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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023135291
(43)【公開日】2023-09-28
(54)【発明の名称】構造体
(51)【国際特許分類】
F28F 3/04 20060101AFI20230921BHJP
F28D 7/08 20060101ALI20230921BHJP
【ＦＩ】
F28F3/04 B
F28D7/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022040427
(22)【出願日】2022-03-15
(71)【出願人】
【識別番号】519366237
【氏名又は名称】ＮａｔｕｒｅＡｒｃｈｉｔｅｃｔｓ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100134094
【弁理士】
【氏名又は名称】倉持 誠
(72)【発明者】
【氏名】須藤 海
(72)【発明者】
【氏名】新谷 国隆
(72)【発明者】
【氏名】山口 総一郎
【テーマコード（参考）】
3L103
【Ｆターム（参考）】
3L103AA35
3L103DD03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】構造体に関し、より詳しくは、熱交換等の用途に用いることが可能な構造体を提供する。
【解決手段】複数の第１の流路３２ａが互いに連通して形成される第１の流路空間３２と、複数の第２の流路３４ａが互いに連通して形成される第２の流路空間３４とを互いに隔てた状態で形成する隔壁構造３０で構成された構造体１が提供される。隔壁構造３０の少なくとも一部は、第１の周期曲面の形状から第１の周期曲面とは異なる第２の周期曲面の形状に連続的に変形する第３の周期曲面に基づいて形成されている。
【選択図】図２
【解決手段】複数の第１の流路３２ａが互いに連通して形成される第１の流路空間３２と、複数の第２の流路３４ａが互いに連通して形成される第２の流路空間３４とを互いに隔てた状態で形成する隔壁構造３０で構成された構造体１が提供される。隔壁構造３０の少なくとも一部は、第１の周期曲面の形状から第１の周期曲面とは異なる第２の周期曲面の形状に連続的に変形する第３の周期曲面に基づいて形成されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の第１の流路が互いに連通して形成される第１の流路空間と、複数の第２の流路が互いに連通して形成される第２の流路空間とを互いに隔てた状態で形成する隔壁構造で構成された構造体であって、
前記隔壁構造の少なくとも一部は、第１の周期曲面の形状から前記第１の周期曲面とは異なる第２の周期曲面の形状に連続的に変形する第３の周期曲面に基づいて形成されている、構造体。
前記隔壁構造の少なくとも一部は、第１の周期曲面の形状から前記第１の周期曲面とは異なる第２の周期曲面の形状に連続的に変形する第３の周期曲面に基づいて形成されている、構造体。
【請求項2】
前記第３の周期曲面は、前記第１の周期曲面と前記第２の周期曲面との合成によって生成される、請求項１に記載の構造体。
【請求項3】
前記第３の周期曲面は、前記第１の周期曲面と前記第２の周期曲面との合成比が連続的に変化している、請求項２に記載の構造体。
【請求項4】
前記隔壁構造は、前記第１の周期曲面の形状を有する第１の面と、前記第２の周期曲面の形状を有する第２の面とを有し、前記第３の周期曲面は前記第１の面と前記第２の面との間に形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項5】
前記第１及び第２の周期曲面は三重周期極小曲面である、請求項１～４のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項6】
前記三重周期極小曲面は、Ｇｙｒｏｉｄ曲面、Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面、Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面、Ｆｉｓｃｈｅｒ－Ｋｏｃｈ・Ｓ曲面およびＬｉｄｉｎｏｉｄ曲面のいずれか１つを含む、請求項５に記載の構造体。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか１項に記載の構造体を含む熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は構造体に関し、より詳しくは、熱交換等の用途に用いることが可能な構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、ジャイロイドの周期極小曲面によって隔てられた２つの流路を有する気液分離装置が開示されている。また、特許文献２には、各種周期極小曲面によって隔てられた２つの流路を有する熱交換器が開示されている。特許文献１及び特許文献２は、それぞれ、２つの流路を隔てる隔壁に周期極小曲面を用いてその比表面積を大きくすることで、気液分離効率ないし熱交換効率の向上を図ることを意図している。
また、特許文献３には、ユニットセルの大きさが階層的に変化する三重周期極小曲面で形成された熱交換器が開示されている。
また、特許文献３には、ユニットセルの大きさが階層的に変化する三重周期極小曲面で形成された熱交換器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－１５５２７９号公報
