JP2016217564A - 流体輸送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体の流れに乱れを発生させて熱伝達率を高めるのに適した脈動を流体に発生させる。
【解決手段】流体が流れる流路を有すると共に流体と他の物とを熱交換させる熱交換器と、流路内の流体を脈動させるポンプと、を備え、流路において流体の流れが流れ方向に流れる定常流となっているとき、流路の少なくとも一部における流体の流れは層流となり、ポンプは、流路内の流体を脈動させることで、流体の前後圧力差が負になる逆勾配期間Ｔ３を発生させると共に、逆勾配期間Ｔ３において、流路の内壁面近傍で、定常流の流れ方向とは逆方向に進む逆流を流体に発生させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、流体輸送装置に関するものである。

特許文献１には、流体（具体的には空気）を脈動させることで流体の流れに乱れを発生させ、その乱れによって流体から他の物への熱伝達効率を高めることが記載されている。

特開２００８−２９２７４３号公報

しかし、特許文献１では、流体の流れに乱れを発生させて熱伝達率を高めるために、どのような脈動を発生させるかについては、具体的なことが記載されていない。

本発明は上記点に鑑み、流体の流れに乱れを発生させて熱伝達率を高めるのに適した脈動を流体に発生させることを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、流体が流れる流路を有すると共に前記流体と他の物とを熱交換させる熱交換器（７６）と、前記流路内の前記流体を脈動させる脈動発生手段（５２、５３）と、を備え、前記流路において前記流体の流れが流れ方向に流れる定常流となっているとき、前記流路の少なくとも一部における前記流体の流れは層流となり、前記流路の前記流れ方向上流端における前記流体の圧力から前記流路の前記流れ方向下流端における前記流体の圧力を減算した結果を前後圧力差とすると、前記脈動発生手段は、前記流路内の前記流体を脈動させることで、前記前後圧力差が負になる逆勾配期間（Ｔ３）を発生させると共に、前記逆勾配期間において、前記流路の中央部からの距離よりも前記流路に面する内壁面（５１ａ）からの距離の方が近い位置で、前記流れ方向とは逆方向に進む逆流を前記流体に発生させることを特徴とする流体輸送装置である。

このように、脈動発生手段が、流路内の流体を脈動させることで、前後圧力差が負になる逆勾配期間において、内壁面の近傍で流体に逆流を発生させる。逆流が発生すると、流路における流体の流れに乱れが発生し、その結果、流体と他の物との間の熱伝達率が向上する。つまり、流体に逆流を発生させるように流体を脈動させることで、流体の流れに乱れを発生させて熱伝達率を高めるのに適した脈動を実現できる。

また、請求項７に記載の発明は、流体が流れる流路を有すると共に前記流体と他の物とを熱交換させる熱交換器（７６）と、前記流路内の前記流体を脈動させる脈動発生手段（５２、５３）と、を備え、前記流路において前記流体の流れが流れ方向に流れる定常流となっているとき、前記流路の少なくとも一部における前記流体の流れは層流となり、
前記脈動発生手段は、所定の条件が満たされたことに基づいて、前記流路において前記流体の流れが流れ方向に流れる定常流となっている状態から、前記流路内の前記流体を脈動させることで、前記流体の流れに乱れが生じた状態にすることを特徴とする流体輸送装置である。

脈動を発生するのに必要な動力エネルギーは、定常流を発生させるのに必要な動力エネルギーよりも高いことが多い。したがって、このように、所定の条件が満たされたときを選んで、すなわち、熱交換器の伝熱性能が増加が必要となる条件が満たされたときを選んで、脈動流を発生することにより、動力エネルギーを効果的に節約することができる。

なお、上記および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載される当該用語を例示する具体物等との対応関係を示すものである。

第１実施形態に係る実験装置の構成図である。 実験においてポンプ５２に印加される電圧を示す図である。 第１流体のレイノルズ数Ｒｅおよび圧力勾配−ｄｐ／ｄｘの変化の一例を示す図である。 １つの実験における第１流体のレイノルズ数Ｒｅおよび圧力勾配−ｄｐ／ｄｘの変化を示す図である。 実験結果の平均レイノルズ数Ｒｅ_ａｖｅと熱伝達率比を表すグラフである。 加速期間における第１流体の流速ベクトルを示す図である。 減速期間初期における第１流体の流速ベクトルを示す図である。 図７のＶＩＩＩ部分の拡大図である。 減速期間中期における第１流体の流速ベクトルを示す図である。 図１０のＸ部分の拡大図である。 流路内の第１流体の流れの変化を例示する図である。 実験結果の無次元化圧力勾配と熱伝達率比を表すグラフである。 第２実施形態において制御装置が実行する処理のフローチャートである。 第３実施形態において制御装置が実行する処理のフローチャートである。 第４実施形態における内壁面５０ａの形状を示す図である。 第５実施形態における内壁面５０ａの形状を示す図である。 第６実施形態における流路およびその周辺の形状を示す図である。 第６実施形態における流路およびその周辺の形状を示す図である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について説明する。まず、本願の発明者が行った実験について説明する。図１に示す実験装置（流体輸送装置の一例に相当する）において、内部を第１流体（具体的には水）が循環する主管５０の一部に、第１流体を冷却する恒温水槽５１が取り付けられている。また、主管５０における恒温水槽５１の下流には、第１流体を駆動する電動式のポンプ（より具体的にはＤＣポンプかつ容積型のギヤポンプ）が配置される。そして、制御装置５３によってこのポンプ５２にポンプ供給電圧が印加され、ポンプ５２は、このポンプ供給電圧が増大するほど大きくなる出力で作動する。制御装置５３は、例えば、ＤＣ電源およびファンクションジェネレータによって構成され、制御装置５３からポンプ５２への供給電圧が可変となっている。

また、主管５０におけるポンプ５２の下流には、第１流体の流量を計測する流量計５４が配置されている。また、主管５０における流量計５４の下流には、第１流体の温度を検出する第１温度センサ５５が配置され、更にその下流には、第１流体の圧力を検出する第１圧力センサ５６が配置されている。また、第１圧力センサ５６の下流には、第１流体の圧力を検出する第２圧力センサ５７が配置されている。

主管５０の第１圧力センサ５６が配置される位置から第２圧力センサ５７が配置される位置までが、圧力勾配測定部６１となる。差圧計５８によって、この圧力勾配測定部６１における圧力勾配、すなわち、第１圧力センサ５６が検出する圧力から第２圧力センサ５７が検出する圧力を減算した値が、検出される。

