e is less than 500 μm. The distance δ between the second hottest portion 61e and the third hottest portion 61f is less than 500 μm. In this way, the Marangoni convection 7a and the Marangoni convection 7b are densely formed as compared with the case where the distance δ is longer than 500 μm, so that the microscale flow 7 becomes faster.

液流発生装置100では、基板1を構成する材料の熱伝導率が薄膜2を構成する材料の熱伝導率よりも低い。そのため、薄膜2の被加熱領域において光熱変換により生じた熱が基板1に拡散しにくく、レーザ光が照射された被加熱領域の温度が高く保持される。その結果、液流発生装置100では、基板1を構成する材料の熱伝導率が薄膜2を構成する材料の熱伝導率と同等以上とされている場合と比べて、マイクロバブルを発生するために必要とされるエネルギーが低減される。 In the liquid flow generator 100, the thermal conductivity of the material constituting the substrate 1 is lower than the thermal conductivity of the material constituting the thin film 2. Therefore, the heat generated by photothermal conversion in the heated region of the thin film 2 is difficult to diffuse to the substrate 1, and the temperature of the heated region irradiated with the laser beam is kept high. As a result, in the liquid flow generator 100, microbubbles are generated as compared with the case where the thermal conductivity of the material constituting the substrate 1 is equal to or higher than the thermal conductivity of the material constituting the thin film 2. The energy required is reduced.

(変形例)
図1に示される第1面11は平面であるが、これに限られるものではない。図5に示されるように、第1面11は曲面であってもよい。第1仮想直線C1および第2仮想直線C2と交差する断面において、第1面11の曲率中心は、例えば第1面11に対して基体10とは反対側に配置されている。異なる観点から言えば、基体10は管状に設けられており、第1面11はその内周面として構成されていてもよい。好ましくは、第1仮想直線C1と第2仮想直線C2とは、基体10の周方向において互いに間隔を隔てて配置されており、かつ基体10の軸方向に沿って延びている。
(Modification example)
The first surface 11 shown in FIG. 1 is a flat surface, but is not limited thereto. As shown in FIG. 5, the first surface 11 may be a curved surface. In the cross section intersecting the first virtual straight line C1 and the second virtual straight line C2, the center of curvature of the first surface 11 is arranged on the side opposite to the substrate 10 with respect to the first surface 11, for example. From a different point of view, the substrate 10 is provided in a tubular shape, and the first surface 11 may be configured as an inner peripheral surface thereof. Preferably, the first virtual straight line C1 and the second virtual straight line C2 are arranged so as to be spaced apart from each other in the circumferential direction of the base 10, and extend along the axial direction of the base 10.

図2に示される第2領域4dは、第1領域3dと外接しているが、これに限られるものではない。第2領域4dの一部は第1領域3dの一部と重なるように形成されていてもよい。 The second region 4d shown in FIG. 2 is circumscribed with the first region 3d, but is not limited thereto. A part of the second region 4d may be formed so as to overlap a part of the first region 3d.

図1および図2には、3つの第1レーザ光源3a〜3cと3つの第2レーザ光源4a〜4cとが図示されているが、第1レーザ光源および第2レーザ光源の数は特に制限されない。液流発生装置100は4つ以上の第1レーザ光源3a〜3cと4つ以上の第2レーザ光源4a〜4cとを備えていてもよい。また、液流発生装置100は、2つの第1レーザ光源3a,3bと2つの第2レーザ光源4a,4bのみを備えていてもよい。 Although the three first laser light sources 3a to 3c and the three second laser light sources 4a to 4c are shown in FIGS. 1 and 2, the number of the first laser light source and the second laser light source is not particularly limited. .. The liquid flow generator 100 may include four or more first laser light sources 3a to 3c and four or more second laser light sources 4a to 4c. Further, the liquid flow generator 100 may include only two first laser light sources 3a and 3b and two second laser light sources 4a and 4b.

また、図2に示される複数の被加熱領域6d〜6fの各々は、第1領域3d〜3fと第2領域4d〜4fとにより構成されているが、第1領域3d〜3fおよび第2領域4d〜4fに加えて他の領域を含んでいてもよい。当該他の領域は、例えば第2レーザ光よりも強度が低い第3レーザ光が照射される領域であり、第2領域に対して第1領域とは反対側に配置される。 Further, each of the plurality of heated regions 6d to 6f shown in FIG. 2 is composed of the first region 3d to 3f and the second region 4d to 4f, but the first region 3d to 3f and the second region In addition to 4d to 4f, other regions may be included. The other region is, for example, a region irradiated with a third laser beam having a lower intensity than the second laser beam, and is arranged on the side opposite to the first region with respect to the second region.

<熱交換器の構成>
図6に示される熱交換器200は、液流発生装置100を備え、基体10がマイクロチューブ20として構成されている。マイクロチューブ20の内部には、冷媒が流通する複数の流路20a,20b,20cが形成されている。各流路20a,20b,20cの延在方向が、冷媒が流れるべき方向である。基体10の第1面11は、流路20a,20b,20cの内周面21として構成されている。基体10の第2面12は、マイクロチューブ20の外周面22として構成されている。各流路20a,20b,20cの内径はμmオーダーである。
<Structure of heat exchanger>
The heat exchanger 200 shown in FIG. 6 includes a liquid flow generator 100, and the substrate 10 is configured as a microtube 20. Inside the microtube 20, a plurality of flow paths 20a, 20b, 20c through which the refrigerant flows are formed. The extending direction of each of the flow paths 20a, 20b, 20c is the direction in which the refrigerant should flow. The first surface 11 of the substrate 10 is configured as the inner peripheral surface 21 of the flow paths 20a, 20b, 20c. The second surface 12 of the substrate 10 is configured as the outer peripheral surface 22 of the microtube 20. The inner diameters of the flow paths 20a, 20b, and 20c are on the order of μm.

好ましくは、液流発生装置100は、加熱部として、複数の第1レーザ光源3a〜3cから照射された各第1レーザ光を各第1領域3d〜3fに導く第1光ファイバー8a〜8cと、複数の第2レーザ光源4a〜4cから照射された各第2レーザ光を各第2領域4d〜4fに導く第2光ファイバー9a〜9cとをさらに備える。マイクロチューブ20の周囲において、1つの光ファイバーが配置されるために必要とされるスペースは1つのレーザ光源が配置されるために必要とされるスペースよりも小さくされ得る。そのため、上記構成によれば、レーザ光源から各被加熱領域に直接レーザ光を照射する場合と比べて、被加熱領域が密に配置され得る。 Preferably, the liquid flow generator 100 includes, as a heating unit, first optical fibers 8a to 8c that guide the first laser beams emitted from the plurality of first laser light sources 3a to 3c to the first regions 3d to 3f. It further includes second optical fibers 9a to 9c that guide the second laser beams emitted from the plurality of second laser light sources 4a to 4c to the second regions 4d to 4f. Around the microtube 20, the space required for one optical fiber to be placed can be smaller than the space required for one laser light source to be placed. Therefore, according to the above configuration, the heated regions can be arranged more densely than in the case where the laser light is directly applied to each heated region from the laser light source.

マイクロチューブ20の外部には、空気等の気体が流通する風路が形成されている。熱交換器200では、マイクロチューブ20の各流路20a,20b,20cを流れる冷媒とマイクロチューブ20の外部を流れる気体とが熱交換する。 An air passage through which a gas such as air flows is formed outside the microtube 20. In the heat exchanger 200, the refrigerant flowing through the flow paths 20a, 20b, 20c of the microtube 20 and the gas flowing outside the microtube 20 exchange heat.

図6に示される熱交換器200では、第1仮想直線C1が設定される第1被加熱領域と、第2仮想直線C2が設定される第2被加熱領域とは、互いに異なる流路上に形成されている。第1仮想直線C1は第1流路20aに配置される。第2仮想直線C2は第2流路20bに配置される。第3仮想直線C3は第3流路20cに配置される。第1仮想直線C1、第2仮想直線C2、および第3仮想直線C3は、各流路20a,20b,20cの延在方向に沿うように設定される。 In the heat exchanger 200 shown in FIG. 6, the first heated region in which the first virtual straight line C1 is set and the second heated region in which the second virtual straight line C2 is set are formed on different flow paths. Has been done. The first virtual straight line C1 is arranged in the first flow path 20a. The second virtual straight line C2 is arranged in the second flow path 20b. The third virtual straight line C3 is arranged in the third flow path 20c. The first virtual straight line C1, the second virtual straight line C2, and the third virtual straight line C3 are set so as to follow the extending directions of the flow paths 20a, 20b, and 20c.

このようにすれば、液流発生装置100により、マイクロチューブ20の各流路20a,20b,20cの内周面21の近傍にマイクロスケール流れが形成され得る。そのため、各流路20a,20b,20cの内周面21の近傍に形成されるマイクロスケール流れの流速は、液流発生装置100を備えない従来の熱交換器での各流路の内周面近傍の冷媒の流速よりも速くなる。その結果、熱交換器200の熱交換性能は、液流発生装置100を備えない従来の熱交換器の熱交換性能と比べて高くなる。 In this way, the liquid flow generator 100 can form a microscale flow in the vicinity of the inner peripheral surfaces 21 of the flow paths 20a, 20b, and 20c of the microtube 20. Therefore, the flow velocity of the microscale flow formed in the vicinity of the inner peripheral surfaces 21 of the respective flow paths 20a, 20b, 20c is the inner peripheral surface of each flow path in the conventional heat exchanger not provided with the liquid flow generator 100. It will be faster than the flow velocity of the nearby refrigerant. As a result, the heat exchange performance of the heat exchanger 200 is higher than the heat exchange performance of the conventional heat exchanger not provided with the liquid flow generator 100.

第1仮想直線C1は、例えば第1流路20aの内周面21のうち、外周面22との間の距離が最も短い領域上に配置される。第2仮想直線C2は、例えば第2流路20bの内周面21のうち、外周面22との間の距離が最も短い領域上に配置される。第3仮想直線C3は、例えば第3流路20cの内周面21のうち、外周面22との間の距離が最も短い領域上に配置される。このようにすれば、熱交換器200の熱交換性能が効果的に高められる。 The first virtual straight line C1 is arranged, for example, on the region of the inner peripheral surface 21 of the first flow path 20a that has the shortest distance from the outer peripheral surface 22. The second virtual straight line C2 is arranged, for example, on the region of the inner peripheral surface 21 of the second flow path 20b that has the shortest distance from the outer peripheral surface 22. The third virtual straight line C3 is arranged, for example, on the region of the inner peripheral surface 21 of the third flow path 20c that has the shortest distance from the outer peripheral surface 22. In this way, the heat exchange performance of the heat exchanger 200 is effectively enhanced.

