[发明专利]热交换装置以及热交换装置的制造方法

说明书

相关申请的相互参照

本申请基于2014年11月11日申请的日本专利申请2014-229155号，其公开内容作为参照编入本申请。

技术领域

本发明涉及具备扩大发热或吸热的传热部件的表面积的翅片的热交换装置以及其制造方法。

背景技术

专利文献1所记载的热交换器具备多个管和波状的翅片。多个管隔开规定的间隔而并列地配置，供冷却风通过的侧部具有规定的厚度。翅片在相邻的管之间留有规定的间隙而层叠形成，并进行通过管内的流体的散热。对于该波状的翅片，通过增厚翅片的板厚或减小翅片的高度尺寸来改善翅片效率，由此能够提高翅片的散热性能。

并且，为了散热性能的提高、流体流通阻力的降低，考虑使用板厚薄的翅片。但是，从确保翅片效率和材料的加工界限的观点来看，在铝制翅片的情况下，50μm左右的板厚较为可行。这里所谓的翅片效率是指从理想的翅片放出的热流量，换言之，是从实际的翅片放出的热流量相对于在假定翅片表面均与翅片的根部温度相等的情况下的传热量的比例。

并且，以往，为了提高翅片效率，对提高翅片材料的热传导率进行了深入的研究。在专利文献2中公开了一种具备以如下方式制作的散热翅片的热交换装置：将高分子薄膜石墨化，并将石墨化后的石墨片材粘贴到金属板的表面，并与该金属板一同折弯加工成波状。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-050678号公报

专利文献2：日本特许第3649150号公报

在具有如专利文献1那样的波状的翅片的热交换器中，在翅片的板厚薄的情况下，为了确保翅片效率，有必要将距离基准传热面的翅片高度设定得低。翅片高度的降低有助于装置的小型化。在另一方面，当将翅片高度设定得低时，不能增大翅片的表面积量，因此有不能确保传热表面积的担忧。并且，为了确保传热表面积，在确保一定的翅片高度并使翅片薄壁化的情况下，有由于翅片效率的降低而导致散热性能的降低的担忧。此外，在翅片的板厚薄的情况下，有如上所述的制造上的极限，并且为了维持翅片的形状，必须要有一定以上的板厚。

并且，专利文献2所公开的装置能够提供翅片效率比波状的成形金属板高的散热翅片，但对于使装置的小型化和热交换性能这两者同时成立的要求不能充分满足。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而制成的，其目的在于提供一种使每单位体积的传热表面积的提高和小型化这两者同时成立的热交换装置以及热交换装置的制造方法。

本发明所涉及的热交换装置具备：传热部件，该传热部件具有热传导性；翅片，该翅片与传热部件被设置为一体，并在翅片与传热部件之间进行热移动。翅片是由集合在一起的多个碳纳米管构成的多个碳纳米管集合体。多个碳纳米管集合体在传热部件上空开间隔地设置，并从传热部件沿着多个碳纳米管的轴向突出。

根据本发明，直径为纳米级以上的碳纳米管的集合体空开间隔地形成于传热部件的表面。由此，多个碳纳米管集合体空开间隔地从传热部件突出，因此流体能够在该林立的集合体之间流通，各碳纳米管集合体的表面积构成传热用的表面积。各碳纳米管集合体非常细，因此与波状的翅片的情况相比，通过从传热部件向其轴向突出而林立的多个集合体，能够形成为使每单位体积的传热表面积极大。并且，碳纳米管具有例如铝的7～10倍的热传导率，因此即使是微米级的非常细的翅片形状也能够不使翅片效率降低，确保高的翅片效率。因此，能够为了高的翅片效率而增加有效的传热表面积，因此装置的体积也可以小。其结果，得到使每单位体积的传热表面积的提高和小型化这两者同时成立的热交换装置。

并且，本发明所涉及的热交换装置的制造方法具备：催化剂配置工序，在该催化剂配置工序中，在具有热传导性的传热部件的表面空开间隔地配置催化剂而设定多个催化剂配置部位；以及加热工序，在该加热工序中，将设定了多个催化剂配置部位的传热部件设置于炉的内部，并在炉的内部在甲烷或乙炔气体中加热传热部件。

根据本发明，在加热工序时，碳纳米管的集合体从配置有催化剂的部位生长。该集合体在各催化剂配置部位以从传热部件的表面突出的方式延伸生长。即，通过在甲烷或乙炔气体中加热传热部件，能够使多个集合体形成为突出到传热部件上。因此，根据本发明，得到多个碳纳米管集合体空开间隔而从传热部件的表面突出的热交换装置。根据该热交换装置，能够使每单位体积的传热表面积的提高和小型化这两者同时成立。