【特許文献2】米国特許第１０７０４８４１号明細書
【特許文献3】米国特許出願公開第２０２０／０２１５４８０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１～３に開示された構造は、いずれも、単一種類の周期極小曲面に基づいて形成されているため、周期極小曲面の形状に由来する熱交換特性ないし気液分離特性は構造全体にわたって均質である。そのため、構造内において熱交換特性ないし気液分離特性に分布を持たせることはできない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様によれば、複数の第１の流路が互いに連通して形成される第１の流路空間と、複数の第２の流路が互いに連通して形成される第２の流路空間とを互いに隔てた状態で形成する隔壁構造で構成された構造体が提供される。隔壁構造の少なくとも一部は、第１の周期曲面の形状から第１の周期曲面とは異なる第２の周期曲面の形状に連続的に変形する第３の周期曲面に基づいて形成されている。
【0006】
本開示の他の特徴事項および利点は、例示的且つ非網羅的に与えられている以下の説明及び添付図面から理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本開示の一実施形態に係る構造体を示す斜視図である。
【図5】本開示の一実施形態に係る構造体の第１の変形例を示す斜視図である。
【図7】図（ａ）は本開示の一実施形態に係る構造体の第２の変形例を示す斜視図であり、図（ｂ）は図（ａ）に示した構造体の平面図である。
【図8】本開示の一実施形態の第３の変形例に係る構造体を一部破断した状態で示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本開示の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0009】
最初に、本開示の一実施形態に係る構造体１の全体構成について説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る構造体を示す斜視図である。
【0010】
図１に示すように、本実施形態の構造体１は、互いに隔てられた２つの流路空間１２，１４を形成する第１の隔壁構造１０と、互いに隔てられた２つの流路空間２２，２４を形成する第２の隔壁構造２０と、第１の隔壁構造１０と第２の隔壁構造２０との間に形成され、互いに隔てられた２つの流路空間３２，３４を形成する第３の隔壁構造３０とを含んでおり、一例としてそれらが一体となって直方体形状に形成されている。本実施形態の説明においては、図１に示すように構造体１の横方向をｘ軸、奥行き方向をｙ軸、縦方向をｚ軸として座標系を定義する。
【0011】
第１の隔壁構造１０は、第１の流体を通す複数の第１の流路１２ａ（図２，図３参照）が互いに連通して形成される第１の流路空間１２と、第２の流体を通す複数の第２の流路１４ａ（図２，図３参照）が互いに連通して形成される第２の流路空間１４とを形成している。それらの２つの流路空間１２，１４は第１の隔壁構造１０によって互いに隔てられており、２つの流路空間１２，１４をそれぞれ流れる第１及び第２の流体が互いに混じることはない。第１の隔壁構造１０は、第１の周期曲面（本例では、三重周期極小曲面の１つであるＳｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）に基づき、隔壁に所定の厚みを有するように形成されている。
【0012】
第２の隔壁構造２０は、第１の流体を通す複数の第１の流路２２ａ（図２，図３参照）が互いに連通して形成される第１の流路空間２２と、第２の流体を通す複数の第２の流路２４ａ（図２，図３参照）が互いに連通して形成される第２の流路空間２４とを形成している。それらの２つの流路空間２２，２４は第２の隔壁構造２０によって互いに隔てられており、２つの流路空間２２，２４をそれぞれ流れる第１及び第２の流体が互いに混じることはない。第２の隔壁構造２０は第１の隔壁構造１０は第１の周期曲面とは異なる第２の周期曲面（本例では、三重周期極小曲面の１つであるＧｙｒｏｉｄ曲面）に基づき、隔壁に所定の厚みを有するように形成されている。
【0013】
第３の隔壁構造３０は、第１の流体を通す複数の第１の流路３２ａ（図２，図３参照）が互いに連通して形成される第１の流路空間３２と、第２の流体を通す複数の第２の流路３４ａ（図２，図３参照）が互いに連通して形成される第２の流路空間３４とを形成している。第３の隔壁構造３０の第１の流路空間３２の一端は第１の隔壁構造１０の第１の流路空間１２に接続され、他端は第２の隔壁構造２０の第１の流路空間２２に接続されている。また、第３の隔壁構造３０の第２の流路空間３４の一端は第１の隔壁構造１０の第２の流路空間１４に接続され、他端は第２の隔壁構造２０の第２の流路空間２４に接続されている。これにより、第１の流体は、第１、第３及び第２の隔壁構造１０，２０，３０の第１の流路空間１２，３２，２２を通って流れ、第２の流体は、第１、第３及び第２の隔壁構造１０，２０，３０の第２の流路空間１４，３４，２４を通って流れるようになっている。
【0014】