なお、熱交換器200では、第1被加熱領域および第2被加熱領域がマイクロチューブ20の1つの流路20aの内周面21上に形成されてもよい。言い換えると、第1仮想直線C1および第2仮想直線C2は、1つの流路20aの内周面21上に設定されてもよい。この場合、第1被加熱領域および第2被加熱領域は、内周面21の周方向に並んで配置される。このようにすれば、1つの流路20a内に複数のマイクロスケール流れ7が形成されるため、1つの流路20a内に1つのマイクロスケール流れ7が形成される場合と比べて、当該流路20aを流れる冷媒の流速が速くなり、熱交換性能が高くなる。 In the heat exchanger 200, the first heated region and the second heated region may be formed on the inner peripheral surface 21 of one flow path 20a of the microtube 20. In other words, the first virtual straight line C1 and the second virtual straight line C2 may be set on the inner peripheral surface 21 of one flow path 20a. In this case, the first heated region and the second heated region are arranged side by side in the circumferential direction of the inner peripheral surface 21. In this way, since a plurality of microscale flows 7 are formed in one flow path 20a, the flow path is compared with the case where one microscale flow 7 is formed in one flow path 20a. The flow velocity of the refrigerant flowing through 20a becomes high, and the heat exchange performance becomes high.

(変形例)
なお、熱交換器200では、第1被加熱領域と第2被加熱領域とが1つの流路上に形成されていてもよい。第1被加熱領域と第2被加熱領域とが1つの流路の周方向において間隔を隔てて配置されていてもよい。
(Modification example)
In the heat exchanger 200, the first heated region and the second heated region may be formed on one flow path. The first heated region and the second heated region may be arranged at intervals in the circumferential direction of one flow path.

実施の形態2.
<液流発生装置の構成>
実施の形態2に係る液流発生装置は、実施の形態1に係る液流発生装置100と基本的に同様の構成を備えるが、図7に示されるように、第4被加熱領域6d2がY方向において第1被加熱領域6dと間隔を隔てて形成されている点で、液流発生装置100とは異なる。
Embodiment 2.
<Configuration of liquid flow generator>
The liquid flow generator according to the second embodiment has basically the same configuration as the liquid flow generator 100 according to the first embodiment, but as shown in FIG. 7, the fourth heated region 6d2 is Y. It differs from the liquid flow generator 100 in that it is formed at a distance from the first heated region 6d in the direction.

実施の形態2に係る液流発生装置は、第1レーザ光源3a〜3cに加えて、第1領域3d2に第1レーザ光を照射する第1レーザ光源(図示しない)と、第2領域4d2に第2レーザ光を照射する第2レーザ光源(図示しない)とをさらに備えている。第1領域3d2に第1レーザ光を照射する第1レーザ光源は、第1領域3dに第1レーザ光を照射する第1レーザ光源3a(図1参照)と、Y方向に間隔を隔てて配置されている。上記第1レーザ光源は、第1レーザ光源3a〜3cと同様の構成を備えている。第2領域4d2に第2レーザ光を照射する第2レーザ光源は、第2領域4dに第2レーザ光を照射する第2レーザ光源4a(図1参照)と、Y方向に間隔を隔てて配置されている。上記第2レーザ光源は、第2レーザ光源4a〜4cと同様の構成を備えている。 In addition to the first laser light sources 3a to 3c, the liquid flow generator according to the second embodiment includes a first laser light source (not shown) that irradiates the first region 3d2 with the first laser light, and a second region 4d2. It further includes a second laser light source (not shown) that irradiates the second laser beam. The first laser light source that irradiates the first region 3d2 with the first laser beam is arranged at a distance in the Y direction from the first laser light source 3a (see FIG. 1) that irradiates the first region 3d with the first laser beam. Has been done. The first laser light source has the same configuration as the first laser light sources 3a to 3c. The second laser light source that irradiates the second region 4d2 with the second laser beam is arranged at a distance in the Y direction from the second laser light source 4a (see FIG. 1) that irradiates the second region 4d with the second laser beam. Has been done. The second laser light source has the same configuration as the second laser light sources 4a to 4c.

図7に示されるように、第4被加熱領域6d2は、第1領域3d2および第2領域4d2により構成される。第1領域3d2および第2領域4d2は、第1領域3d2および第2領域4d2の周囲の領域よりも局所的に高温とされる。第1領域3d2は、第1領域3dと同様の構成を備えている。第2領域4d2は、第2領域4dと同様の構成を備えている。 As shown in FIG. 7, the fourth heated region 6d2 is composed of a first region 3d2 and a second region 4d2. The first region 3d2 and the second region 4d2 are locally heated to a higher temperature than the surrounding regions of the first region 3d2 and the second region 4d2. The first region 3d2 has the same configuration as the first region 3d. The second region 4d2 has the same configuration as the second region 4d.

第1被加熱領域6dと第4被加熱領域6d2との間のY方向の距離は、安定に生成するマイクロバブルの直径が約10μmであって、マイクロバブル同士の干渉を避けるため例えば10μm以上である。 The distance in the Y direction between the first heated region 6d and the fourth heated region 6d2 is, for example, 10 μm or more so that the diameter of the stably generated microbubbles is about 10 μm and interference between the microbubbles is avoided. is there.

図7において点線で示される第1仮想直線C1は、図2に示される第1仮想直線C1と同様の構成を備えている。 The first virtual straight line C1 shown by the dotted line in FIG. 7 has the same configuration as the first virtual straight line C1 shown in FIG.

第4被加熱領域6d2の第4最高温部61d2は、第1仮想直線C1上に配置される。これにより、第1レーザ光源および第2レーザ光源により加熱されている第1面11を平面視したときに、第4被加熱領域6d2により生じるマイクロバブル5d2、および第1被加熱領域6dより生じるマイクロバブル5dは、第1仮想直線C1上に配置される。第1仮想直線C1上で第4最高温部61d2に対して上記一方の側に位置する第7部分65d2の平均温度は、第4最高温部61d2に対して上記他方の側に位置する第8部分66d2の平均温度よりも高い。第7部分65d2は、第4最高温部61d2に対して第1被加熱領域6dとは反対側に位置する。第8部分66d2は、第4最高温部61d2に対して第1被加熱領域6d側に位置する。 The fourth maximum temperature portion 61d2 of the fourth heated region 6d2 is arranged on the first virtual straight line C1. As a result, when the first surface 11 heated by the first laser light source and the second laser light source is viewed in a plan view, the microbubbles 5d2 generated by the fourth heated region 6d2 and the micro bubbles generated by the first heated region 6d The bubble 5d is arranged on the first virtual straight line C1. The average temperature of the seventh portion 65d2 located on one side of the fourth maximum temperature portion 61d2 on the first virtual straight line C1 is the eighth located on the other side of the fourth maximum temperature portion 61d2. It is higher than the average temperature of the portion 66d2. The seventh portion 65d2 is located on the side opposite to the first heated region 6d with respect to the fourth maximum temperature portion 61d2. The eighth portion 66d2 is located on the first heated region 6d side with respect to the fourth maximum temperature portion 61d2.

好ましくは、第1仮想直線C1上に位置する第7部分65d2および第8部分66d2の各平均温度の差は、第4最高温部61d2を通る任意の仮想直線上にて第4最高温部61d2に対して一方の側に位置する部分の平均温度と他方の側に位置する部分の平均温度との差のうち、最大である。 Preferably, the difference between the average temperatures of the seventh portion 65d2 and the eighth portion 66d2 located on the first virtual straight line C1 is the fourth maximum temperature portion 61d2 on any virtual straight line passing through the fourth maximum temperature portion 61d2. This is the largest difference between the average temperature of the portion located on one side and the average temperature of the portion located on the other side.

第4被加熱領域6d2の第4最高温部61d2は、例えば第4被加熱領域6d2の中心を含む。この場合、第4被加熱領域6d2の中心は、第1仮想直線C1上に配置される。第7部分65d2は、第1仮想直線C1上で第4被加熱領域6d2の中心に対して上記一方の側に位置する部分である。第8部分66d2は、第1仮想直線C1上で第4被加熱領域6d2の中心に対して上記他方の側に位置する部分である。 The fourth maximum temperature portion 61d2 of the fourth heated region 6d2 includes, for example, the center of the fourth heated region 6d2. In this case, the center of the fourth heated region 6d2 is arranged on the first virtual straight line C1. The seventh portion 65d2 is a portion located on one side of the center of the fourth heated region 6d2 on the first virtual straight line C1. The eighth portion 66d2 is a portion located on the first virtual straight line C1 on the other side of the center of the fourth heated region 6d2.

異なる観点から言えば、実施の形態2に係る液流発生装置では、第4仮想直線C4が設定される。第4仮想直線C4は、第1レーザ光源および第2レーザ光源により加熱されている第1面11を平面視したときに、第4被加熱領域6d2の第4最高温部61d2を通る仮想直線である。第4仮想直線C4上で第4最高温部61d2に対する上記一方の側に位置する部分の平均温度が第4最高温部61d2に対する他方の側に位置する部分の平均温度よりも高く、かつ両部分の平均温度の差が最大となるように引かれたものである。第4仮想直線C4は第1仮想直線C1と連なるように設定される。第4仮想直線C4は、例えば第1仮想直線C1と重なるように設定される。 From a different point of view, the fourth virtual straight line C4 is set in the liquid flow generator according to the second embodiment. The fourth virtual straight line C4 is a virtual straight line that passes through the fourth hottest portion 61d2 of the fourth heated region 6d2 when the first surface 11 heated by the first laser light source and the second laser light source is viewed in a plan view. is there. On the fourth virtual straight line C4, the average temperature of the portion located on one side of the fourth maximum temperature portion 61d2 is higher than the average temperature of the portion located on the other side with respect to the fourth maximum temperature portion 61d2, and both portions. It is subtracted so that the difference in average temperature of is maximized. The fourth virtual straight line C4 is set so as to be continuous with the first virtual straight line C1. The fourth virtual straight line C4 is set so as to overlap with, for example, the first virtual straight line C1.

<作用効果>
実施の形態2に係る液流発生装置は、実施の形態1に係る液流発生装置100と基本的に同様の構成を備えるため、液流発生装置100と同様の効果を奏することができる。
<Effect>
Since the liquid flow generator according to the second embodiment has basically the same configuration as the liquid flow generator 100 according to the first embodiment, the same effect as that of the liquid flow generator 100 can be obtained.

さらに、実施の形態2に係る液流発生装置では、第1仮想直線C1上での第4被加熱領域6d2の温度分布が第4最高温部61d2に対して非対称に形成される。そのため、図8に示されるように、第4被加熱領域6d2に接する液体が第4被加熱領域6d2によって加熱されて蒸発することにより形成されたマイクロバブル5d2に接する液体LQの表面の温度分布は、第1仮想直線C1上において第4最高温部61d2に対して非対称に形成される。マイクロバブル5d2に接する液体LQの表面張力の分布も第4最高温部61d2に対して非対称に形成される。 Further, in the liquid flow generator according to the second embodiment, the temperature distribution of the fourth heated region 6d2 on the first virtual straight line C1 is formed asymmetrically with respect to the fourth maximum temperature portion 61d2. Therefore, as shown in FIG. 8, the temperature distribution on the surface of the liquid LQ in contact with the microbubbles 5d2 formed by the liquid in contact with the fourth heated region 6d2 being heated and evaporated by the fourth heated region 6d2 is , Is formed asymmetrically with respect to the fourth maximum temperature portion 61d2 on the first virtual straight line C1. The distribution of the surface tension of the liquid LQ in contact with the microbubbles 5d2 is also formed asymmetrically with respect to the fourth maximum temperature portion 61d2.