なお、圧力勾配測定部６１における主管５０は、直線円管流路を形成し、主管５０の内径は９ｍｍであり、長手方向（流体の流れる方向）の長さは２０００ｍｍである。また、主管５０における第２圧力センサ５７の下流には、更に第１流体の温度を検出する第２温度センサ５９が配置されている。

また、圧力勾配測定部６１のうち、上流端から１０００ｍｍの位置から１１００ｍｍの位置までの部分は、長さ１００ｍｍの透明アクリル管から成る可視化部６２である。圧力勾配測定部６１のうち可視化部６２以外の部分は、ステンレス鋼の管（すなわち、ＳＵＳ管）で構成される。

また、実験装置には、内部を第２流体（具体的には水）が循環する副管７０が設けられ、副管７０の一部に、第２流体を加熱する恒温槽７１が配置され、恒温槽７１の下流には、第２流体を駆動するポンプ７２が配置されている。また、副管７０におけるポンプ７２の下流には、第２流体の流量を計測する流量計７３が配置されている。また、副管７０における流量計７３の下流には、第２流体の温度を検出する第３温度センサ
また、副管７０は、第３温度センサ７４の下流において、外管７０ａを含んでいる。この外管７０ａは、圧力勾配測定部６１のうち上流端から１１００ｍｍの位置から１６００ｍｍの位置までの部分に接触することで主管５０を取り囲んで配置されている。これにより、主管５０の当該部分と外管７０ａとが、対向流型二重管式熱交換器７６を構成する。なお、外管７０ａの内径は１４ｍｍであり、熱交換器７６の長手方向の長さは５００ｍｍである。この対流型二重管式熱交換器７６は、第１流体の熱伝達率を計測するために用いられる熱伝達率測定部に該当する。

また、副管７０における外管７０ａの下流には、当該位置における第２流体の温度を検出する第４温度センサ７５が配置されている。

また、副管７０を流れる第２流体の流量は１．５×１０^−５ｍ^３／ｓであり、外管７０ａに流入する第２流体の温度（第３温度センサ７４の検出温度）が３３３Ｋとなるよう、恒温槽７１の温度は調整される。また、圧力勾配測定部６１の入口における第１流体の温度（第１温度センサ５５の検出温度）が２８８Ｋとなるよう、恒温水槽５１の温度が調整される。また、第１流体の流れを可視化する場合、第１流体には平均粒径５５μｍ、比重１．０２のポリスチレン粒子が混入される。

発明者は、このような実験装置を用いて、次のような実験を行った。まず、制御装置５３によってポンプ５２の作動を制御することで、主管５０内の第１流体に脈動流を発生させる。脈動流は、周期的に流量が変化する流れであり、バルクとして一方向に流れる流れである。

より具体的には、制御装置５３からポンプ５２に、図２に示すようなポンプ供給電圧を周期的に印加することで、ポンプ５２の出力を周期的に変動させる。具体的には、個々の１周期Ｔにおいて、まず第１期間ａにおいて、ポンプ供給電圧を最小値Ｖｍｉｎから最大値Ｖｍａｘまで直線的に上昇させる。そして続く第２期間ｃにおいて、ポンプ供給電圧を最大値Ｖｍａｘに維持し、続く第３期間ｂにおいて、ポンプ供給電圧を最大値Ｖｍａｘから最小値Ｖｍｉｎまで直線的に下降させる。そしてその後、今回の周期Ｔが終了するまでポンプ供給電圧を最小値Ｖｍｉｎに維持する。

実験では、ポンプ５２の出力を増大させる第１期間ａ、ポンプ５２の出力を維持させる第２期間ｃの長さとして、それぞれ０．２７秒を採用した。また、ポンプ５２の出力を減少させる第３期間ｂの長さは、０秒、０．０９秒、０．１８秒、０．２７秒の４種類を採用した。また、１周期Ｔの長さは１．８２秒、周波数は０．５５Ｈｚである。

発明者は、上述の条件の下で複数の実験を行い、各実験において、熱伝達率比、ならびに、図３に例示するような第１流体のレイノルズ数Ｒｅの変化および圧力勾配−ｄｐ／ｄｘの変化を、計測した。第１流体のレイノルズ数Ｒｅについては、予め知られている第１流体の特性と、予め知られている主管５０の内径と、流量計５４で計測される流量とに基づいて算出される。具体的には、Ｒｅ＝ｕ［ｍ／ｓ］×Ｄｅ［ｍ］／ν［ｍ^２／ｓ］という式で得られる。ここで、ｕは第１流体の流速、Ｄｅは圧力勾配測定部６１の代表直径（具体的には内径）、νは第１流体の動粘度である。

図３に示すように、ポンプ供給電圧が図２のように周期的に変動して第１流体に脈動流が発生すると、第１流体も同じ周期Ｔで周期的に脈動し、第１流体のレイノルズ数Ｒｅおよび圧力勾配−ｄｐ／ｄｘもポンプ供給電圧と同じ周期Ｔで周期的に変動する。ここで、各周期Ｔにおける流体のレイノルズ数Ｒｅの変化において、最大レイノルズ数Ｒｍａｘと最小レイノルズ数Ｒｅ_ｍｉｎとの差をレイノルズ数振幅ｄＲｅとし、このレイノルズ数振幅ｄＲを平均レイノルズ数Ｒｅ_ａｖｅで除算した結果を、振幅比と呼ぶ。

後述する実験結果としては、平均レイノルズ数Ｒｅ_ａｖｅが５００以上２０００以下となり、かつ、振幅比が１．５となるもののみを採用している。平均レイノルズ数Ｒｅ_ａｖｅのこのような領域は、多数個の流路が並列に配置され、かつ、個々の流路の水力直径が小さい熱交換器内部の流路において実現する。

ここで、各実験において計測される圧力勾配−ｄｐ／ｄｘおよび熱伝達率比について説明する。各実験では、第１流体のレイノルズ数変化、圧力勾配の変化、および熱伝達率が計測される。

圧力勾配は、ポンプ差圧計５８の計測値を圧力勾配測定部６１の全長（すなわち２０００ｍｍ）で除算した値（単位はＮ／ｍ^３）が採用される。

本実験では、第１流体として非圧縮性流体でありかつ液体である水を使用しているので、圧力勾配測定部６１のどの部分においても、圧力勾配は同じである。したがって、本実験で得られた圧力勾配−ｄｐ／ｄｘは、熱交換器７６の任意の部分における第１流体の局所的な圧力勾配と一致し、また、熱交換器７６の任意の区間全体における第１流体の圧力勾配と一致する。例えば、二重管式熱交換器７６の前後圧力差を当該前後の距離で除算した値と一致する。