また、第３の隔壁構造３０は、第１の隔壁構造１０に接する側から第２の隔壁構造２０に接する側にかけて、第１の隔壁構造１０の第１の周期曲面（本例ではＳｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）から第２の隔壁構造２０の第２の周期曲面（本例ではＧｙｒｏｉｄ曲面）に形状が連続的に変化する第３の周期曲面に基づいて、隔壁に所定の厚みを有するように形成されている。
【0015】
図１においては、図示と説明の明瞭のために、直方体形状の構造体１の各面において各流路空間が開放した状態で描画されているが、各流路空間は、第１及び第２の流体を構造体１内で流す方向に応じて、各面に表れる端部が閉鎖される。例えば、第１の流体を図１の構造体１内を図示左右方向（Ｘ軸方向）に流し、第２の流体を図１の構造体１内を図示上下方向（Ｚ軸方向）に流す場合には、構造体１の図示Ｘ軸方向左側の面に表れる第１の隔壁構造１０の第１の流路空間１２の各々の第１の流路１２ａと、構造体１の図示Ｘ軸方向右側の面に表れる第２の隔壁構造２０の第１の流路空間２２の各々の第１の流路２２ａとは解放し、その他の面に表れる各々の第１の流路１２ａ，２２ａ，３２ａの端部は壁面等によって閉鎖される。また、構造体１の図示Ｚ軸方向の上下両側面に表れる第１、第２及び第３の隔壁構造１０，２０，３０の第２の流路空間１４，２４，３４の各々の第２の流路１４ａ，２４，３４ａは解放し、その他の面に表れる各々の第２の流路１４ａ，２４ａ，３４ａの端部は壁面等によって閉鎖される。
【0016】
このように構成された本実施形態の構造体１によれば、図１の図示左側側面（ＹＺ平面）から第１の隔壁構造１０の第１の流路空間１２内に流入した第１の流体は、第１の流路空間１２を通って第３の隔壁構造３０の第１の流路空間３２内に流入し、第１の流路空間３２を通って第２の隔壁構造２０の第１の流路空間２２内に流入し、図１の図示右側側面において第１の流路空間２２から外部に流出する。なお、第１の流体はこれとは逆方向に流すことも可能である。他方、図１の図示上側面（ＸＹ平面）から第１、第２及び第３の隔壁構造１０，２０，３０の各々の第２の流路空間１４，２４，３４内に流入した第２の流体は、互いに連通するそれらの第２の流路空間内１４，２４，３４を通って、図１の図示下側面においてそれらの第２の流路空間１４，２４，３４から外部に流出する。なお、第２の流体はこれとは逆方向に流すことも可能である。
【0017】
次に、本実施形態の構造体１における各隔壁構造１０，２０について説明する。隔壁構造１０，２０は、周期曲面に基づいて形成され、一定の厚みを占める壁によって構成することができる。周期曲面としては、例えば、一方の螺旋壁と他方の螺旋壁とによって互いに隣接しかつ互いに隔てられた２つの螺旋空間を形成する二重螺旋スクリューを成す螺旋状の曲面や、周期曲面、とりわけ三重周期極小曲面（以下、「ＴＰＭＳ」：Ｔｒｉｐｌｙ Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｍｉｎｉｍａｌ Ｓｕｒｆａｃｅとも称する。）を用いることができる。
【0018】
ここで、「極小曲面」は、その面積を局所的に最小化する表面であり、その表面は全ての点でゼロ平均曲率を有する。ゼロ平均曲率は、その表面上のすべての点で極小曲面の平均曲率がゼロであることを意味する。平均曲率は２つの主曲率の平均であり、主曲率は極小曲面の表面上の特定の点における法線曲率の最大値および最小値である。極小曲面の表面の各点の反対側には絶対値が等しく正負が反対である曲率を持つ点が存在するため、表面全体での平均曲率はゼロとなる。
【0019】
また、「三重周期極小曲面（ＴＰＭＳ）」は、表面が３つの異なる方向に周期的に繰り返される三重周期的な極小曲面である。三重周期最小曲面は、空間を互いに隔てられた２つの容積に分割する。互いに隔てられた２つの容積は互いに複雑に絡み合う２つの空間を形成し得るが、それらの２つの空間は互いに連通しない。三重周期極小曲面としては、例えばＧｙｒｏｉｄ曲面、Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面、Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面、Ｆｉｓｃｈｅｒ－Ｋｏｃｈ・Ｓ曲面、Ｌｉｄｉｎｏｉｄ曲面が含まれるが、本実施形態において採用し得る三重周期極小曲面はこれらに限定されない。また、本実施形態においては、上記のような三重周期極小曲面の２つ以上を任意に合成して形成された周期極小曲面構造を採用してもよい。
【0020】
本実施形態で示した例では、第１の隔壁構造１０はＴＰＭＳの一例であるＳｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面に基づいて形成され、第２の隔壁構造２０は同じくＴＰＭＳの一例であるＧｙｒｏｉｄ曲面に基づいて形成されている。
【0021】
ここで、Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面は、下記の陰関数Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）によって表現される。
Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｃｏｓ（ｘ）＋ｃｏｓ（ｙ）＋ｃｏｓ（ｚ）
Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｃｏｓ（ｘ）＋ｃｏｓ（ｙ）＋ｃｏｓ（ｚ）
【0022】
また、Ｇｙｒｏｉｄ曲面は、下記の陰関数Ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）によって表現される。
Ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｓｉｎ（ｘ）ｃｏｓ（ｙ）＋ｓｉｎ（ｙ）ｃｏｓ（ｚ）＋ｓｉｎ（ｚ）ｃｏｓ（ｘ）
Ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｓｉｎ（ｘ）ｃｏｓ（ｙ）＋ｓｉｎ（ｙ）ｃｏｓ（ｚ）＋ｓｉｎ（ｚ）ｃｏｓ（ｘ）
【0023】
なお、陰関数による曲面は、三次元ユークリッド空間上の点（ｘ，ｙ，ｚ）∈Ｒ３上に定義された実数値を返す関数ｆ：Ｒ３→Ｒに対してｆ（ｘ，ｙ，ｚ）＝０を満たす点（ｘ，ｙ，ｚ）の集合によって定義される。ここで、Ｒは実数全体の集合を示す。
【0024】
続いて、各隔壁構造１０，２０，３０に形成された第１の流路空間１２，２２，３２及び第２の流路空間１４，２４，３４の構成についてより詳しく説明する。
【0025】
図２は、図１に示した構造体の図示ｘｚ平面と平行なＡ－Ａ線を通る平面に沿って切断した断面を示す図である。図３は、図１に示した構造体を、図示ｘｚ平面と平行な平面であって、図２に示した断面に対して図示ｙ方向に周期曲面の半周期分だけずらした位置における平面に沿って切断した断面を示す図である。
【0026】
最初に図２を参照すると、図２に示すｘｚ平面に沿った断面においては、本実施形態の構造体１のうち第１の周期曲面（本例ではＳｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）で形成された第１の隔壁構造１０において、複数の第１の流路１２ａと複数の第２の流路１４ａとがｘ軸方向及びｚ軸方向に互い違いに形成されている。これらの第１の流路１２ａは、互いに連通して複雑で入り組んだラビリンスを成す、第１の流体を通す第１の流路空間１２を形成している。また、これらの第２の流路１４ａは、互いに連通して複雑で入り組んだラビリンスを成す、第２の流体を通す第２の流路空間１４を形成している。
【0027】
また、第２の周期曲面（本例ではＧｙｒｏｉｄ曲面）で形成された第２の隔壁構造２０においては、それぞれｚ軸方向に延びる複数の第１の流路２２ａと複数の第２の流路２４ａとがｘ軸方向に互い違いに配置されるように形成されている。ここで図３を参照すると、図３に示す断面においては、それぞれｘ軸方向に延びる複数の第１の流路２２ａと複数の第２の流路２４ａとがｚ軸方向に互い違いに配置されるように形成されている。第２の隔壁構造２０においても、これらの第１の流路２２ａは、互いに連通して複雑で入り組んだラビリンスを成す、第１の流体を通す第１の流路空間２２を形成し、また、これらの第２の流路２４ａは、互いに連通して複雑で入り組んだラビリンスを成す、第２の流体を通す第２の流路空間２４を形成している。
【0028】
第３の隔壁構造３０においても、複数の第１の流路３２ａと複数の第２の流路３４ａとが互い違いに形成されている。第３の隔壁構造３０は、第１の隔壁構造１０と連続的に接続する図示左側部分から、第２の隔壁構造２０と連続的に接続する図示右側部分にかけて、第１の周期曲面（本例ではＳｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）の形状から第２の周期曲面（本例ではＧｙｒｏｉｄ曲面）の形状に連続的に形状が変化している。換言すれば、第３の隔壁構造３０は、図示左側の第１の隔壁構造１０と連続的に接続する境界面（第１の面）と、図示右側部分の第２の隔壁構造２０と連続的に接続する境界面（第２の面）とを有し、第１の面から第２の面にかけて、第１の周期曲面（本例ではＳｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）の形状から第２の周期曲面（本例ではＧｙｒｏｉｄ曲面）の形状に連続的に形状が変化する第２の周期曲面の形状を有している。これに伴い、第３の隔壁構造３０の第１の流路３２ａの形状は、第１の隔壁構造１０に接する図示左側の境界面部分では第１の周期曲面（本例ではＳｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）に基づいて形成される形状を有し、第２の隔壁構造２０に接する図示右側の境界面部分では第２の周期曲面（本例ではＧｙｒｏｉｄ曲面）に基づいて形成される形状を有しており、それらの中間部分では一方の形状から他方の形状に連続的に変化する形状を有している。第３の隔壁構造３０においても、これらの第１の流路３２ａは、互いに連通して複雑で入り組んだラビリンスを成す、第１の流体を通す第１の流路空間３２を形成し、また、これらの第２の流路３４ａは、互いに連通して複雑で入り組んだラビリンスを成す、第２の流体を通す第２の流路空間３４を形成している。
【0029】
図４（ａ）は図１に示した構造体の第１の流路空間に第１の流体を充填した状態を示す図であり、図４（ｂ）は図１に示した構造体の第２の流路空間に第２の流体を充填した状態を示す図である。図４（ａ）には、構造体１の各隔壁構造１０，２０，３０に形成された第１の流路空間１２，２２，３２が互いに連通して第１の流体が通ることが可能になっていることが示されている。また、図４（ｂ）には、構造体１の各隔壁構造１０，２０，３０に形成された第２の流路空間１４，２４，３４が互いに連通して第２の流体が通ることが可能になっていることが示されている。
【0030】
ここで、第１の周期曲面（本例ではＳｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）の形状から第２の周期曲面（本例ではＧｙｒｏｉｄ曲面）の形状に連続的に形状が変化する第３の周期曲面の形状を有する第３の隔壁構造３０を生成する手法について説明する。