これにより、図8に示されるように、マランゴニ対流7a2がマランゴニ対流7aの下流に形成され、かつマランゴニ対流7a2はマランゴニ対流7aに逆らわない。その結果、実施の形態2に係る液流発生装置により生じるマイクロスケール流れ7は、実施の形態1に係る液流発生装置100により生じるマイクロスケール流れ7と比べて、Y方向に長くなる。 As a result, as shown in FIG. 8, the Marangoni convection 7a2 is formed downstream of the Marangoni convection 7a, and the Marangoni convection 7a2 does not oppose the Marangoni convection 7a. As a result, the microscale flow 7 generated by the liquid flow generator according to the second embodiment becomes longer in the Y direction than the microscale flow 7 generated by the liquid flow generator 100 according to the first embodiment.

マイクロスケール流れ7の流速は、第1面11上での摩擦により、マイクロバブル5aから離れるほど減少する。第1被加熱領域6dと第4被加熱領域6d2とのY方向の距離が10μm以下であれば、マイクロスケール流れ7を液体LQが流れるべきY方向に延ばすことができる。 The flow velocity of the microscale flow 7 decreases as the distance from the microbubbles 5a increases due to friction on the first surface 11. If the distance between the first heated region 6d and the fourth heated region 6d2 in the Y direction is 10 μm or less, the microscale flow 7 can be extended in the Y direction in which the liquid LQ should flow.

さらに、第4仮想直線C4が第1仮想直線C1と重なるように設定されれば、マランゴニ対流7a2がマランゴニ対流7aと同じ方向を向くため、液体LQが当該方向に効率的に流れる。 Further, if the fourth virtual straight line C4 is set to overlap with the first virtual straight line C1, the Marangoni convection 7a2 faces the same direction as the Marangoni convection 7a, so that the liquid LQ flows efficiently in that direction.

図7に示されるように、実施の形態2に係る液流発生装置では、X方向およびY方向において互いに間隔を隔てて配置された複数の被加熱領域6d3,6e2,6e3,6f2,6f3がさらに形成されてもよい。 As shown in FIG. 7, in the liquid flow generator according to the second embodiment, a plurality of heated regions 6d3, 6e2, 6e3, 6f2, 6f3 arranged at intervals in the X direction and the Y direction are further provided. It may be formed.

複数の被加熱領域6d3,6e2,6e3,6f2,6f3の各々は、第1被加熱領域6d、第2被加熱領域6e、第3被加熱領域6f、および第4被加熱領域6d2と同様の構成を備えている。 Each of the plurality of heated regions 6d3, 6e2, 6e3, 6f2, 6f3 has the same configuration as the first heated region 6d, the second heated region 6e, the third heated region 6f, and the fourth heated region 6d2. It has.

被加熱領域6d3の最高温部は、第1仮想直線C1上に配置される。第1被加熱領域6dの第1最高温部61d、第4被加熱領域6d2の第4最高温部61d2、および被加熱領域6d3の最高温部は、第1仮想直線C1上に並んで配置される。 The hottest portion of the heated region 6d3 is arranged on the first virtual straight line C1. The first maximum temperature portion 61d of the first heated region 6d, the fourth maximum temperature portion 61d2 of the fourth heated region 6d2, and the maximum temperature portion of the heated region 6d3 are arranged side by side on the first virtual straight line C1. To.

被加熱領域6e2,6e3の各最高温部は、第2仮想直線C2上に配置される。第2被加熱領域6eの第2最高温部61e、および被加熱領域6e2,6e3の各最高温部は、第2仮想直線C2上に並んで配置される。 Each of the hottest portions of the heated regions 6e2 and 6e3 is arranged on the second virtual straight line C2. The second maximum temperature portion 61e of the second heated region 6e and the maximum temperature portions of the heated regions 6e2 and 6e3 are arranged side by side on the second virtual straight line C2.

被加熱領域6f2,6f3の各最高温部は、第3仮想直線C3上に配置される。第3被加熱領域6fの第3最高温部61f、および被加熱領域6f2,6f3の各最高温部は、第3仮想直線C3上に並んで配置される。 Each of the hottest portions of the heated regions 6f2 and 6f3 is arranged on the third virtual straight line C3. The third maximum temperature portion 61f of the third heated region 6f and the maximum temperature portions of the heated regions 6f2 and 6f3 are arranged side by side on the third virtual straight line C3.

第1被加熱領域6d、第2被加熱領域6e、第3被加熱領域6f、第4被加熱領域6d2、および複数の被加熱領域6d3,6e2,6e3,6f2,6f3の各々の第1領域に対する第2領域の相対的な位置関係は、同等である。 For each first region of the first heated region 6d, the second heated region 6e, the third heated region 6f, the fourth heated region 6d2, and the plurality of heated regions 6d3, 6e2, 6e3, 6f2, 6f3. The relative positional relationship of the second region is equivalent.

このようにすれば、マイクロスケール流れ7が、X方向のより広い範囲にかつY方向のより長い領域に形成される。 In this way, the microscale flow 7 is formed over a wider area in the X direction and in a longer area in the Y direction.

<熱交換器の構成>
図9に示される熱交換器201は、実施の形態2に係る液流発生装置101を備え、基体10がマイクロチューブ30として構成されている。マイクロチューブ30の内部には、冷媒が流通する少なくとも1つの流路が形成されている。マイクロチューブ30の当該1つの流路の延在方向が、冷媒が流れるべき方向である。基体10の第1面11は、当該1つの流路の内周面31として構成されている。基体10の第2面12は、マイクロチューブ30の外周面32として構成されている。当該流路の内径はμmオーダーである。
<Structure of heat exchanger>
The heat exchanger 201 shown in FIG. 9 includes the liquid flow generator 101 according to the second embodiment, and the substrate 10 is configured as a microtube 30. At least one flow path through which the refrigerant flows is formed inside the microtube 30. The extending direction of the one flow path of the microtube 30 is the direction in which the refrigerant should flow. The first surface 11 of the substrate 10 is configured as the inner peripheral surface 31 of the one flow path. The second surface 12 of the substrate 10 is configured as the outer peripheral surface 32 of the microtube 30. The inner diameter of the flow path is on the order of μm.

図9に示されるように、熱交換器201では、複数の被加熱領域が内周面31上に形成され、各被加熱領域は、マイクロチューブ30の周方向Rに並んで配置されているとともに、マイクロチューブ30の延在方向に並んで配置されている。 As shown in FIG. 9, in the heat exchanger 201, a plurality of heated regions are formed on the inner peripheral surface 31, and the heated regions are arranged side by side in the circumferential direction R of the microtube 30. , The microtubes 30 are arranged side by side in the extending direction.

第1仮想直線C1、第2仮想直線C2、および第3仮想直線C3は、上記周方向Rに並んで配置されている。第1仮想直線C1、第2仮想直線C2、および第3仮想直線C3の各々は、複数の被加熱領域の最高温部を通るように設定される。 The first virtual straight line C1, the second virtual straight line C2, and the third virtual straight line C3 are arranged side by side in the circumferential direction R. Each of the first virtual straight line C1, the second virtual straight line C2, and the third virtual straight line C3 is set to pass through the hottest part of the plurality of heated regions.

このようにすれば、液流発生装置101により、マイクロチューブ30の内周面31の近傍には、周方向に並んだ複数のマイクロスケール流れが形成され得る。そのため、内周面31の近傍に形成される複数のマイクロスケール流れの各流速は、液流発生装置101を備えない従来の熱交換器での内周面近傍の冷媒の流速よりも速くなる。その結果、熱交換器201の熱交換性能は、液流発生装置101を備えない従来の熱交換器の熱交換性能と比べて高くなる。 In this way, the liquid flow generator 101 can form a plurality of microscale flows arranged in the circumferential direction in the vicinity of the inner peripheral surface 31 of the microtube 30. Therefore, each flow velocity of the plurality of microscale flows formed in the vicinity of the inner peripheral surface 31 is faster than the flow velocity of the refrigerant in the vicinity of the inner peripheral surface in the conventional heat exchanger not provided with the liquid flow generator 101. As a result, the heat exchange performance of the heat exchanger 201 is higher than that of the conventional heat exchanger not provided with the liquid flow generator 101.

図10に示されるように、熱交換器201において、マイクロチューブ30は、湾曲した形状を有していてもよい。マイクロチューブ30は、順に直列に接続された、第1管部33、第2管部34、および第3管部35を含む。第2管部34の中心軸の曲率は、第1管部33の中心軸の曲率、および第3管部35の中心軸の曲率よりも大きい。 As shown in FIG. 10, in the heat exchanger 201, the microtube 30 may have a curved shape. The microtube 30 includes a first tube portion 33, a second tube portion 34, and a third tube portion 35, which are sequentially connected in series. The curvature of the central axis of the second pipe portion 34 is larger than the curvature of the central axis of the first pipe portion 33 and the curvature of the central axis of the third pipe portion 35.

実施の形態2に係る液流発生装置は、第1管部33の内周面31を局所的に加熱する複数の第1加熱部と、第2管部34の内周面31を局所的に加熱する複数の第2加熱部と、第3管部35の内周面31を局所的に加熱する複数の第3加熱部とを備える。複数の第1加熱部、複数の第2加熱部、および複数の第3加熱部の各々は、第1レーザ光源および第2レーザ光源を含む。 In the liquid flow generator according to the second embodiment, a plurality of first heating portions that locally heat the inner peripheral surface 31 of the first pipe portion 33 and the inner peripheral surface 31 of the second pipe portion 34 are locally heated. A plurality of second heating portions for heating and a plurality of third heating portions for locally heating the inner peripheral surface 31 of the third pipe portion 35 are provided. Each of the plurality of first heating portions, the plurality of second heating portions, and the plurality of third heating portions includes a first laser light source and a second laser light source.

複数の第1加熱部の各々は、第1管部33の中心軸に沿った方向において並んで配置されている。複数の第2加熱部の各々は、第2管部34の中心軸に沿った方向において並んで配置されている。複数の第3加熱部の各々は、第3管部35の中心軸に沿った方向において並んで配置されている。 Each of the plurality of first heating portions is arranged side by side in a direction along the central axis of the first pipe portion 33. Each of the plurality of second heating portions is arranged side by side in the direction along the central axis of the second pipe portion 34. Each of the plurality of third heating portions is arranged side by side in the direction along the central axis of the third pipe portion 35.

複数の第2加熱部は、複数の第1加熱部よりも、冷媒が流れるべき方向において密に配置されている。言い換えると、第2管部34の中心軸に沿った方向における複数の第2加熱部間の最短距離は、第1管部33の中心軸に沿った方向における複数の第1加熱部間の最短距離よりも短い。同様に、複数の第2加熱部は、複数の第3加熱部よりも、冷媒が流れるべき方向において密に配置される。言い換えると、第2管部34の中心軸に沿った方向における複数の第2加熱部間の最短距離は、第3管部35の中心軸に沿った方向における複数の第3加熱部間の最短距離よりも短い。 The plurality of second heating portions are arranged more densely in the direction in which the refrigerant should flow than the plurality of first heating portions. In other words, the shortest distance between the plurality of second heating portions in the direction along the central axis of the second pipe portion 34 is the shortest distance between the plurality of first heating portions in the direction along the central axis of the first pipe portion 33. Shorter than the distance. Similarly, the plurality of second heating portions are arranged more densely in the direction in which the refrigerant should flow than the plurality of third heating portions. In other words, the shortest distance between the plurality of second heating portions in the direction along the central axis of the second pipe portion 34 is the shortest distance between the plurality of third heating portions in the direction along the central axis of the third pipe portion 35. Shorter than the distance.