熱伝達率は、第３温度センサ７４で計測される第２流体の温度と、第２温度センサ５９で計測される第１流体の温度とに基づいて特定される。また、第１流体のレイノルズ数変化からは、１周期Ｔ当たりの最小レイノルズ数Ｒｅ_ｍｉｎ、最大レイノルズ数Ｒｅ_ｍａｘ、平均レイノルズ数Ｒｅ_ａｖｅ、および振幅比が特定される。

各実験における熱伝達率比は、当該実験において計測された第１流体の熱伝達率を、当該実験において計測された平均レイノルズ数と同じレイノルズ数を有する第１流体の流れが定常流となっているときの熱伝達率で除算した値である。

ここで、第１流体の流れが定常流となっているときの熱伝達率は、図１における実験装置においてポンプ５２に一定の電圧を印加して第１流体を一定流量で駆動した状態で、上記実験と同様に計測される。その際、ポンプ５２の出力を調整することで、第１流体による所望のレイノルズ数の定常流を実現することができる。なお、第１流体は、流れが定常流となっている場合、主管５０の圧力勾配測定部６１の全体において、流れが層流となる。ここで、層流とは、規則正しく流線上を運動する流れをいう。これに対し、流れの乱れは、流れが時間的空間的に不規則に運動することをいう。

このようにして得た実験結果においては、第１流体を脈動させた場合の圧力勾配−ｄｐ／ｄｘは、ポンプ供給電圧と同じ周期Ｔで変動する。典型的には、図３に示すように変化する。具体的には、第１の期間ａにおいて、最初はポンプ供給電圧の増加と共に圧力勾配−ｄｐ／ｄｘも上昇するが、ある時点において圧力勾配−ｄｐ／ｄｘがピークに到達し、その後はポンプ供給電圧が増加しながらも圧力勾配−ｄｐ／ｄｘは減少する。

また、第２の期間ｃにおいてポンプ供給電圧が維持される間は圧力勾配−ｄｐ／ｄｘが概ね正のまま全体的には減少する。その後、第３の期間ｂにおいて圧力勾配−ｄｐ／ｄｘがそれまでよりも急激に減少して負に転じる。その後、第３の期間ｂが終了して次の第１の期間が始まるまでは、圧力勾配−ｄｐ／ｄｘは緩やかに増加する。

ここで、圧力勾配−ｄｐ／ｄｘの変化に応じて、一周期Ｔ、加速期間Ｔ１と減速期間Ｔ２に分割する。加速期間Ｔ１は、第１の期間ａの開始時点（すなわち、ポンプ供給電圧の増加開始時点）から第２の期間ｂにおいて圧力勾配−ｄｐ／ｄｘが初めて正から負に転じる時点までの期間である。減速時間Ｔ２は、第２の期間ｂにおいて圧力勾配−ｄｐ／ｄｘが初めて正から負に転じる時点から次の第１の期間の開始時点（すなわち、ポンプ供給電圧の増加開始時点）までの期間である。

このようにして得られた実験結果について、以下説明する。まず、実験結果の１つとして、Ｒｅ_ａｖｅが２０００で、第３期間ｂの長さが０．０９秒の場合におけるレイノルズ数Ｒｅと圧力勾配−ｄｐ／ｄｘの波形を図４に示す。

１周期開始時点（ｔ＝０）直後に圧力勾配−ｄｐ／ｄｘは大きく増加し、それに伴いレイノルズ数Ｒｅも増加した。その後、ポンプ供給電圧は増加したまま圧力勾配−ｄｐ／ｄｘは減少に転じるが、圧力勾配−ｄｐ／ｄｘが正であるため、レイノルズ数Ｒｅは増加を続ける。

その後、レイノルズ数Ｒｅが最大レイノルズ数に到達した直後に、圧力勾配−ｄｐ／ｄｘが僅かな期間だけ負となる。これは、ポンプ供給電圧が増加状態から一定状態に変化した結果である。

その後、ｔ＝０．５４秒の時点において、ポンプ供給電圧が減少し始めることにより、圧力勾配−ｄｐ／ｄｘがそれまでよりも急激に低下し始める。その後、圧力勾配−ｄｐ／ｄｘが負となりレイノルズ数Ｒｅが低下する。この、圧力勾配−ｄｐ／ｄｘが負となる時点（ｔ＝０．５８秒）が、加速期間Ｔ１から減速期間Ｔ２に移行する時点である。

なお、減速期間Ｔ２においては、圧力勾配−ｄｐ／ｄｘが一端下限値に達した後に上昇し、負から正に転じるが、減速期間Ｔ２の開始時点から、その後最初に圧力勾配が正に転じる時点までの期間を、逆勾配期間Ｔ３（図３参照）という。

次に、上記１つの実験結果を含む複数の実験結果について、縦軸を熱伝達率比とし横軸を平均レイノルズ数Ｒｅ_ａｖｅとする座標平面上にプロットした結果を図５に示す。なお、図５中の菱形は第３期間ｂが０．０秒の実験結果を示し、四角形は第３期間ｂの長さが０．０９秒の実験結果を示し、三角形は第３期間ｂが０．１８秒の実験結果を示し、円形は第３期間ｂが０．２７秒の実験結果を示している。これらすべての実験で熱伝達率比は１より大きいので、脈動流により、定常流に対し熱伝達率が増加したことになる。

図４に示した実験結果について、可視化により得られた速度ベクトルを図６〜図１０に示す。図６〜図１０の各々において、紙面左から右への方向が、圧力勾配測定部６１の流れ方向（すなわち、流路の長手方向に沿った上流から下流への方向）に相当する。ここで、流れ方向は、第１流体の流れが定常流となっている状態においてポンプ５２が第１流体を付勢する方向と同じである。また、各図６、図７、図９の上下端が、主管５０のうち流路に面する内壁面５０ａに相当する。また、各図において、矢印の向き及び長さは、それぞれ、第１流体の流速の向きおよび速度の大きさを表している。

可視化においては、上述の通り第１流体にポリスチレン粒子（平均粒径５５μｍ、比重１．０２）を混入し、高速度カメラにより可視化部６２の撮影を行った。そして、撮影画像をＰＩＶ処理することで、第１流体の流速ベクトルを得た。撮影時の光源としてはメタルハライドランプの透過光を用いた。