【0031】
一般に、陰関数によって表現される曲面に厚みｔを持たせてシェル化させたとき、シェル化された陰関数は、
Ｓｈｅｌｌ（ｆ（ｘ，ｙ，ｚ），ｔ）＝｜ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）｜－ｔ
によって表現される。
Ｓｈｅｌｌ（ｆ（ｘ，ｙ，ｚ），ｔ）＝｜ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）｜－ｔ
によって表現される。
【0032】
また、２以上の陰関数の合成は、それぞれ下記のように表現される。
・２つの陰関数ｆ１（ｘ，ｙ，ｚ），ｆ２（ｘ，ｙ，ｚ）の合成
ｈ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｓ１ｆ１（ｘ，ｙ，ｚ）＋ｓ２ｆ２（ｘ，ｙ，ｚ）
ｓ１＋ｓ２＝１， ｓ１，ｓ２≧０
・３つの陰関数ｆ１（ｘ，ｙ，ｚ），ｆ２（ｘ，ｙ，ｚ），ｆ３（ｘ，ｙ，ｚ）の合成
ｈ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｓ１ｆ１（ｘ，ｙ，ｚ）＋ｓ２ｆ２（ｘ，ｙ，ｚ）＋ｓ３ｆ３（ｘ，ｙ，ｚ）
ｓ１＋ｓ２＋ｓ３＝１， ｓ１，ｓ２，ｓ３≧０
・ｎ個の陰関数ｆ１（ｘ，ｙ，ｚ），ｆ２（ｘ，ｙ，ｚ），・・・，ｆｎ（ｘ，ｙ，ｚ）の合成
ｈ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｓ１ｆ１（ｘ，ｙ，ｚ）＋ｓ２ｆ２（ｘ，ｙ，ｚ）＋・・・＋ｓｎｆｎ（ｘ，ｙ，ｚ）
ｓ１＋ｓ２＋・・・＋ｓｎ＝１， ｓ１，ｓ２，・・・，ｓｎ≧０
・２つの陰関数ｆ１（ｘ，ｙ，ｚ），ｆ２（ｘ，ｙ，ｚ）の合成
ｈ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｓ１ｆ１（ｘ，ｙ，ｚ）＋ｓ２ｆ２（ｘ，ｙ，ｚ）
ｓ１＋ｓ２＝１， ｓ１，ｓ２≧０
・３つの陰関数ｆ１（ｘ，ｙ，ｚ），ｆ２（ｘ，ｙ，ｚ），ｆ３（ｘ，ｙ，ｚ）の合成
ｈ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｓ１ｆ１（ｘ，ｙ，ｚ）＋ｓ２ｆ２（ｘ，ｙ，ｚ）＋ｓ３ｆ３（ｘ，ｙ，ｚ）
ｓ１＋ｓ２＋ｓ３＝１， ｓ１，ｓ２，ｓ３≧０
・ｎ個の陰関数ｆ１（ｘ，ｙ，ｚ），ｆ２（ｘ，ｙ，ｚ），・・・，ｆｎ（ｘ，ｙ，ｚ）の合成
ｈ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｓ１ｆ１（ｘ，ｙ，ｚ）＋ｓ２ｆ２（ｘ，ｙ，ｚ）＋・・・＋ｓｎｆｎ（ｘ，ｙ，ｚ）
ｓ１＋ｓ２＋・・・＋ｓｎ＝１， ｓ１，ｓ２，・・・，ｓｎ≧０
【0033】
次に、上記の第３の隔壁構造３０のように、第１の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）の形状から第２の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）の形状に連続的に形状が変化する場合について説明すると、シェル化したＳｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面及びＧｙｒｏｉｄ曲面の陰関数は、それぞれ、以下のように表現される。
Ｐｓｈｅｌｌ（ｘ，ｙ，ｚ）＝Ｓｈｅｌｌ（Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ），ｔ）
Ｇｓｈｅｌｌ（ｘ，ｙ，ｚ）＝Ｓｈｅｌｌ（Ｇ（ｘ，ｙ，ｚ），ｔ）
Ｐｓｈｅｌｌ（ｘ，ｙ，ｚ）＝Ｓｈｅｌｌ（Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ），ｔ）
Ｇｓｈｅｌｌ（ｘ，ｙ，ｚ）＝Ｓｈｅｌｌ（Ｇ（ｘ，ｙ，ｚ），ｔ）
【0034】
そして、図１等に示す座標系におけるｘ軸方向の位置ｘ（ｘｍｉｎ→ｘｍａｘ）においてＳｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面からＧｙｒｏｉｄ曲面へ連続的に変化する陰関数Ｍｉｘ（ｘ，ｙ，ｚ）は、一例として以下のように表現される。
Ｍｉｘ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（１－ｓ）Ｐｓｈｅｌｌ（ｘ，ｙ，ｚ）＋ｓＧｓｈｅｌｌ（ｘ，ｙ，ｚ）
ｓ＝（ｘ－ｘｍｉｎ）／（ｘｍａｘ－ｘｍｉｎ）
ただし、ｘｍｉｎはｘ軸上の第１の隔壁構造１０と第３の隔壁構造３０との接続位置を示し、ｘｍａｘはｘ軸上の第３の隔壁構造３０と第２の隔壁構造２０との接続位置を示す。
Ｍｉｘ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（１－ｓ）Ｐｓｈｅｌｌ（ｘ，ｙ，ｚ）＋ｓＧｓｈｅｌｌ（ｘ，ｙ，ｚ）
ｓ＝（ｘ－ｘｍｉｎ）／（ｘｍａｘ－ｘｍｉｎ）
ただし、ｘｍｉｎはｘ軸上の第１の隔壁構造１０と第３の隔壁構造３０との接続位置を示し、ｘｍａｘはｘ軸上の第３の隔壁構造３０と第２の隔壁構造２０との接続位置を示す。
【0035】
上記の陰関数Ｍｉｘ（ｘ，ｙ，ｚ）によれば、Ｐｓｈｅｌｌ（ｘ，ｙ，ｚ）とＧｓｈｅｌｌ（ｘ，ｙ，ｚ）との合成比Ｐｓｈｅｌｌ（ｘ，ｙ，ｚ）：Ｇｓｈｅｌｌ（ｘ，ｙ，ｚ）が、ｘ軸上の位置ｘｍｉｎにおける１：０からｘ軸上の位置ｘｍａｘにおける０：１へ一次関数的に連続的に変化することが理解できる。したがって、陰関数Ｍｉｘ（ｘ，ｙ，ｚ）に基づいて、第１の隔壁構造１０の第１の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）の形状から第２の隔壁構造２０の第２の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）の形状に連続的に変化する第３の周期曲面で構成される第３の隔壁構造３０を生成することができる。