図10に示される第1被加熱領域6d、第4被加熱領域6d2、および被加熱領域6d3,6d4,6d5,6d6,6d7,6d8,6d9,6d10(以下、第1群の被加熱領域という)の各々は、マイクロチューブ30の延在方向に並んで配置されている。第2被加熱領域6e、被加熱領域6e2,6e3,6e4,6e5,6e6,6e7,6e8,6e9,6e10(以下、第2群の被加熱領域という)の各々は、マイクロチューブ30の延在方向に並んで配置されている。 The first heated region 6d, the fourth heated region 6d2, and the heated region 6d3, 6d4, 6d5, 6d6, 6d7, 6d8, 6d9, 6d10 (hereinafter referred to as the first group heated region) shown in FIG. Each of the above is arranged side by side in the extending direction of the microtube 30. Each of the second heated region 6e and the heated region 6e2, 6e3, 6e4, 6e5, 6e6, 6e7, 6e8, 6e9, 6e10 (hereinafter referred to as the heated region of the second group) extends in the extending direction of the microtube 30. They are arranged side by side in.

第1管部33には、第1被加熱領域6d、第4被加熱領域6d2、被加熱領域6d3、および第2被加熱領域6e、被加熱領域6e2,6e3が配置される。第2管部34には、被加熱領域6d4,6d5,6d6,6d7,6e4,6e5,6e6,6e7が配置される。第3管部35には、被加熱領域6d8,6d9,6d10,6e8,6e9,6e10が配置される。 The first tube portion 33 is arranged with a first heated region 6d, a fourth heated region 6d2, a heated region 6d3, and a second heated region 6e and a heated region 6e2, 6e3. Areas to be heated 6d4, 6d5, 6d6, 6d7, 6e4, 6e5, 6e6, 6e7 are arranged in the second pipe portion 34. Areas to be heated 6d8, 6d9, 6d10, 6e8, 6e9, 6e10 are arranged in the third pipe portion 35.

第2管部34の被加熱領域6d4,6d5,6d6,6d7,6e4,6e5,6e6,6e7は、第1管部33の第1被加熱領域6d、第4被加熱領域6d2、被加熱領域6d3、および第2被加熱領域6e、被加熱領域6e2,6e3と比べて、冷媒が流れるべき方向において密に配置されている。言い換えると、第2管部34に配置される複数の被加熱領域のうち隣り合う2つの被加熱領域間の最短距離D2は、第1管部33に配置される複数の被加熱領域のうち隣り合う2つの被加熱領域間の最短距離D1よりも短い。 The heated regions 6d4, 6d5, 6d6, 6d7, 6e4, 6e5, 6e6, 6e7 of the second pipe portion 34 are the first heated region 6d, the fourth heated region 6d2, and the heated region 6d3 of the first pipe portion 33. , And the second heated region 6e and the heated regions 6e2 and 6e3 are arranged more densely in the direction in which the refrigerant should flow. In other words, the shortest distance D2 between two adjacent heated regions among the plurality of heated regions arranged in the second pipe portion 34 is adjacent to the plurality of heated regions arranged in the first pipe portion 33. It is shorter than the shortest distance D1 between the two mating regions to be heated.

第2管部34の被加熱領域6d4,6d5,6d6,6d7,6e4,6e5,6e6,6e7は、第3管部35の被加熱領域6d8,6d9,6d10,6e8,6e9,6e10と比べて、冷媒が流れるべき方向において密に配置されている。言い換えると、第2管部34に配置される複数の被加熱領域のうち隣り合う2つの被加熱領域間の最短距離D2は、第3管部35に配置される複数の被加熱領域のうち隣り合う2つの被加熱領域間の最短距離D3よりも短い。 The heated regions 6d4, 6d5, 6d6, 6d7, 6e4, 6e5, 6e6, 6e7 of the second pipe portion 34 are compared with the heated regions 6d8, 6d9, 6d10, 6e8, 6e9, 6e10 of the third pipe portion 35. It is densely arranged in the direction in which the refrigerant should flow. In other words, the shortest distance D2 between two adjacent heated regions among the plurality of heated regions arranged in the second pipe portion 34 is adjacent to the plurality of heated regions arranged in the third pipe portion 35. It is shorter than the shortest distance D3 between the two mating regions to be heated.

第1群の被加熱領域のうち隣り合う2つの領域間の間隔は、当該2つの領域間の曲率が大きいほど、短い。同様に、第2群の被加熱領域のうち隣り合う2つの領域間の間隔は、当該2つの領域間の曲率が大きいほど、短い。 The distance between two adjacent regions in the heated region of the first group becomes shorter as the curvature between the two regions increases. Similarly, the distance between two adjacent regions of the heated region of the second group becomes shorter as the curvature between the two regions increases.

第1管部33に配置される複数の被加熱領域のうち隣り合う2つの領域間の間隔は、例えば第2管部34に近づくにつれて徐々に短くなる。同様に、第3管部35に配置される複数の被加熱領域のうち隣り合う2つの領域間の間隔は、例えば第2管部34から遠ざかるにつれて徐々に長くなる。 The distance between two adjacent regions among the plurality of heated regions arranged in the first pipe portion 33 becomes gradually shorter as it approaches, for example, the second pipe portion 34. Similarly, the distance between two adjacent regions among the plurality of heated regions arranged in the third pipe portion 35 gradually increases as the distance from the second pipe portion 34 increases, for example.

第1群の被加熱領域は、例えば第2群の被加熱領域よりも第2管部34の曲率中心の近くに配置される。この場合、第1群の被加熱領域のうち第2管部34内において隣り合う2つの領域間の間隔は、例えば第2群の被加熱領域のうち第2管部34内において隣り合う2つの領域間の間隔よりも短い。 The heated region of the first group is arranged closer to the center of curvature of the second pipe portion 34 than, for example, the heated region of the second group. In this case, the distance between two adjacent regions in the second pipe portion 34 of the heated region of the first group is, for example, two adjacent regions in the second pipe portion 34 of the heated region of the second group. Shorter than the spacing between regions.

曲率が相対的に大きい第2管部34を流れる冷媒の圧力損失は、曲率が相対的に小さい第1管部33および第3管部35を流れる冷媒の圧力損失よりも大きくなる。そのため、第2管部34に配置される複数の被加熱領域のうち隣り合う2つの被加熱領域間の最短距離と第1管部33に配置される複数の被加熱領域のうち隣り合う2つの被加熱領域間の最短距離とが等しい場合には、第2管部34内のマイクロスケール流れ7の流速は第1管部33内のマイクロスケール流れ7の流速よりも減少する。 The pressure loss of the refrigerant flowing through the second pipe portion 34 having a relatively large curvature is larger than the pressure loss of the refrigerant flowing through the first pipe portion 33 and the third pipe portion 35 having a relatively small curvature. Therefore, the shortest distance between two adjacent heated regions among the plurality of heated regions arranged in the second pipe portion 34 and two adjacent heated regions among the plurality of heated regions arranged in the first pipe portion 33. When the shortest distance between the heated regions is equal, the flow velocity of the microscale flow 7 in the second pipe portion 34 is smaller than the flow velocity of the microscale flow 7 in the first pipe portion 33.

これに対し、図10に示されるマイクロチューブ30を備える熱交換器201では、冷媒が流れるべき方向において、第2管部34の複数の被加熱領域が第1管部33の複数の被加熱領域と比べて密に配置されている。そのため、マイクロチューブ30では、圧力損失に起因した第2管部34での冷媒の流速低下が抑制されている。 On the other hand, in the heat exchanger 201 provided with the microtube 30 shown in FIG. 10, the plurality of heated regions of the second pipe portion 34 are the plurality of heated regions of the first pipe portion 33 in the direction in which the refrigerant should flow. It is arranged more densely than. Therefore, in the microtube 30, the decrease in the flow velocity of the refrigerant in the second pipe portion 34 due to the pressure loss is suppressed.

なお、実施の形態2に係る液流発生装置101および熱交換器201において、複数の被加熱領域のY方向の各配列数が2以上であればよく、複数の被加熱領域のX方向の配列数は特に制限されない。 In the liquid flow generator 101 and the heat exchanger 201 according to the second embodiment, the number of arrangements in the Y direction of the plurality of heated regions may be 2 or more, and the arrangements of the plurality of heated regions in the X direction may be used. The number is not particularly limited.

実施の形態3.
図11に示されるように、実施の形態3に係る液流発生装置102は、実施の形態1に係る液流発生装置100と基本的に同様の構成を備えるが、薄膜2を構成する材料が化合物半導体を含む点で、液流発生装置100とは異なる。
Embodiment 3.
As shown in FIG. 11, the liquid flow generator 102 according to the third embodiment has basically the same configuration as the liquid flow generator 100 according to the first embodiment, but the material constituting the thin film 2 is used. It differs from the liquid flow generator 100 in that it contains a compound semiconductor.

薄膜2を構成する材料は、アンチモン化ガリウム(GaSb)、アンチモン化インジウム(InSb)、窒化インジウム(InN)、およびヒ化インジウム(InAs)から成る群から選択される少なくとも1つを含む。上記1群の化合物半導体の各エネルギーバンドギャップは、1eV以下である。そのため、液流発生装置102では、薄膜2において光熱変換を起こすために必要とされるレーザ光のエネルギーも、1eV以下とすることができる。その結果、液流発生装置102においてマイクロバブルを発生するために必要とされるエネルギーは、液流発生装置100と比べて低くなる。 The material constituting the thin film 2 contains at least one selected from the group consisting of gallium antimonide (GaSb), indium antimonide (InSb), indium nitride (InN), and indium arsenide (InAs). Each energy bandgap of the above group of compound semiconductors is 1 eV or less. Therefore, in the liquid flow generator 102, the energy of the laser beam required to cause photothermal conversion in the thin film 2 can also be set to 1 eV or less. As a result, the energy required to generate the microbubbles in the liquid flow generator 102 is lower than that in the liquid flow generator 100.

さらに、上記1群の化合物半導体の各熱伝導率は、50W/m・K以下である。そのため、液流発生装置102では、薄膜2の被加熱領域において光熱変換により生じた熱が薄膜2における被加熱領域の周囲の領域に拡散しにくく、被加熱領域の温度が高く保持される。その結果、液流発生装置102においてマイクロバブルを発生するために必要とされるエネルギーは、液流発生装置100と比べて、さらに低くなる。 Further, each thermal conductivity of the compound semiconductors of the above group 1 is 50 W / m · K or less. Therefore, in the liquid flow generator 102, the heat generated by photothermal conversion in the heated region of the thin film 2 is difficult to diffuse to the region around the heated region of the thin film 2, and the temperature of the heated region is kept high. As a result, the energy required to generate the microbubbles in the liquid flow generator 102 is further lower than that in the liquid flow generator 100.