なお、可視化部６２は、熱交換器７６の外側にある。しかし、可視化部６２は熱交換器７６のすぐ上流にあり、かつ、熱交換器７６内の主管５０の流路形状と可視化部６２の流路形状とは、全く同じである。したがって、可視化部６２における第１流体の流速ベクトルの特徴は、熱交換器７６内の第１流体の流速ベクトルの特徴でもある。

図６に示すように、加速期間Ｔ１から減速期間Ｔ２に転じるｔ＝０．５８秒までは、第１流体の速度ベクトルは、主管５０の長手方向に平行なもののみである。すなわち、第１流体の流れは、乱れの無い層流の状態にある。

逆圧力勾配が加わり始めた直後のｔ＝０．７秒以降の逆勾配期間Ｔ３において、図７、図８に示すように、主管５０の内壁面近傍（流路の中央部からの距離よりも内壁面からの距離の方が近い位置）の流路で、ポンプ５２の付勢方向とは逆方向に第１流体が進む逆流（図８の楕円枠内参照）が生じた。ポンプ５２の付勢方向とは、定常流を実現する際における付勢方向である。

その後、図９、図１０に示すように、ｔ＝１．０秒において、主管５０の内壁面近傍から離脱するように、主管の長手方向に垂直な方向の流れ（図１０の楕円枠内参照）が生じた。すなわち、第１流体の流れに乱れが発生した。なお、ｔ＝１．０秒の時点は、既に逆勾配期間Ｔ３を過ぎている。

このｔ＝１．０秒の時点においては、図４に示すように、第１流体のレイノルズ数Ｒｅは２０００よりも低く、更に１５００よりも低いにも関わらず、第１流体の流れに乱れが発生している。

従来、定常流においては、レイノルズ数２０００以下の流れは層流であり、レイノルズ数３０００以上の流れは乱流であるというのが常識であった。しかしながら、本実施形態では、２０００よりも低く、更に１５００よりも低いレイノルズ数で乱れが発生している。したがって、脈動流により逆流を発生させることで、従来に比べ、低いレイノルズ数においても流れに乱れを発生させ、それにより第１流体の伝熱性能を向上させることができる。

さらに、この乱れは流れに沿って下流へと伝播する様子が観察された。その後、次周期の加速期間Ｔ１の前には、速度ベクトルは主管５０の長手方向に平行なもののみに戻った。すなわち、第１流体は層流状態に復帰した。なお、本実験結果における熱伝達率比は１．３５であった。

以下、上記のような実験結果の意義について説明する。第１流体の脈動流は、減速期間Ｔ２において、逆圧力勾配が加わることにより主管５０の内壁面近傍において、主流（ポンプ５２の付勢方向と同じ方向の主管５０に沿った流れ）に対し逆流が生じた。これは、定常層流流れに逆圧力勾配が加わった際に見られる剥離と同様の現象と考えられる。

上記のような実験結果によれば、図１１に示すような現象が熱交換器７６の内部の第１流体に発生している。図１１の（ａ）〜（ｄ）では、熱交換器７６における主管５０の内壁５０ａに囲まれた流路における第１流体の流速ベクトル８０ａ〜８０ｄ、主管５０の長手方向に垂直な面内における第１流体の流速分布８１ａ〜８１ｄ、当該面内における第１流体のせん断力の分布８２ａ〜８２ｄを表している。

図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、加速期間Ｔ１の初期および中後期（レイノルズ数Ｒｅが最大の時点を含む）においては、流速ベクトル８０ａ、８０ｂが主流の方向を向いており、第１流体が層流状態となっている。また、流速は、流路の中央部分が一番高く、内壁面５１ａに近づく程低下している。

その後、減速期間Ｔ２の初期（逆勾配期間Ｔ３）において、図１１（ｃ）に示すように、流路全体において第１流体の流速が低下することに伴い、主管５０の内壁面５０ａ近傍に逆流８０ｃが生じる。すると、せん断力８２ｃ方向が流路中央の主流と反対方向となり、また、せん断力８２ｃの最大値と最小値の差も最も大きくなる。したがって、第１流体が内壁面５０ａ近傍において渦を生じやすい状態となる。

その結果、図１１（ｄ）に示すように、減速期間Ｔ２の中後期において、内壁面５０ａ近傍において第１流体の流れ８０ｄに乱れが生じる。そしてさらに、その乱れが流路中央にも伝播し、その結果、レイノルズ数Ｒｅが大きく低下して最小になるので、熱伝達率比が増加する。

次に、上記１つの実験結果を含む複数の実験結果について、縦軸を熱伝達率比とし横軸を減速時無次元圧力勾配とする座標平面上にプロットした結果を図１２に示す。ここで、無次元化圧力勾配は、減速期間Ｔ２における圧力勾配−ｄｐ／ｄｘの平均値を、脈動の１周期Ｔにおける圧力勾配−ｄｐ／ｄｘの平均値で、除算した値である。この値は、熱交換器７６の流路の前後圧力差を減速期間Ｔ２について平均した値を、当該前後圧力差を１周期Ｔについて平均した値で除算した結果と、同じである。

ここで、熱交換器７６の前後圧力差は、熱交換器７６における第１流体の流路の流れ方向上流端における第１流体の圧力から、当該流路の流れ方向下流における第１流体の圧力を減算した結果の量である。

減速期間Ｔ２における圧力勾配−ｄｐ／ｄｘの平均値は、図３および図１２において、−ｄｐ／ｄｘの上に平均を示す横棒を付すと共に下付き添字Ｔ２を付した記号で表されている。また、脈動の１周期Ｔにおける圧力勾配−ｄｐ／ｄｘの平均値は、図３および図１２において、−ｄｐ／ｄｘの上に平均を示す横棒を付すと共に下付き添字Ｔを付した記号で表されている。

また、図１２中の菱形は平均レイノルズ数Ｒｅ_ａｖｅが２０００の実験結果を示し、アスタリスク（＊）は平均レイノルズ数Ｒｅ_ａｖｅが１５００の実験結果を示し、円形は平均レイノルズ数Ｒｅ_ａｖｅが１０００の実験結果を示し、三角形は平均レイノルズ数Ｒｅ_ａｖｅが７５０の実験結果を示し、四角形は平均レイノルズ数Ｒｅ_ａｖｅが５００の実験結果を示す。

このグラフから示されるように、減速時無次元圧力勾配と熱伝達率比との間には、強い負の相関がある。具体的には、減速時無次元圧力勾配が小さくなるほど、熱伝達率比が大きくなる傾向がある。