【0036】
なお、ある周期曲面から他の周期曲面へ連続的に変化する曲面を表現する陰関数としては、上記のような一次関数の他にも、２次関数・３次関数等のｎ次関数、多項式関数、三角関数等を始めとする任意の関数を、単独であるいは任意に組み合わせて用いることができる。
【0037】
隔壁構造を構成する周期曲面の種類・形状が異なれば、それぞれの隔壁構造が形成する第１及び第２の流路の形状や流路径等も異なるため、隔壁構造を例えば熱交換器に用いた場合には、熱交換特性、圧力損失特性、耐圧特性等が異なることとなる。より具体的には、周期曲面を表現する陰関数に表れるＣｏｓ項とＳｉｎ項との積の次元がそれに基づいて形成される隔壁構造の流路径に関係しており、周期曲面を表現する陰関数に表れるＣｏｓ項とＳｉｎ項との積の次数が高くなるほど流路径が小さくなる。そのため、Ｃｏｓ項とＳｉｎ項との積の次数が低い陰関数で表現される周期曲面で構成される隔壁構造は流路径が比較的大きいことから流体流動性に優れ（圧力損失が少ない）、Ｃｏｓ項とＳｉｎ項との積の次数が高い陰関数で表現される周期曲面で構成される隔壁構造は流路径が比較的小さいことから隣接する２つの異なる流体間の熱伝達特性に優れる（熱交換効率が高い）といった、互いに異なる特性を有する。
【0038】
本実施形態の構造体１の例では、第１の隔壁構造１０は、Ｃｏｓ項とＳｉｎ項との積が１次式で表される第１の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）に基づいて構成されており流路径が比較的大きいことから、流体流動性に優れる（圧力損失が少ない）。一方、第２の隔壁構造２０は、Ｃｏｓ項とＳｉｎ項との積が２次式で表される第２の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）に基づいて構成されており流路径が比較的小さいことから、隣接する２つの異なる流体間の熱伝達特性に優れる（熱交換効率が高い）。そして、第３の隔壁構造３０は、第１の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）から第２の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）に連続的に変形する第３の周期曲面に基づいて、第１の隔壁構造１０と第２の隔壁構造２０との間を連続的に接続するように構成されている。したがって、本実施形態の構造体１は、これら３つの異なる周期国面に基づいた隔壁構造１０，２０，３０毎に異なる特性を備えている。
【0039】
そのため、一例として、図１等に示す構造体１の第１の隔壁構造１０の図示左側の端面から第１の流路空間１２内に第１の流体を流入させ、第１の隔壁構造１０から第３の隔壁構造３０、さらには第２の隔壁構造２０を通して、第２の隔壁構造２０の図示右側の端面から流出させる場合には、流体の入口領域では圧力損失を抑える一方で、出口領域に向かうに連れて熱交換効率を高めるといったように、構造体１の熱交換特性に分布及び勾配の幅を持たせることができる。
【0040】
特に、第３の隔壁構造３０は、第１の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）から第２の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）に連続的に変形する第３の周期曲面に基づいて、第１の隔壁構造１０と第２の隔壁構造２０との間を連続的に接続するように構成されているので、第３の隔壁構造３０の内部において流路の種類・形状、流路径が次第に変化することから、第３の隔壁構造３０内部における特性（例えば熱交換器の場合には、圧力損失、熱伝達率、耐圧、比重等の各種特性）を変化させることができる。さらに、上記のように構成された第３の隔壁構造３０は、形状が次第に変化する方向（図示ｘ軸方向）に対して直交する方向（ｙ軸・ｚ軸方向）においては周期性を維持した状態に形成されるので、熱交換器に用いられる場合の単位構造としての各種性能を算出しやすいという利点がある。
【0041】
［変形例］
次に、本実施形態の構造体１の変形例について説明する。
次に、本実施形態の構造体１の変形例について説明する。
【0042】
＜第１の変形例＞
図５は、本開示の一実施形態に係る構造体の第１の変形例を示す斜視図である。また、図６（ａ）は図５に示した構造体の第１の流路空間に第１の流体を充填した状態を示す図であり、図５（ｂ）は図５に示した構造体の第２の流路空間に第２の流体を充填した状態を示す図である。
図５は、本開示の一実施形態に係る構造体の第１の変形例を示す斜視図である。また、図６（ａ）は図５に示した構造体の第１の流路空間に第１の流体を充填した状態を示す図であり、図５（ｂ）は図５に示した構造体の第２の流路空間に第２の流体を充填した状態を示す図である。
【0043】