さらに、上記1群の化合物半導体の強度は、複数のAuナノ粒子が凝集または結合剤を介して結合して成る薄膜の強度よりも高い。上記1群の化合物半導体では原子間が共有結合しているためである。そのため、液流発生装置102における薄膜2の耐衝撃性は、液流発生装置100と比べて高い。 Further, the strength of the above-mentioned group of compound semiconductors is higher than the strength of a thin film formed by a plurality of Au nanoparticles bonded via agglomerates or binders. This is because the atoms of the above group of compound semiconductors are covalently bonded. Therefore, the impact resistance of the thin film 2 in the liquid flow generator 102 is higher than that of the liquid flow generator 100.

このことから、液流発生装置102では、溶存気体量が比較的少ない液体LQに流れを生じさせる液流発生装置に好適である。 For this reason, the liquid flow generator 102 is suitable for a liquid flow generator that causes a flow in a liquid LQ having a relatively small amount of dissolved gas.

マイクロバブルの発生過程は、液体中の溶存気体量に影響することが知られている。溶存気体量が比較的大きい液体が加熱された場合には空気を主成分とするマイクロバブル(以下、空気マイクロバブルとよぶ)が発生し、溶存気体量が比較的小さい液体が加熱された場合には水蒸気を主成分とするマイクロバブル(以下、水蒸気マイクロバブルとよぶ))が発生する。 It is known that the process of generating microbubbles affects the amount of dissolved gas in a liquid. When a liquid with a relatively large amount of dissolved gas is heated, microbubbles containing air as a main component (hereinafter referred to as air microbubbles) are generated, and when a liquid with a relatively small amount of dissolved gas is heated. Generates microbubbles containing water vapor as the main component (hereinafter referred to as water vapor microbubbles).

水蒸気マイクロバブルの径は空気マイクロバブルの径よりも小さくなるため、水蒸気マイクロバブルに接する液体の表面張力の勾配は空気マイクロバブルでのそれと比べて大きくなる。その結果、水蒸気マイクロバブルにより生じるマランゴニ対流の流速は空気マイクロバブルにより生じるマランゴニ対流の流速よりも速くなり、水蒸気マイクロバブルにより生じるマイクロスケール流れの流速も空気マイクロバブルにより生じるマイクロスケール流れの流速よりも速くなる。 Since the diameter of the water vapor microbubbles is smaller than the diameter of the air microbubbles, the gradient of the surface tension of the liquid in contact with the water vapor microbubbles is larger than that of the air microbubbles. As a result, the flow velocity of the Marangoni convection caused by the water vapor microbubbles is faster than the flow velocity of the Marangoni convection caused by the air microbubbles, and the flow velocity of the microscale flow caused by the water vapor microbubbles is also higher than the flow velocity of the microscale flow caused by the air microbubbles. It will be faster.

一方で、水蒸気マイクロバブルの発生時に薄膜2に加えられる衝撃は、空気マイクロバブルの発生時に薄膜2に加えられる衝撃よりも大きいことが確認されている。そのため、薄膜2がAuナノ粒子の薄膜とされた液流発生装置100を溶存気体量が比較的少ない液体LQに流れを生じさせる目的で使用し続けた場合、薄膜2が水蒸気マイクロバブルが発生する際の衝撃を受け続けて破損するおそれがある。これに対し、液流発生装置102であれば、溶存気体量が比較的少ない液体LQに流れを生じさせる目的で使用され続けた場合にも、薄膜2は水蒸気マイクロバブルが発生する際の衝撃に耐えることができる。 On the other hand, it has been confirmed that the impact applied to the thin film 2 when the water vapor microbubbles are generated is larger than the impact applied to the thin film 2 when the air microbubbles are generated. Therefore, when the liquid flow generator 100 in which the thin film 2 is a thin film of Au nanoparticles is continuously used for the purpose of generating a flow in the liquid LQ having a relatively small amount of dissolved gas, the thin film 2 generates water vapor microbubbles. There is a risk of continuous damage due to the impact. On the other hand, in the liquid flow generator 102, even when the liquid LQ having a relatively small amount of dissolved gas continues to be used for the purpose of generating a flow, the thin film 2 is subjected to an impact when water vapor microbubbles are generated. Can withstand.

なお、液流発生装置102は、溶存気体量が比較的多い液体LQに流れを生じさせる液流発生装置にも好適である。 The liquid flow generator 102 is also suitable for a liquid flow generator that causes a flow in a liquid LQ having a relatively large amount of dissolved gas.

実施の形態3に係る液流発生装置102は、実施の形態2に係る液流発生装置と基本的に同様の構成を備え、薄膜2を構成する材料が化合物半導体を含む点でのみ実施の形態2に係る液流発生装置とは異なっていてもよい。 The liquid flow generator 102 according to the third embodiment has basically the same configuration as the liquid flow generator according to the second embodiment, and only in that the material constituting the thin film 2 contains a compound semiconductor. It may be different from the liquid flow generator according to 2.

なお、実施の形態3に係る液流発生装置は、実施の形態1に係る液流発生装置100と基本的に同様の構成を備えるため、液流発生装置100と同様の効果を奏することができる。 Since the liquid flow generator according to the third embodiment has basically the same configuration as the liquid flow generator 100 according to the first embodiment, the same effect as that of the liquid flow generator 100 can be obtained. ..

実施の形態4.
<液流発生装置の構成>
図12に示されるように、実施の形態4に係る液流発生装置103は、実施の形態1に係る液流発生装置100と基本的に同様の構成を備えるが、第1レーザ光源および第2レーザ光源に代えて、発熱体13を備えている点で、液流発生装置100とは異なる。
Embodiment 4.
<Configuration of liquid flow generator>
As shown in FIG. 12, the liquid flow generator 103 according to the fourth embodiment has basically the same configuration as the liquid flow generator 100 according to the first embodiment, but has a first laser light source and a second laser light source. It differs from the liquid flow generator 100 in that it includes a heating element 13 instead of the laser light source.

発熱体13は、基体10の第2面12に接するように配置されて、基板1を介して薄膜2の第1面11を加熱するように設けられている。発熱体13は、例えば第2面12に接する面の全体が発熱する。 The heating element 13 is arranged so as to be in contact with the second surface 12 of the substrate 10 and is provided so as to heat the first surface 11 of the thin film 2 via the substrate 1. For example, the entire surface of the heating element 13 in contact with the second surface 12 generates heat.

薄膜2は、第1表面部15d〜15fと、第1表面部15d〜15fと、第3表面部17とを含む。第2表面部16d〜16fは、第1表面部15d〜15fと隣接して配置されている。第3表面部17は、第1面11内において、第1表面部15d〜15fおよび第2表面部16d〜16f以外の領域に配置されている。 The thin film 2 includes a first surface portion 15d to 15f, a first surface portion 15d to 15f, and a third surface portion 17. The second surface portions 16d to 16f are arranged adjacent to the first surface portions 15d to 15f. The third surface portion 17 is arranged in a region other than the first surface portions 15d to 15f and the second surface portions 16d to 16f in the first surface 11.

第1表面部15d〜15fを構成する材料の熱伝導率は、第2表面部16d〜16fを構成する材料の熱伝導率よりも高い。第2表面部16d〜16fを構成する材料の熱伝導率は、第3表面部17を構成する材料の熱伝導率よりも高い。第3表面部17を構成する材料の熱伝導率は、第3表面部17のうち基板1と接している面から第1面11への伝熱を抑制するように設定される。第1表面部15d〜15fを構成する材料は、例えば銅(Cu)を含む。第2表面部16d〜16fを構成する材料は、例えばアルミニウム(Al)を含む。第3表面部17を構成する材料は、例えば炭素鋼、クロム鋼、またはステンレス鋼を含む。第1表面部15d〜15fの各々は、互いに同等の構成を備えている。第2表面部16d〜16fの各々は、互いに同等の構成を備えている。 The thermal conductivity of the materials constituting the first surface portions 15d to 15f is higher than the thermal conductivity of the materials constituting the second surface portions 16d to 16f. The thermal conductivity of the materials constituting the second surface portions 16d to 16f is higher than the thermal conductivity of the materials constituting the third surface portion 17. The thermal conductivity of the material constituting the third surface portion 17 is set so as to suppress heat transfer from the surface of the third surface portion 17 in contact with the substrate 1 to the first surface 11. The material constituting the first surface portions 15d to 15f contains, for example, copper (Cu). The material constituting the second surface portions 16d to 16f contains, for example, aluminum (Al). The material constituting the third surface portion 17 includes, for example, carbon steel, chrome steel, or stainless steel. Each of the first surface portions 15d to 15f has the same configuration as each other. Each of the second surface portions 16d to 16f has the same configuration as each other.

発熱体13に生じた熱は、基板1を通って薄膜2に達する。第1表面部15d〜15f、第2表面部16d〜16f、および第3表面部17の熱伝導率の分布に起因して、第1面11のうち第1表面部15d〜15fおよび第2表面部16d〜16f上に位置する領域は、第1面11のうち第3表面部17上に位置する領域よりも局所的に高温に加熱される。さらに、第1面11のうち第1表面部15d〜15f上に位置する領域は、第1面11のうち第2表面部16d〜16f上に位置する領域よりも局所的に高温に加熱される。 The heat generated in the heating element 13 passes through the substrate 1 and reaches the thin film 2. Due to the distribution of thermal conductivity of the first surface portions 15d to 15f, the second surface portions 16d to 16f, and the third surface portion 17, the first surface portions 15d to 15f and the second surface of the first surface 11 The region located on the portions 16d to 16f is locally heated to a higher temperature than the region located on the third surface portion 17 of the first surface 11. Further, the region of the first surface 11 located on the first surface portions 15d to 15f is locally heated to a higher temperature than the region of the first surface 11 located on the second surface portions 16d to 16f. ..

つまり、液流発生装置103では、第1表面部15d〜15f、第1表面部15d〜15f、および第3表面部17を含む薄膜2と、発熱体13とが、第1面11を局所的に加熱する加熱部を構成している。 That is, in the liquid flow generator 103, the thin film 2 including the first surface portions 15d to 15f, the first surface portions 15d to 15f, and the third surface portion 17, and the heating element 13 locally cover the first surface 11. It constitutes a heating part that heats up.

液流発生装置103では、第1領域3d〜3fが第1面11のうち第1表面部15d〜15f上に位置する領域として構成され、第2領域4d〜4fが第1面11のうち第2表面部16d〜16f上に位置する領域として構成される。第1面11のうち第3表面部17上に位置する領域は、第1被加熱領域6d、第2被加熱領域6e、および第3被加熱領域6fの周囲の領域を構成する。 In the liquid flow generator 103, the first regions 3d to 3f are configured as regions located on the first surface portions 15d to 15f of the first surface 11, and the second regions 4d to 4f are the first of the first surfaces 11. 2 It is configured as a region located on the surface portions 16d to 16f. The region of the first surface 11 located on the third surface portion 17 constitutes a region around the first heated region 6d, the second heated region 6e, and the third heated region 6f.

第1被加熱領域6d、第2被加熱領域6e、および第3被加熱領域6fの各々は、マイクロバブルを発生させる温度以上に加熱される。第3表面部17上の第1面11は、マイクロバブルを発生させる温度以上に加熱されない。 Each of the first heated region 6d, the second heated region 6e, and the third heated region 6f is heated to a temperature higher than the temperature at which microbubbles are generated. The first surface 11 on the third surface portion 17 is not heated above the temperature at which microbubbles are generated.