減速時無次元圧力勾配が小さいということは、減速期間Ｔ２における平均圧力勾配−ｄｐ／ｄｘが周期Ｔにおける平均圧力勾配−ｄｐ／ｄｘに対して小さいことを示している。つまり、減速期間Ｔ２における第１流体の減速度合いが大きいほど、減速時無次元圧力勾配が小さくなり、その結果、熱伝達率比が大きくなり、伝熱性能が向上する。

また、減速時無次元圧力勾配が−０．４以上の例については、減速期間Ｔ２において可視化部６２の内壁面５１ａ近傍に逆流の発生が確認されなかった。逆流の発生が確認されなかったのは、流速が非常に微小だったからであり、必ずしも逆流していないとは限らない。つまり、無次元化圧力勾配が−０．４以上の例については、減速期間Ｔ２において内壁面５１ａ近傍に逆流が僅かに発生している可能性もあれば全く発生していない可能性もある。一般的には、弱い減速をごく短時間だけかけるような脈動では、逆流が生じず、乱れが生じ難い。

したがって、第１流体を強く減速させる程、逆流が顕著になり、ひいては、第１流体の流れに発生する乱れが大きくなる。また、第１流体の流れに発生する乱れが大きくなると、第１流体のうち壁面５０ａ近傍で他の物（本実験では第２流体）と熱交換した部分が壁面５０ａから遠ざかるように運動するので、熱伝達が促進され、熱伝達効率が向上する。この効果が、図１２の実験結果に現れている。

なお、上記実験で用いている容積型のギヤポンプは、遠心型のポンプに比べて、構造上、ポンプ供給電圧を低下させた際に第１流体を減速させる度合いが高いので、脈動を利用して伝熱性能を向上させる目的には比較的適している。

以上説明した通り、本実施形態では、第１流体が流れる流路を有すると共に第１流体と第２流体（他の物の一例に相当する）とを熱交換させる熱交換器７６と、当該流路内の第１流体を脈動させるポンプ５２および制御装置５３と、を備えている。そして、当該流路において第１流体の流れが流れ方向に流れる定常流となっているとき、当該流路における第１流体の流れは層流となる。また、ポンプ５２は、流路内の第１流体を脈動させることで、前記前後圧力差が負になる逆勾配期間（Ｔ３）を発生させると共に、前記逆勾配期間において、前記流路の中央部からの距離よりも前記流路に面する内壁面からの距離の方が近い位置で、前記流れ方向とは逆方向に進む逆流を前記第１流体に発生させることを特徴とする流体輸送装置。

このように、脈動発生手段が、流路内の第１流体を脈動させることで、前後圧力差が負になる逆勾配期間において、内壁面の近傍で第１流体に逆流を発生させる。逆流が発生すると、流路における第１流体の流れに乱れが発生し、その結果、第１流体と他の物との間の熱伝達率が向上する。つまり、第１流体に逆流を発生させるように、脈動周期Ｔ、加速期間Ｔ１、減速時間Ｔ２、および、減速期間Ｔ２における熱交換器７６前後の圧力差を制御して第１流体を脈動させることで、流体の流れに乱れを発生させて熱伝達率を高めるのに適した脈動を実現できる。

また、定常流の状態において当該流路の少なくとも一部が層流となっているからこそ、定常流時には層流であった箇所の流れに脈動および逆流による乱れが発生することで、熱伝達率が向上する。なお、本実施形態では、定常流の状態において当該流路の全部が層流となっている。

なお、本実施形態および以降の各実施形態では、主管５０のうち恒温水槽５１内に存在する部分および恒温水槽５１が、全体として第１流体の熱を放出する放熱器（熱交換器でもある）の一例に相当する。また、熱交換器７６が、第２流体を冷却する冷却器の一例に相当する。また、主管５０のうち、熱交換器７６を構成する部分と恒温水槽５１内に存在する部分の両方を除いた部分が、外部配管部の一例に相当する。また、恒温槽、副管７０、第２流体が全体として発熱部の一例に相当する。また、ポンプ５２と制御装置５３の全体が、脈動発生手段の一例に相当する。

（第２実施形態）
次に第２実施形態について説明する。本実施形態の流体輸送装置は、第１実施形態で実験装置として用いた流体輸送装置の一部を変更するものである。

具体的には、第１実施形態に対して、制御装置５３に第４温度センサ７５（発熱部温度センサの一例に相当する）から検出信号が入力されるように変更されている。第４温度センサ７５としては、サーミスタを有するセンサを用いてもよいし、熱電対を有するセンサを用いてもよい。制御装置５３は、この検出信号に基づいて、当該第４温度センサ７５が検出した第２流体の温度を取得することができる。

また、制御装置５３は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたマイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭから読み出したデータを実行し、その実行の際にＲＡＭを作業領域として使用することで、図１３に示す処理を実行する。

図１３の処理においては、まずステップ１１０で、ポンプ定常流制御を行う。ポンプ定常流制御では、ポンプ５２に対するポンプ供給電圧を一定値に保つことで、主管５０全体における第１流体の流れを一定にする。このとき、熱交換器７６内の流路では、第１実施形態で示した通り、第１流体の流れが層流になっている。

続いてステップ１２０では、第４温度センサ７５からの検出信号に基づいて特定した第２流体の現在の温度Ｔｊ（外管７０ａの下流における温度）が１３０℃（第１温度の一例に相当する）未満であるか否か判定する。１３０℃未満である場合、ステップ１１０に戻ってポンプ供給電圧を一定値に保ち、再度ステップ１２０に進む。

このように、制御装置５３は、ポンプ供給電圧を一定値に保っているときは、第２流体の温度Ｔｊが１３０℃に到達するまでは、ポンプ供給電圧を一定値に保つ制御を引き続き継続する。

その後、温度Ｔｊが１３０℃を超えると、制御装置５３は、ステップ１２０で温度が１３０℃以上である（所定の条件が満たされた）と判定し、ステップ１３０に進み、ポンプ脈動制御を行う。具体的には、第１実施形態の図１２で無次元化圧力勾配が−０．０４未満の実験例と同様のポンプ供給電圧を、ポンプ５２に印加する。このとき、熱交換器７６内の流路では、第１実施形態で示した通り、第１実施形態の当該実験結果と同等の圧力勾配−ｄｐ／ｄｘおよびレイノルズ数Ｒｅの変動が発生し、逆勾配期間Ｔ２において逆流が発生する。そして、逆流の発生に伴い減速期間Ｔ２において第１流体の流れに乱れが発生する。したがって、定常流制御の場合に比べ、第１流体と第２流体の間の熱伝達率が向上し、外管７０ａの下流における第２流体の温度が低下する。