本変形例に示す構造体１Ａは、図示左側のｙｚ面に沿った第１の面における第１の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）の形状から、構造体１Ａの中央部における図示右側のｙｚ面に沿った第２の面における第２の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）の形状に連続的に形状が変化する周期曲面に基づいて形成された第１の部分４０ａと、上記第２の面における第２の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）の形状から、図示右側のｙｚ面に沿った第３の面における第３の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面）の形状に連続的に形状が変化する周期曲面に基づいて形成された第２の部分４０ｂとを有する隔壁構造４０で形成されている。上記の第２の面は第１の部分４０ａと第２の部分４０ｂとの境界面である。隔壁構造４０は、第１の流体を通す複数の第１の流路が互いに連通して形成される第１の流路空間４２と、第２の流体を通す複数の第２の流路が互いに連通して形成される第２の流路空間４４とを形成している。
【0044】
図６（ａ）には、隔壁構造４０の第１の流路空間４２が連通して第１の流体が通ることが可能になっていることが示されている。また、図６（ｂ）には、隔壁構造４０の第２の流路空間４４が連通して第２の流体が通ることが可能になっていることが示されている。
【0045】
本変形例の構造体１Ａにおける隔壁構造４０も、上述した手法を用いて構成することができる。なお、ＴＰＭＳであるＳｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面は下記の陰関数Ｄ（ｘ，ｙ，ｚ）によって表現される。
Ｄ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｓｉｎ（ｘ）ｓｉｎ（ｙ）ｓｉｎ（ｚ）＋ｃｏｓ（ｘ）ｃｏｓ（ｙ）ｃｏｓ（ｚ）
Ｄ（ｘ，ｙ，ｚ）＝ｓｉｎ（ｘ）ｓｉｎ（ｙ）ｓｉｎ（ｚ）＋ｃｏｓ（ｘ）ｃｏｓ（ｙ）ｃｏｓ（ｚ）
【0046】
上記の陰関数Ｄ（ｘ，ｙ，ｚ）によって表現されるように、隔壁構造４０の第２の部分４０ｂの図示右側の端面は、Ｃｏｓ項とＳｉｎ項との積が３次式で表される第３の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面）に基づいて構成されている。したがって、隔壁構造４０の第２の部分４０ｂの図示右側の部分では、Ｃｏｓ項とＳｉｎ項との積が２次式で表される第２の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）に基づいて構成された隔壁構造４０の第２の部分４０ｂの図示左側部分の流路径よりもさらに流路径が小さくなることから、隔壁構造４０の第２の部分４０ｂの図示左側部分よりもさらに熱伝達特性に優れる（熱交換効率がさらに高い）。
【0047】
本変形例による構造体１Ａは、図１等に示す構造体１の第１の隔壁構造１０（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面：１次式）の一番大きい流路径の流路と、第２の隔壁構造２０（Ｇｙｒｏｉｄ曲面：２次式）の２番目に大きい流路径の流路とに加えて、Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面（３次式）に基づいて形成される３番目に大きい流路径の流路を備えるので、流路径の大きさが３段階に変化することとなり、一番大きい流路径と一番小さい流路径との比をより大きくして、構造体１Ａ内における熱交換に関する特性の分布・勾配の幅をより大きくすることができる。
【0048】
【0049】
図１～図３に示した構造体１及び図５に示した構造体１Ａの各隔壁構造は、単位ユニットサイズにおける周期曲面の繰り返し数が同じとなるように構成されている。より具体的には、いずれの隔壁構造も、単位ユニットサイズにおける周期曲面の繰り返し数が１周期となるように構成されている。これに対し本変形例は、単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が異なる２以上の周期曲面を連続的に変化させて形成された隔壁構造を含む構造体１Ｂを提供する。
【0050】
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す本変形例の構造体１Ｂは、図示左側のｙｚ面に沿う端面（第１の面）から図示ｘ軸に沿って第１の面と平行に位置する第２の面にかけて、単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が１周期の第１の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面）の形状から単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が２周期の第２の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）の形状に連続的に変形する周期曲面に基づいて形成された第１の部分５０ａと、第２の面から図示ｘ軸に沿って第２の面と平行に位置する第３の面にかけて、単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が２周期の第２の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）の形状から単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が２周期の第３の