図13において点線で示される第1仮想直線C1、第2仮想直線C2、および第3仮想直線C3は、実施の形態1に係る液流発生装置100におけるそれらと同様に設定され得る。 The first virtual straight line C1, the second virtual straight line C2, and the third virtual straight line C3 shown by the dotted lines in FIG. 13 can be set in the same manner as those in the liquid flow generator 100 according to the first embodiment.

なお、液流発生装置103も、液流発生装置100と同様に変形され得る。例えば第1面11は曲面であってもよい。 The liquid flow generator 103 can be deformed in the same manner as the liquid flow generator 100. For example, the first surface 11 may be a curved surface.

<作用効果>
実施の形態4に係る液流発生装置は、実施の形態1に係る液流発生装置100と基本的に同様の構成を備えるため、液流発生装置100と同様の効果を奏することができる。
<Effect>
Since the liquid flow generator according to the fourth embodiment has basically the same configuration as the liquid flow generator 100 according to the first embodiment, the same effect as that of the liquid flow generator 100 can be obtained.

<熱交換器の構成>
実施の形態4に係る熱交換器は、実施の形態4に係る液流発生装置103を備え、基体10がマイクロチューブとして構成されている。このマイクロチューブは、実施の形態1に係る熱交換器200におけるマイクロチューブ20と基本的に同様の構成を備えていればよいが、発熱体13がマイクロチューブの外周面を覆うように設けられている点で、マイクロチューブ20とは異なる。
<Structure of heat exchanger>
The heat exchanger according to the fourth embodiment includes the liquid flow generator 103 according to the fourth embodiment, and the substrate 10 is configured as a microtube. The microtube may have basically the same configuration as the microtube 20 in the heat exchanger 200 according to the first embodiment, but the heating element 13 is provided so as to cover the outer peripheral surface of the microtube. It differs from the microtube 20 in that it is.

実施の形態5.
<液流発生装置の構成>
実施の形態5に係る液流発生装置は、実施の形態4に係る液流発生装置103と基本的に同様の構成を備えるが、図14に示されるように、第4被加熱領域6d2がY方向において第1被加熱領域6dと間隔を隔てて形成されている点で、液流発生装置103とは異なる。異なる観点から言えば、実施の形態5に係る液流発生装置は、実施の形態2に係る液流発生装置と基本的に同様の構成を備えるが、第1レーザ光源および第2レーザ光源に代えて、発熱体13を加熱部として備えている点で、実施の形態2に係る液流発生装置とは異なる。
Embodiment 5.
<Configuration of liquid flow generator>
The liquid flow generator according to the fifth embodiment has basically the same configuration as the liquid flow generator 103 according to the fourth embodiment, but as shown in FIG. 14, the fourth heated region 6d2 is Y. It differs from the liquid flow generator 103 in that it is formed at a distance from the first heated region 6d in the direction. From a different point of view, the liquid flow generator according to the fifth embodiment has basically the same configuration as the liquid flow generator according to the second embodiment, but instead of the first laser light source and the second laser light source. The heating element 13 is provided as a heating unit, which is different from the liquid flow generator according to the second embodiment.

図14に示されるように、薄膜2は、第1表面部15d〜15f、第1表面部15d〜15f、第3表面部17に加えて、第1領域3d2を形成するための第1表面部15d2と、第2領域4d2を形成するための第2表面部16d2とをさらに含む。 As shown in FIG. 14, the thin film 2 has a first surface portion for forming a first region 3d2 in addition to the first surface portions 15d to 15f, the first surface portions 15d to 15f, and the third surface portion 17. It further includes 15d2 and a second surface portion 16d2 for forming the second region 4d2.

第1領域3d2を形成するための第1表面部15d2は、第1領域3dを形成するための第1表面部15dと、Y方向に間隔を隔てて配置されている。第1表面部15d2は、第1表面部15d〜15fと同様の構成を備えている。第2領域4d2を形成するための第2表面部16d2は、第2領域4dを形成するための第2表面部16dと、Y方向に間隔を隔てて配置されている。第2表面部16d2は、第2表面部16d〜16fと同様の構成を備えている。 The first surface portion 15d2 for forming the first region 3d2 is arranged at a distance in the Y direction from the first surface portion 15d for forming the first region 3d. The first surface portion 15d2 has the same configuration as the first surface portions 15d to 15f. The second surface portion 16d2 for forming the second region 4d2 is arranged at a distance in the Y direction from the second surface portion 16d for forming the second region 4d. The second surface portion 16d2 has the same configuration as the second surface portions 16d to 16f.

図7に示されるように、第4被加熱領域6d2は、第1領域3d2および第2領域4d2により構成される。第1領域3d2および第2領域4d2は、第1領域3d2および第2領域4d2の周囲の領域よりも局所的に高温とされる。第1領域3d2は、第1領域3dと同様の構成を備えている。第2領域4d2は、第2領域4dと同様の構成を備えている。 As shown in FIG. 7, the fourth heated region 6d2 is composed of a first region 3d2 and a second region 4d2. The first region 3d2 and the second region 4d2 are locally heated to a higher temperature than the surrounding regions of the first region 3d2 and the second region 4d2. The first region 3d2 has the same configuration as the first region 3d. The second region 4d2 has the same configuration as the second region 4d.

第1被加熱領域6dと第4被加熱領域6d2との間のY方向の距離は、安定に生成するマイクロバブルの直径が約10μmであって、マイクロバブル同士の干渉を避けるため例えば10μm以上である。 The distance in the Y direction between the first heated region 6d and the fourth heated region 6d2 is, for example, 10 μm or more so that the diameter of the stably generated microbubbles is about 10 μm and interference between the microbubbles is avoided. is there.

図14において点線で示される第1仮想直線C1、第2仮想直線C2、および第3仮想直線C3は、実施の形態2に係る液流発生装置におけるそれらと同様に設定され得る。図14に示される複数の被加熱領域は、実施の形態2に係る液流発生装置におけるそれらと同様の構成を備えている。 The first virtual straight line C1, the second virtual straight line C2, and the third virtual straight line C3 shown by the dotted lines in FIG. 14 can be set in the same manner as those in the liquid flow generator according to the second embodiment. The plurality of heated regions shown in FIG. 14 have the same configuration as those in the liquid flow generator according to the second embodiment.

<作用効果>
実施の形態5に係る液流発生装置は、実施の形態4に係る液流発生装置103と基本的に同様の構成を備えるため、液流発生装置103と同様の効果を奏することができる。
<Effect>
Since the liquid flow generator according to the fifth embodiment has basically the same configuration as the liquid flow generator 103 according to the fourth embodiment, the same effect as that of the liquid flow generator 103 can be obtained.

さらに、実施の形態5に係る液流発生装置は、実施の形態2に係る液流発生装置と基本的に同様の構成を備えるため、実施の形態2に係る液流発生装置と同様の効果を奏することができる。 Further, since the liquid flow generator according to the fifth embodiment has basically the same configuration as the liquid flow generator according to the second embodiment, the same effect as that of the liquid flow generator according to the second embodiment can be obtained. Can play.

<熱交換器の構成>
実施の形態5に係る熱交換器は、実施の形態5に係る液流発生装置101を備え、基体10がマイクロチューブ40として構成されている。マイクロチューブ40は、マイクロチューブ30と基本的に同様の構成を備えるが、マイクロチューブ40の内周面41が実施の形態5に係る基体10の第1面11として構成されており、かつマイクロチューブ40の外周面42が発熱体13によって覆われている点で、マイクロチューブ30とは異なる。
<Structure of heat exchanger>
The heat exchanger according to the fifth embodiment includes the liquid flow generator 101 according to the fifth embodiment, and the substrate 10 is configured as a microtube 40. The microtube 40 has basically the same configuration as the microtube 30, but the inner peripheral surface 41 of the microtube 40 is configured as the first surface 11 of the substrate 10 according to the fifth embodiment, and the microtube It differs from the microtube 30 in that the outer peripheral surface 42 of the 40 is covered with the heating element 13.

図15に示されるように、マイクロチューブ40では、1つの被加熱領域を形成するための1組の第1表面部および第2表面部が、複数組設けられている。各組の第1表面部および第2表面部は、マイクロチューブ40の周方向Rに並んで配置されているとともに、マイクロチューブ40の延在方向に並んで配置されている。これにより、マイクロチューブ40では、複数の被加熱領域が内周面41上に形成され、各被加熱領域は、マイクロチューブ40の周方向Rに並んで配置されているとともに、マイクロチューブ40の延在方向に並んで配置されている。 As shown in FIG. 15, in the microtube 40, a plurality of sets of a set of first surface portions and a set of second surface portions for forming one set of heated regions are provided. The first surface portion and the second surface portion of each set are arranged side by side in the circumferential direction R of the microtube 40, and are arranged side by side in the extending direction of the microtube 40. As a result, in the microtube 40, a plurality of heated regions are formed on the inner peripheral surface 41, and the heated regions are arranged side by side in the circumferential direction R of the microtube 40 and extend the microtube 40. They are arranged side by side in the current direction.

図16に示されるように、マイクロチューブ40は、図10に示されるマイクロチューブ30と同様に、湾曲した形状を有していてもよい。マイクロチューブ40は、順に直列に接続された、第1管部43、第2管部44、および第3管部45を含む。第2管部44の中心軸の曲率は、第1管部43の中心軸の曲率、および第3管部45の中心軸の曲率よりも大きい。 As shown in FIG. 16, the microtube 40 may have a curved shape similar to the microtube 30 shown in FIG. The microtube 40 includes a first tube portion 43, a second tube portion 44, and a third tube portion 45, which are sequentially connected in series. The curvature of the central axis of the second pipe portion 44 is larger than the curvature of the central axis of the first pipe portion 43 and the curvature of the central axis of the third pipe portion 45.

この場合、実施の形態5に係る熱交換器は、実施の形態2に係る熱交換器と同様に、第1管部43の内周面41を局所的に加熱する複数の第1加熱部と、第2管部44の内周面41を局所的に加熱する複数の第2加熱部と、第3管部45の内周面41を局所的に加熱する複数の第3加熱部とを備える。実施の形態5に係る熱交換器は、複数の第1加熱部、複数の第2加熱部、および複数の第3加熱部の各々が第1表面部、第2表面部、および第3表面部を含む薄膜と発熱体とにより構成されている点で、実施の形態2に係る熱交換器とは異なる。 In this case, the heat exchanger according to the fifth embodiment includes a plurality of first heating portions that locally heat the inner peripheral surface 41 of the first pipe portion 43, similarly to the heat exchanger according to the second embodiment. , A plurality of second heating portions for locally heating the inner peripheral surface 41 of the second pipe portion 44, and a plurality of third heating portions for locally heating the inner peripheral surface 41 of the third pipe portion 45 are provided. .. In the heat exchanger according to the fifth embodiment, the plurality of first heating portions, the plurality of second heating portions, and the plurality of third heating portions are each a first surface portion, a second surface portion, and a third surface portion. It is different from the heat exchanger according to the second embodiment in that it is composed of a thin film containing the above and a heating element.