ステップ１３０に続いては、ステップ１４０において、現在の温度Ｔｊが１２０℃（第１温度よりも低い第２温度の一例に相当する）未満であるか否かを判定し、１２０℃でなければステップ１３０に戻り、ポンプ脈動制御が継続し、再度ステップ１４０に進む。

このように、制御装置５３は、ポンプ脈動制御中は、第２流体の温度Ｔｊが１２０℃未満まで下降するまでは、ポンプ脈動制御を引き続き継続するので、その間、外管７０ａの下流における第２流体の温度の低下が続く。

その後、温度Ｔｊが１２０℃未満にまで低下すると、制御装置５３は、ステップ１４０で温度が１２０℃未満であると判定し、ステップ１１０に戻ってポンプ定常流制御を実行し、ステップ１２０に進む。このポンプ定常流制御により、熱交換器７６内の流路において、第１流体の流れが定常流に戻ると共に、層流に戻る。

以上の通り、本実施形態では、制御装置５３は、所定の条件が満たされたこと（発熱部の温度が第１温度以上になったこと）に基づいて、流路において第１流体の流れが定常流となっている状態から、第１流体を脈動させることで、第１流体の流れに乱れが生じた状態にする。

脈動を発生するのに必要な動力エネルギーは、定常流を発生させるのに必要な動力エネルギーよりも高いことが多い。したがって、このように、所定の条件が満たされたときを選んで、すなわち、熱交換器の伝熱性能を増加すべき条件が満たされたときを選んで、脈動流を発生することにより、動力エネルギーを効果的に節約することができる。

（第３実施形態）
次に第２実施形態について説明する。本実施形態の流体輸送装置は、第１実施形態で実験装置として用いた流体輸送装置の一部を変更するものである。

具体的には、第１実施形態に対して、制御装置５３に第２温度センサ５９（流体温度センサの一例に相当する）から検出信号が入力されるように変更されている。制御装置５３は、この検出信号に基づいて、当該第２温度センサ５９が検出した第１流体の温度を取得することができる。

また、制御装置５３は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたマイクロコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭから読み出したデータを実行し、その実行の際にＲＡＭを作業領域として使用することで、図１４に示す処理を実行する。

図１４の処理においては、まずステップ２１０で、ポンプ定常流制御を行う。ポンプ定常流制御の内容は第２実施形態と同じであるので、説明は省略する。このとき、熱交換器７６内の流路では、第１実施形態で示した通り、第１流体の流れが層流になっている。

続いてステップ２２０では、第２温度センサ５９からの検出信号に基づいて特定した第１流体の現在の温度Ｔｆ（熱交換器７６の下流における温度）が６５℃（第１温度の一例に相当する）未満であるか否か判定する。６５℃未満である場合、ステップ２１０に戻ってポンプ供給電圧を一定値に保ち、再度ステップ２２０に進む。

このように、制御装置５３は、ポンプ供給電圧を一定値に保っているときは、第１流体の温度Ｔｆが６５℃に到達するまでは、ポンプ供給電圧を一定値に保つ制御を引き続き継続する。

その後、温度Ｔｆが６５℃を超えると、制御装置５３は、ステップ２２０で温度が６５℃以上である（所定の条件が満たされた）と判定し、ステップ２３０に進み、ポンプ脈動制御を行う。ポンプ脈動制御の内容は第２実施形態と同じなので、説明は省略する。このとき、熱交換器７６内の流路では、第１実施形態で示した通り、第１実施形態の当該実験結果と同等の圧力勾配−ｄｐ／ｄｘおよびレイノルズ数Ｒｅの変動が発生し、逆勾配期間Ｔ３において逆流が発生する。そして、逆流の発生に伴い減速期間Ｔ２において第１流体の流れに乱れが発生する。したがって、定常流制御の場合に比べ、第１流体と第２流体の間の熱伝達率が向上し、外管７０ａの下流における第２流体の温度が低下する。

ステップ２３０に続いては、ステップ２４０において、現在の温度Ｔｆが６０℃（第１温度よりも低い第２温度の一例に相当する）未満であるか否かを判定し、６０℃でなければステップ２３０に戻り、ポンプ脈動制御が継続し、再度ステップ２４０に進む。

このように、制御装置５３は、ポンプ脈動制御中は、第１流体の温度Ｔｆが６０℃未満まで下降するまでは、ポンプ脈動制御を引き続き継続するので、その間、熱交換器７６の下流における第１流体の温度の低下が続く。

その後、温度Ｔｆが６０℃未満にまで低下すると、制御装置５３は、ステップ２４０で温度が６０℃未満であると判定し、ステップ２１０に戻ってポンプ定常流制御を実行し、ステップ２２０に進む。このポンプ定常流制御により、熱交換器７６内の流路において、第１流体の流れが定常流に戻ると共に、層流に戻る。

以上の通り、本実施形態では、制御装置５３は、所定の条件が満たされたこと（第１流体の温度が第１温度以上になったこと）に基づいて、流路において第１流体の流れが定常流となっている状態から、第１流体を脈動させることで、第１流体の流れに乱れが生じた状態にする。

これにより、第２実施形態と同等の効果を得ることができる。また、発熱体の温度を検出することが困難な場合（例えば、発熱体が本実施形態とは違って車両のエンジンであった場合）において、発熱体の温度を直接検出する必要なく、動力エネルギーを効果的に節約することができる。

（第４実施形態）
次に第４実施形態について説明する。本実施形態の流体輸送装置は、第１〜第３実施形態の流体輸送装置に対し、熱交換器７６における第１流体の流路に面した内壁面５０ａの形状を変更するものである。

図１５に、本実施形態の当該内壁面５０ａの断面形状を示す。この図に示すように、内壁面５０ａは凸凹に形成されている。内壁面５０ａがこのような形状になっていることで、熱交換器７６内の流路は、上流から下流に向かって比較的緩やかに縮径し、その後比較的急激に拡径するという形状が繰り返される。

本実施形態において、制御装置５３からポンプ５２に印加するポンプ供給電圧を一定にし、ポンプ５２の出力を一定にした場合、すなわち、熱交換器７６内の流路における流量を一定（すなわち、時間的に不変）にした場合、図１５に矢印で示すような流れが流路内に発生する。

具体的には、上述の通り拡径した箇所の内壁面近傍において、第１流体が内壁面側に回り込んで渦を形成する。なお、流路内で渦が発生していない部分（中央部および内壁面近傍の一部）における第１流体の流れは、定常流かつ層流である。

