JP6800380B1 - 液流発生装置および熱交換器 - Google Patents
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Abstract
Description
<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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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4に記載の液流発生装置。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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、
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、
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、
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、
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、
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、
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。 - 液流発生装置を備え、
前記液流発生装置は、
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、
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、
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、
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、
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、
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。
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