複数の第2加熱部に含まれる複数の第1表面部および複数の第2表面部は、複数の第1加熱部に含まれる複数の第1表面部および複数の第2表面部よりも、冷媒が流れるべき方向において密に配置されている。言い換えると、第2管部44の中心軸に沿った方向において隣り合う2組の第1表面部および第2表面部のうち冷媒が流れるべき方向の上流側に位置する第1表面部15d4と、これよりも下流側に位置する第2表面部16d5との間の最短距離は、第1管部43の中心軸に沿った方向において隣り合う2組の第1表面部および第2表面部のうち冷媒が流れるべき方向の上流側に位置する第1表面部15dと、これよりも下流側に位置する第2表面部16d2との間の最短距離よりも短い。 The plurality of first surface portions and the plurality of second surface portions contained in the plurality of second heating portions are more refrigerant than the plurality of first surface portions and the plurality of second surface portions contained in the plurality of first heating portions. Are densely arranged in the direction in which they should flow. In other words, the first surface portion 15d4 located on the upstream side of the two sets of the first surface portion and the second surface portion adjacent to each other in the direction along the central axis of the second pipe portion 44 in the direction in which the refrigerant should flow. The shortest distance between the second surface portion 16d5 located on the downstream side of this is one of the two sets of the first surface portion and the second surface portion adjacent to each other in the direction along the central axis of the first pipe portion 43. It is shorter than the shortest distance between the first surface portion 15d located on the upstream side in the direction in which the refrigerant should flow and the second surface portion 16d2 located on the downstream side of the first surface portion 15d.

図16に示されるマイクロチューブ40に配置される複数の被加熱領域は、図10に示されるマイクロチューブ30に配置される複数の被加熱領域と、同様の構成を備えている。その結果、実施の形態5に係る熱交換器は、実施の形態2に係る熱交換器と同様の効果を奏することができる。 The plurality of heated regions arranged in the microtube 40 shown in FIG. 16 has the same configuration as the plurality of heated regions arranged in the microtube 30 shown in FIG. As a result, the heat exchanger according to the fifth embodiment can exhibit the same effect as the heat exchanger according to the second embodiment.

なお、実施の形態5に係る液流発生装置および熱交換器において、複数の被加熱領域のY方向の各配列数が2以上であればよく、複数の被加熱領域のX方向の配列数は特に制限されない。 In the liquid flow generator and heat exchanger according to the fifth embodiment, the number of arrangements in the Y direction of the plurality of heated regions may be 2 or more, and the number of arrangements in the X direction of the plurality of heated regions may be 2. There are no particular restrictions.

図1〜16に示される液流発生装置または熱交換器では、第1仮想直線C1は第2仮想直線C2と平行に設定されているが、これに限られるものではない。第1仮想直線C1が第2仮想直線C2に対して成す角度は、90度未満であればよい。好ましくは、第1仮想直線C1が第2仮想直線C2に対して成す角度は45度以下である。より好ましくは、図17に示されるように、第1仮想直線C1が第2仮想直線C2に対して成す角度は30度以下である。図17に示されるように、第3仮想直線C3は、第2仮想直線C2に対し、第1仮想直線C1と線対称の関係を成すように設定されてもよい。 In the liquid flow generator or heat exchanger shown in FIGS. 1 to 16, the first virtual straight line C1 is set in parallel with the second virtual straight line C2, but the present invention is not limited to this. The angle formed by the first virtual straight line C1 with respect to the second virtual straight line C2 may be less than 90 degrees. Preferably, the angle formed by the first virtual straight line C1 with respect to the second virtual straight line C2 is 45 degrees or less. More preferably, as shown in FIG. 17, the angle formed by the first virtual straight line C1 with respect to the second virtual straight line C2 is 30 degrees or less. As shown in FIG. 17, the third virtual straight line C3 may be set so as to have a line-symmetrical relationship with the first virtual straight line C1 with respect to the second virtual straight line C2.

以上のように本開示の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本開示の基本的範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本開示の基本的範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the above-described embodiments can be variously modified. Moreover, the basic scope of the present disclosure is not limited to the above-described embodiment. The basic scope of the present disclosure is indicated by the scope of claims and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

1 基板、2 薄膜、3a,3b,3c 第1レーザ光源、3d,3d2,3e,3f 第1領域、4a,4b,4c 第2レーザ光源、4d,4d2,4e,4f 第2領域、5a,5b,5c,5d2,5d マイクロバブル、6d 第1被加熱領域、6e 第2被加熱領域、6f 第3被加熱領域、6d2 第4被加熱領域、7 マイクロスケール流れ、7a,7b,7c,7a2 マランゴニ対流、8a,8c 第1光ファイバー、9a,9c 第2光ファイバー、10 基体、11 第1面、12 第2面、13 発熱体、15d,15d2,15d4,15f 第1表面部、16d,16d2,16d5,16f 第2表面部、17 第3表面部、20,30,40 マイクロチューブ、20a,20b,20c 流路、21,31,41 内周面、22,32,42 外周面、33,43 第1管部、34,44 第2管部、35,45 第3管部、61d 第1最高温部、61e 第2最高温部、61f 第3最高温部、61d2 第4最高温部、63d,63e,63f 第1端部、64d,64e,64f 第2端部、65d 第1部分、66d 第2部分、65e 第3部分、66e 第4部分、65f 第5部分、66f 第6部分、65d2 第7部分、66d2 第8部分、100,101,102,103 液流発生装置、200,201 熱交換器。 1 substrate, 2 thin films, 3a, 3b, 3c first laser light source, 3d, 3d2, 3e, 3f first region, 4a, 4b, 4c second laser light source, 4d, 4d2, 4e, 4f second region, 5a, 5b, 5c, 5d2, 5d microbubbles, 6d 1st heated region, 6e 2nd heated region, 6f 3rd heated region, 6d2 4th heated region, 7 microscale flow, 7a, 7b, 7c, 7a2 Marangoni convection, 8a, 8c 1st optical fiber, 9a, 9c 2nd optical fiber, 10 substrates, 11 1st surface, 12 2nd surface, 13 heating element, 15d, 15d2, 15d4, 15f 1st surface part, 16d, 16d2 16d5, 16f 2nd surface, 17 3rd surface, 20, 30, 40 microtubes, 20a, 20b, 20c flow path, 21, 31, 41 inner peripheral surface, 22, 32, 42 outer peripheral surface, 33, 43 1st pipe, 34,44 2nd pipe, 35,45 3rd pipe, 61d 1st hottest part, 61e 2nd hottest part, 61f 3rd hottest part, 61d2 4th hottest part, 63d , 63e, 63f 1st end, 64d, 64e, 64f 2nd end, 65d 1st part, 66d 2nd part, 65e 3rd part, 66e 4th part, 65f 5th part, 66f 6th part, 65d2 7th part, 66d2 8th part, 100, 101, 102, 103 liquid flow generator, 200, 201 heat exchanger.

Claims (10)