このように、本実施形態では、内壁面５３ａが凸凹に形成されていることで、熱交換器７６内の流路における第１流体の流量が一定になっているときに、当該流路内の一部（内壁面近傍）において第１流体が渦を形成する。

したがって、第１〜第３実施形態のように脈動を発生させて逆勾配期間Ｔ３において逆流を発生させた場合においても、逆流に起因して発生した乱れが、元々あった渦によって更に拡大する。これにより、第１流体の流れに乱れが発生する現象がより顕著になり、その結果、伝熱性能が更に向上する。

なお、本実施形態では、熱交換器７６における第１流体の流路に面した内壁面５０ａの形状が、第１〜第３実施形態とは異なるので、脈動により逆勾配期間Ｔ３に逆流が発生するための条件も第１〜第３実施形態とは同じではない。しかし、基本的には、第１実施形態で説明した減速時無次元圧力勾配が十分小さくなるよう、少なくとも−０．４未満になるよう、脈動のパラメータ（周期Ｔ、振幅（すなわち（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍａｘ）、期間ａ、ｂ、ｃの長さ）を調整するのは容易である。基本的には、振幅を大きくすればするほど減速時無次元圧力勾配が小さくなる傾向にあり、また、第３期間ｂの長さを短くすればするほど減速時無次元圧力勾配が小さくなる傾向にある。このことは、後述する第５、第６実施形態および変形例においても同じである。

（第５実施形態）
次に第５実施形態について説明する。本実施形態の流体輸送装置は、第１〜第３実施形態の流体輸送装置に対し、熱交換器７６における第１流体の流路に面した内壁面５０ａの形状を変更するものである。

図１６に、本実施形態の当該内壁面５０ａの断面形状を示す。この図に示すように、内壁面５０ａは凸凹に形成されている。内壁面５０ａがこのような形状になっていることで、熱交換器７６内の流路は、上流から下流に向かって比較的緩やかに拡径し、その後比較的急激に縮径するという形状が繰り返される。

本実施形態において、制御装置５３からポンプ５２に印加するポンプ供給電圧を一定にし、ポンプ５２の出力を一定にした場合、すなわち、熱交換器７６内の流路における流量を一定（すなわち、時間的に不変）にした場合、図１６に矢印で示すような流れが流路内に発生する。

具体的には、上述の通り拡径した箇所の内壁面に沿って第１流体が広がった後、縮径した箇所の内壁面に第１流体がぶつかることで、第１流体が渦を形成する。なお、流路内で渦が発生していない部分（中央部および内壁面近傍の一部）における第１流体の流れは、定常流かつ層流である。

このように、本実施形態では、内壁面５３ａが凸凹に形成されていることで、熱交換器７６内の流路における第１流体の流量が一定になっているときに、当該流路内の一部（内壁面近傍）において第１流体が渦を形成する。

したがって、第１〜第３実施形態のように脈動を発生させて逆勾配期間Ｔ３において逆流を発生させた場合においても、逆流に起因して発生した乱れが、元々あった渦によって更に拡大する。これにより、第１流体の流れに乱れが発生する現象がより顕著になり、その結果、伝熱性能が更に向上する。

（第６実施形態）
次に第６実施形態について説明する。本実施形態の流体輸送装置は、第１〜第３実施形態の流体輸送装置に対し、熱交換器７６における第１流体の流路に面した内壁面５０ａに、部材を追加したものである。

図１７に、本実施形態の流路およびその周辺の断面形状を示す。この図に示すように、本実施形態の当該内壁面５０ａには、複数個の可変抵抗部が配置されている。可変抵抗部の各々は、可動板５０ｂ、回転軸５０ｃ、軸受部材５０ｄ、回り止め部材５０ｅを有している。

可動板５０ｂは、平板形状の部材であり、長手方向の一端の辺において回転軸５０ｃに固定されている。回転軸５０ｃは、可動板５０ｂの上記辺に平行に延びた棒形状の部材であり、両端が軸受部材５０ｄによって回転可能に指示されている。軸受部材５０ｄは、内壁面５０ａに固定されるともに、回転軸５０ｃを回転可能に軸支する部材である。回り止め部材５０ｅは、軸受部材５０ｄと一体に形成された板形状の部材である。可動板５０ｂの法線方向と回り止め部材５０ｅの法線方向の両方に垂直な方向は、流路の長手方向と垂直になっている。

各可変抵抗部が、このような構造になっていることで、可動板５０ｂは、回転軸５０ｃを中心に回動自在になっていると共に、板面の一面側が内壁面５０ａに当接した位置で内壁面５０ａによって回動が制限され、板面の他面側が回り止め部材５０ｅに当接した位置で回り止め部材５０ｅによって回動が制限される。

本実施形態において、ポンプ５２の出力を一定にした場合、すなわち、熱交換器７６内の流路における流量を一定（すなわち、時間的に不変）にした場合、図１７に矢印で示すような流れが流路内に発生する。第１流体を脈動させた場合における加速期間Ｔ１においても同じである。

この場合、流路内における第１流体の流れに逆流が発生していないので、可動板５０ｂは定常流の場合の流れ方向に付勢される。したがって、図１７に示すように、板面の一面側が内壁面５０ａに当接した位置で可動部材５０ｂが停止した状態になる。この結果、可動部材５０ｂの板面が第１流体の流れ方向にほぼ平行になるので、可動部材５０ｂは第１流体の流れを殆ど阻害しない。

一方、第１流体を脈動させた場合における減速期間Ｔ１においては、内壁面近傍において逆流または流れの乱れが発生する。したがって、図１８に示すように、板面の他面側が回り止め部材５０ｅに当接した位置で可動部材５０ｂが停止した状態になる。このとき、可動部材５０ｂが第１流体の逆流を堰き止めるような姿勢になっているので、逆流している第１流体が渦を発生し易くなる。すなわち、乱れが発生し易くなる。これにより、第１流体の流れに乱れが発生する現象がより顕著になり、その結果、伝熱性能が更に向上する。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。特に、ある量について複数個の値が例示されている場合、特に別記した場合および原理的に明らかに不可能な場合を除き、それら複数個の値の間の値を採用することも可能である。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。また、本発明は、上記各実施形態に対する以下のような変形例も許容される。なお、以下の変形例は、それぞれ独立に、上記実施形態に適用および不適用を選択できる。すなわち、以下の変形例のうち任意の組み合わせを、上記実施形態に適用することができる。

（変形例１）
上記実施形態においては、熱交換器として、対向流型二重管式熱交換器７６が例示されている。しかし、本発明の熱交換器は、このような例に限らず、どのような熱交換器であってよい。例えば、複数個（例えば１０個以上の多数個）の流路が並列に配置され、かつ、個々の流路の水力直径が１ｍｍと小さい熱交換器にも適用可能である。

（変形例２）
また、上記実施形態においては、主管５０の内径はすべて同じであった。しかし、必ずしもこのようになっておらずともよい。例えば、主管５０のうち、熱交換器７６を構成する部分と恒温水槽５１内に存在する部分の両方を除いた外部配管部は、上記実施形態よりも太くしてもよい。

（変形例３）
上記第２、第３実施形態の第１温度、第２温度は、それぞれ１３０℃、１２０℃および６５℃、６０℃となっているが、第１温度、第２温度は、第１温度が第２温度と同じか第２温度よりも高ければ、どのような温度であってもよい。

（変形例４）
本発明においては、発熱部は上記実施形態に示したようなものである必要はなく、例えば、インバータでもよいし、車両のエンジンであってもよい。

（変形例５）
上記第２、第３実施形態では、それぞれ、第２流体（発熱体）の温度、および、第１流体の温度に基づいて、制御装置５３によるポンプ５２の制御内容（具体的には、ポンプ脈動制御の実行、非実行）を切り替えている。しかし、制御装置５３によるポンプ５２の制御内容は、他の要因に基づいて変化させるようになっていてもよい。

例えば、流量計５４の検出結果に基づいて、脈動における振幅（すなわち（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍａｘ）、脈動の周期Ｔ等を変化させてもよい。より具体的には、熱の輸送に必要な平均流量よりも流量計５４が検出した流量が低ければ、平均流量を増加させるよう、上記振幅を増加させてもよい。

また例えば、第１圧力センサ５６、第２圧力センサ５７、または差圧計５８の検出結果に基づいて、逆勾配期間Ｔ３における前後圧力差（負値）が減少するよう、脈動における振幅（すなわち（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍａｘ）、脈動の周期Ｔ等を変化させてもよい。

５１ａ 内壁面
５２ ポンプ
５３ 制御装置
５９ 第２温度センサ
７５ 第４温度センサ
７６ 対向流型二重管式熱交換器
Ｔ１ 加速期間
Ｔ２ 減速期間
Ｔ３ 逆勾配期間

Claims (9)

1. 流体が流れる流路を有すると共に前記流体と他の物とを熱交換させる熱交換器（７６）と、
   前記流路内の前記流体を脈動させる脈動発生手段（５２、５３）と、を備え、
   前記流路において前記流体の流れが流れ方向に流れる定常流となっているとき、前記流路の少なくとも一部における前記流体の流れは層流となり、
   前記流路の前記流れ方向上流端における前記流体の圧力から前記流路の前記流れ方向下流端における前記流体の圧力を減算した結果を前後圧力差とすると、前記脈動発生手段は、前記流路内の前記流体を脈動させることで、前記前後圧力差が負になる逆勾配期間（Ｔ３）を発生させると共に、前記逆勾配期間において、前記流路の中央部からの距離よりも前記流路に面する内壁面（５１ａ）からの距離の方が近い位置で、前記流れ方向とは逆方向に進む逆流を前記流体に発生させることを特徴とする流体輸送装置。
2. 前記脈動発生手段は前記流体を駆動するポンプ（５２）および前記ポンプを制御する制御装置（５３）を有し、
   前記制御装置は、前記ポンプの出力を周期的に変動させることにより前記流体を周期的に脈動させ、
   前記流路の前記流れ方向上流端における前記流体の圧力から前記流路の前記流れ方向下流端における前記流体の圧力を減算した結果を前後圧力差とし、前記ポンプの出力が低下している期間（ｂ）において前記圧力差が初めて正から負に転じる時点から前記ポンプの出力が増加し始める時点までの期間を減速期間（Ｔ２）とすると、前記前後圧力差を前記減速期間について平均した値を、前記前後圧力差を前記流体の脈動の一周期（Ｔ）について平均した値で除算した結果が、−０．４未満であることを特徴とする請求項１に記載の流体輸送装置。
3. 前記脈動発生手段は前記流体を駆動するポンプ（５２）を有し、
   前記ポンプは容積型ポンプであることを特徴とする請求項１に記載の流体輸送装置。
4. 前記脈動発生手段は、前記流路内の前記流体を脈動させることで、前記逆勾配期間において前記流路の中央部からの距離よりも前記流路に面する内壁面からの距離の方が近い位置で、前記流れ方向とは逆方向に進む逆流を前記流体に発生させ、それにより、２０００より低いレイノルズ数で前記流体の流れに乱れを生じさせることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の流体輸送装置。
5. 前記内壁面が凸凹に形成されていることで、前記流路における前記流体の流量が一定になっているときに、前記流路内の一部において前記流体が渦を形成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の流体輸送装置。
6. 前記脈動発生手段は、所定の条件が満たされたことに基づいて、前記流路において前記流体の流れが前記流れ方向に流れる定常流となっている状態から、前記流路内の前記流体を脈動させ、それにより、前記逆勾配期間において前記流路の中央部からの距離よりも前記流路に面する内壁面からの距離の方が近い位置で、前記流れ方向とは逆方向に進む逆流を前記流体に発生させることで前記流体の流れに乱れが生じた状態にすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の流体輸送装置。
7. 流体が流れる流路を有すると共に前記流体と他の物とを熱交換させる熱交換器（７６）と、
   前記流路内の前記流体を脈動させる脈動発生手段（５２、５３）と、を備え、
   前記流路において前記流体の流れが流れ方向に流れる定常流となっているとき、前記流路の少なくとも一部における前記流体の流れは層流となり、
   前記脈動発生手段は、所定の条件が満たされたことに基づいて、前記流路において前記流体の流れが流れ方向に流れる定常流となっている状態から、前記流路内の前記流体を脈動させることで、前記流体の流れに乱れが生じた状態にすることを特徴とする流体輸送装置。
8. 前記熱交換器で前記流体と熱交換する発熱部の温度を検出する発熱部温度センサ（７５）を備え、
   前記脈動発生手段は、前記発熱部温度センサが検出した温度が所定の温度を超えると、前記所定の条件が満たされたと判定することを特徴とする請求項６または７に記載の流体輸送装置。
9. 前記流体の温度を検出する流体温度センサ（５９）を備え、
   前記脈動発生手段は、前記流体温度センサが検出した温度が所定の温度を超えると、前記所定の条件が満たされたと判定することを特徴とする請求項６または７に記載の流体輸送装置。