液体と接する第1面を有する流路が形成され、前記流路の中央を前記液体が第2方向に流れるように設けられた基体と、
前記第1面を局所的に加熱してマイクロバブルを形成するための加熱部とを備え、
前記加熱部は、
前記第1面上に複数の被加熱領域を形成し、
前記複数の被加熱領域の各々内に、相対的に高温となる第1領域と、前記第1領域と隣接しておりかつ相対的に低温となる第2領域とを形成し、かつ
前記第1面に沿った前記第2方向において、前記複数の被加熱領域の各々の前記第1領域が前記第2領域に対して同じ側に配置されるように、設けられており、さらに、
前記加熱部は、前記第1面を加熱しているときに、前記流路の中央に前記第2方向に沿った前記液体の流れを形成するとともに、前記第1面の近傍に前記第2方向に沿った前記液体の流れを形成するように、設けられており、
前記加熱部は、前記基体に吸収される波長の第1レーザ光を前記第1領域に照射する第1レーザ光源と、前記第1レーザ光と比べて波長および強度の少なくともいずれかが異なる第2レーザ光を前記第2領域に照射する第2レーザ光源とを含み、
前記第1面を構成する材料は、アンチモン化ガリウム(GaSb)、アンチモン化インジウム(InSb)、窒化インジウム(InN)、およびヒ化インジウム(InAs)から成る群から選択される少なくとも1つを含む、液流発生装置。
A substrate having a first surface in contact with the liquid is formed, and the substrate is provided so that the liquid flows in the second direction in the center of the flow path.
A heating unit for locally heating the first surface to form microbubbles is provided.
The heating part
A plurality of heated regions are formed on the first surface.
Within each of the plurality of heated regions, a first region having a relatively high temperature and a second region adjacent to the first region and having a relatively low temperature are formed, and the first region is formed. In the second direction along the surface, the first region of each of the plurality of heated regions is provided so as to be arranged on the same side with respect to the second region, and further.
When the first surface is being heated, the heating unit forms a flow of the liquid along the second direction in the center of the flow path, and the second direction is in the vicinity of the first surface. It is provided so as to form a flow of the liquid along the
The heating unit has a second laser light source that irradiates the first region with a first laser beam having a wavelength absorbed by the substrate, and a second laser source having at least one of a wavelength and an intensity different from that of the first laser beam. Including a second laser light source that irradiates the second region with a laser beam.
The material constituting the first surface comprises at least one selected from the group consisting of gallium antimonide (GaSb), indium antimonide (InSb), indium nitride (InN), and indium arsenide (InAs). Liquid flow generator.
前記加熱部は、前記第1レーザ光を前記第1領域に照射する第1光ファイバーと、前記第2レーザ光を前記第2領域に照射する第2光ファイバーとをさらに含む、請求項1に記載の液流発生装置。 The heating unit further includes a first optical fiber that irradiates the first region with the first laser beam, and a second optical fiber that irradiates the second region with the second laser beam , according to claim 1. Liquid flow generator. 液体と接する第1面を有する流路が形成され、前記流路の中央を前記液体が第2方向に流れるように設けられた基体と、
前記第1面を局所的に加熱してマイクロバブルを形成するための加熱部とを備え、
前記加熱部は、
前記第1面上に複数の被加熱領域を形成し、
前記複数の被加熱領域の各々内に、相対的に高温となる第1領域と、前記第1領域と隣接しておりかつ相対的に低温となる第2領域とを形成し、かつ
前記第1面に沿った前記第2方向において、前記複数の被加熱領域の各々の前記第1領域が前記第2領域に対して同じ側に配置されるように、設けられており、さらに、
前記加熱部は、前記第1面を加熱しているときに、前記流路の中央に前記第2方向に沿った前記液体の流れを形成するとともに、前記第1面の近傍に前記第2方向に沿った前記液体の流れを形成するように、設けられており、
前記加熱部は、前記液体と接しない領域に配置された発熱体と、前記第1面に表出している第1表面部、第2表面部、および第3表面部とを含み、
前記第2表面部は、前記第1表面部と隣接して配置されており、
前記第3表面部は、前記第1表面部および前記第2表面部以外の領域に配置されており、
前記第1表面部を構成する材料の熱伝導率は、前記第2表面部を構成する材料の熱伝導率よりも高く、
前記第2表面部を構成する材料の熱伝導率は、前記第3表面部を構成する材料の熱伝導率よりも高く、
前記加熱部は、前記第1面のうち前記第1表面部上に位置する領域に前記第1領域を形成し、かつ前記第1面のうち前記第2表面部上に位置する領域に前記第2領域を形成する、液流発生装置。
A substrate having a first surface in contact with the liquid is formed, and the substrate is provided so that the liquid flows in the second direction in the center of the flow path.
A heating unit for locally heating the first surface to form microbubbles is provided.
The heating part
A plurality of heated regions are formed on the first surface.
Within each of the plurality of heated regions, a first region having a relatively high temperature and a second region adjacent to the first region and having a relatively low temperature are formed.
In the second direction along the first surface, the first region of each of the plurality of heated regions is provided so as to be arranged on the same side with respect to the second region, and further.
When the first surface is being heated, the heating unit forms a flow of the liquid along the second direction in the center of the flow path, and the second direction is in the vicinity of the first surface. It is provided so as to form a flow of the liquid along the
The heating portion includes a heating element arranged in a region not in contact with the liquid, and a first surface portion, a second surface portion, and a third surface portion exposed on the first surface.
The second surface portion is arranged adjacent to the first surface portion.
The third surface portion is arranged in a region other than the first surface portion and the second surface portion.
The thermal conductivity of the material constituting the first surface portion is higher than the thermal conductivity of the material constituting the second surface portion.
The thermal conductivity of the material constituting the second surface portion is higher than the thermal conductivity of the material constituting the third surface portion.
The heating unit forms the first region in a region of the first surface located on the first surface portion, and the first surface is located in a region of the first surface located on the second surface portion. A liquid flow generator that forms two regions .
前記加熱部により加熱されている前記第1面を平面視したときに、前記複数の被加熱領域のうちの1つである第1被加熱領域の第1最高温部を通る第1仮想直線と、前記複数の被加熱領域のうちの他の1つである第2被加熱領域の第2最高温部を通る第2仮想直線とが設定され、
前記加熱部は、
前記第1仮想直線上で前記第1最高温部に対して一方の側に位置する第1部分の平均温度が他方の側に位置する第2部分の平均温度よりも高く、かつ前記第1部分の平均温度と前記第2部分の平均温度との差が最大となり、かつ
前記第2仮想直線上での前記第2最高温部に対して前記一方の側に位置する第3部分の平均温度が前記第2最高温部に対して前記他方の側に位置する第4部分の平均温度よりも高く、かつ前記第3部分の平均温度と前記第4部分の平均温度との差が最大となり、かつ、
前記第1仮想直線が前記第2仮想直線に対して成す角度が0度以上90度未満となるように、設けられている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の液流発生装置。
When the first surface heated by the heating portion is viewed in a plan view, the first virtual straight line passing through the first maximum temperature portion of the first heated region, which is one of the plurality of heated regions. , A second virtual straight line passing through the second maximum temperature portion of the second heated region, which is the other one of the plurality of heated regions, is set.
The heating part
The average temperature of the first portion located on one side of the first maximum temperature portion on the first virtual straight line is higher than the average temperature of the second portion located on the other side, and the first portion The difference between the average temperature of the above and the average temperature of the second part is the maximum, and
The average temperature of the third portion located on one side of the second maximum temperature portion on the second virtual straight line is the fourth portion located on the other side of the second maximum temperature portion. The difference between the average temperature of the third part and the average temperature of the fourth part is the largest and is higher than the average temperature of the above.
The liquid flow generator according to any one of claims 1 to 3 , which is provided so that the angle formed by the first virtual straight line with respect to the second virtual straight line is 0 degrees or more and less than 90 degrees. ..
前記加熱部は、前記複数の被加熱領域のうちのさらに他の1つである第3被加熱領域を
さらに形成するように設けられており、
前記加熱部により加熱されている前記第1面を平面視したときに、前記第3被加熱領域の第3最高温部を通る第3仮想直線がさらに設定され、
前記加熱部は、
前記第3仮想直線上で前記第3最高温部に対して前記一方の側に位置する第5部分の平均温度が前記第3最高温部に対して前記他方の側に位置する第6部分の平均温度よりも高く、かつ前記第5部分の平均温度と前記第6部分の平均温度との差が最大となり、かつ
前記第1仮想直線と、前記第2仮想直線と、前記第3仮想直線とが、互いに平行となるように、設けられている、請求項に記載の液流発生装置。
The heated portion covers a third heated region, which is still one of the plurality of heated regions.
It is provided to form further,
When the first surface heated by the heating portion is viewed in a plan view, a third virtual straight line passing through the third maximum temperature portion of the third heated region is further set.
The heating part
The average temperature of the fifth portion located on one side of the third maximum temperature portion on the third virtual straight line is the average temperature of the sixth portion located on the other side of the third maximum temperature portion. It is higher than the average temperature, and the difference between the average temperature of the fifth part and the average temperature of the sixth part is maximum, and
The liquid flow generator according to claim 4 , wherein the first virtual straight line, the second virtual straight line, and the third virtual straight line are provided so as to be parallel to each other .
前記加熱部は、前記第1最高温部と前記第2最高温部との間の距離が500μm以下となるように、設けられている、請求項4または5に記載の液流発生装置。 The liquid flow generator according to claim 4 or 5 , wherein the heating unit is provided so that the distance between the first maximum temperature unit and the second maximum temperature unit is 500 μm or less . 前記加熱部は、前記複数の被加熱領域のうちのさらに他の1つである第4被加熱領域をさらに形成するように設けられており、
前記加熱部は、前記第4被加熱領域の第4最高温部が前記第1仮想直線上に配置され、かつ前記第1仮想直線上で前記第4最高温部に対して前記一方の側に位置する第7部分の平均温度が前記第4最高温部に対して前記他方の側に位置する第8部分の平均温度よりも高くなるように、設けられている、請求項4〜6のいずれか1項に記載の液流発生装置。
The heated portion is provided so as to further form a fourth heated region, which is still one of the plurality of heated regions.
In the heating portion, the fourth maximum temperature portion of the fourth heated region is arranged on the first virtual straight line, and the heating portion is on one side of the fourth maximum temperature portion on the first virtual straight line. Any of claims 4 to 6 , which are provided so that the average temperature of the seventh portion located is higher than the average temperature of the eighth portion located on the other side of the fourth maximum temperature portion. The liquid flow generator according to item 1.
前記第1面は曲面である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の液流発生装置。 The liquid flow generator according to any one of claims 1 to 7 , wherein the first surface is a curved surface . 請求項1〜8のいずれか1項に記載の液流発生装置を備え、The liquid flow generator according to any one of claims 1 to 8 is provided.
前記基体は、前記液体が内部を流通するマイクロチューブとして構成されており、The substrate is configured as a microtube through which the liquid flows.
前記マイクロチューブの内部を流れる前記液体と、前記マイクロチューブの外部を流れる熱媒体とが熱交換し、The liquid flowing inside the microtube and the heat medium flowing outside the microtube exchange heat with each other.
前記マイクロチューブは、第1管部と、前記第1管部と直列に接続されている第2管部とを含み、The microtube includes a first tube portion and a second tube portion connected in series with the first tube portion.
前記第2管部の中心軸の曲率は、前記第1管部の中心軸の曲率よりも大きく、The curvature of the central axis of the second pipe portion is larger than the curvature of the central axis of the first pipe portion.
前記加熱部は、前記第1管部の前記第1面を局所的に加熱しかつ前記第1管部の中心軸に沿った方向に並んで配置された複数の第1加熱部と、前記第2管部の前記第1面を局所的に加熱かつ前記第2管部の中心軸に沿った方向に並んで配置された複数の第2加熱部とを含み、The heating section includes a plurality of first heating sections that locally heat the first surface of the first tube section and are arranged side by side along the central axis of the first tube section, and the first heating section. It includes a plurality of second heating portions that locally heat the first surface of the two pipe portions and are arranged side by side in a direction along the central axis of the second pipe portion.
前記マイクロチューブの延在方向において、前記複数の第2加熱部は、前記複数の第1加熱部よりも密に配置されている、熱交換器。A heat exchanger in which the plurality of second heating portions are arranged closer than the plurality of first heating portions in the extending direction of the microtube.
液流発生装置を備え、Equipped with a liquid flow generator
前記液流発生装置は、The liquid flow generator is
液体と接する第1面を有する流路が形成され、前記流路の中央を前記液体が第2方向に流れるように設けられた基体と、A substrate having a first surface in contact with the liquid is formed, and the substrate is provided so that the liquid flows in the second direction in the center of the flow path.
前記第1面を局所的に加熱してマイクロバブルを形成するための加熱部とを備え、A heating unit for locally heating the first surface to form microbubbles is provided.
前記加熱部は、 The heating part
前記第1面上に複数の被加熱領域を形成し、A plurality of heated regions are formed on the first surface.
前記複数の被加熱領域の各々内に、相対的に高温となる第1領域と、前記第1領域と隣接しておりかつ相対的に低温となる第2領域とを形成し、かつWithin each of the plurality of heated regions, a first region having a relatively high temperature and a second region adjacent to the first region and having a relatively low temperature are formed.
前記第1面に沿った前記第2方向において、前記複数の被加熱領域の各々の前記第1領域が前記第2領域に対して同じ側に配置されるように、設けられており、さらに、In the second direction along the first surface, the first region of each of the plurality of heated regions is provided so as to be arranged on the same side with respect to the second region, and further.
前記加熱部は、前記第1面を加熱しているときに、前記流路の中央に前記第2方向に沿った前記液体の流れを形成するとともに、前記第1面の近傍に前記第2方向に沿った前記液体の流れを形成するように、設けられており、When the first surface is being heated, the heating unit forms a flow of the liquid along the second direction in the center of the flow path, and the second direction is in the vicinity of the first surface. It is provided so as to form a flow of the liquid along the
前記基体は、前記液体が内部を流通するマイクロチューブとして構成されており、 The substrate is configured as a microtube through which the liquid flows.
前記マイクロチューブは、第1管部と、前記第1管部と直列に接続されている第2管部とを含み、 The microtube includes a first tube portion and a second tube portion connected in series with the first tube portion.
前記第2管部の中心軸の曲率は、前記第1管部の中心軸の曲率よりも大きく、 The curvature of the central axis of the second pipe portion is larger than the curvature of the central axis of the first pipe portion.
前記加熱部は、前記第1管部の前記第1面を局所的に加熱しかつ前記第1管部の中心軸に沿った方向に並んで配置された複数の第1加熱部と、前記第2管部の前記第1面を局所的に加熱かつ前記第2管部の中心軸に沿った方向に並んで配置された複数の第2加熱部とを含み、 The heating section includes a plurality of first heating sections that locally heat the first surface of the first tube section and are arranged side by side along the central axis of the first tube section, and the first heating section. It includes a plurality of second heating portions that locally heat the first surface of the two pipe portions and are arranged side by side in a direction along the central axis of the second pipe portion.
前記マイクロチューブの延在方向において、前記複数の第2加熱部は、前記複数の第1加熱部よりも密に配置されており、 In the extending direction of the microtube, the plurality of second heating portions are arranged more densely than the plurality of first heating portions.
前記マイクロチューブの内部を流れる前記液体と、前記マイクロチューブの外部を流れる熱媒体とが熱交換する、熱交換器。 A heat exchanger in which the liquid flowing inside the microtube and the heat medium flowing outside the microtube exchange heat.
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