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面）の形状に連続的に変形する周期曲面に基づいて形成されたに第２の部分５０ｂと、第３の面から図示ｘ軸に沿って第３の面と平行に位置する第４の面にかけて、単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が２周期の第３の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面）の形状から単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が４周期の第４の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）の形状に連続的に変形する周期曲面に基づいて形成された第３の部分５０ｃと、第４の面から図示ｘ軸に沿って第４の面と平行に位置する第５の面（図示右側の端面）にかけて、単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が４周期の第４の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）の形状から単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が４周期の第５の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面）の形状に連続的に変形する周期曲面に基づいて形成された第４の部分５０ｄとを有する隔壁構造５０で形成されている。ここで、上記の第２の面は第１の部分５０ａと第２の部分５０ｂとの境界面であり、第３の面は第２の部分５０ｂと第３の部分５０ｃとの境界面であり、第４の面は第３の部分５０ｃと第４の部分５０ｄとの境界面である。隔壁構造５０は、第１の流体を通す複数の第１の流路が互いに連通して形成される第１の流路空間５２と、第２の流体を通す複数の第２の流路が互いに連通して形成される第２の流路空間５４とを形成している。
【0051】
隔壁構造によって形成される２つの流路の流路径は、単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が小さいほど大きく、周期繰り返し数が大きいほど小さくなる。また、隔壁構造によって形成される２つの流路の流路径は、流路を形成する周期曲面を表す陰関数におけるＣｏｓ項とＳｉｎ項との積の次数が高いほど小さくなる。そのため、本変形例の構造体１Ｂでは、隔壁構造５０の、単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が１周期の第１の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面）の形状から単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が２周期の第２の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）の形状に変形する第１の部分５０ａにおける流路径が一番大きく、単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が１周期の第４の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）の形状から単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が１周期の第５の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面）の形状に変形する第４の部分５０ｄにおける流路径が一番小さい。したがって、隔壁構造５０によって形成される２つの流路の流路径は、第１の部分５０ａから第４の部分５０ｄに向かうに連れて次第に小さくなる。
【0052】
このように、本変形例の構造体１Ｂの隔壁構造５０は、互いに異なる周期曲面を、単位ユニットサイズにおける周期繰り返し数が次第に多くなるように連続的に変化させるようにして形成されているので、隔壁構造５０によって形成される２つの流路の一方の端部（図５の図示左側）における流路径と、他方の端部（図５の図示右側）における流路径との比をより大きくすることができる。これにより、構造体１Ｂの内部における熱交換特性の分布・勾配の幅をより大きくすることが可能となる。
【0053】
＜第３の変形例＞
図８は、本開示の一実施形態の第３の変形例に係る構造体を一部破断した状態で示す正面図である。図９は図８に示した構造体の斜視図であり、図１０は図８に示した構造体の全体を示す斜視図である。
図８は、本開示の一実施形態の第３の変形例に係る構造体を一部破断した状態で示す正面図である。図９は図８に示した構造体の斜視図であり、図１０は図８に示した構造体の全体を示す斜視図である。
【0054】
図８に示すように、本変形例における構造体１Ｃは、図示左側のｙｚ面に沿う端面（第１の面）から図示ｘ軸に沿って第１の面と平行に位置する第２の面にかけて、第１の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）の形状から第２の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）の形状に連続的に変形する周期曲面に基づいて形成された第１の部分６０ａと、第２の面から図示ｘ軸に沿って第２の面と平行に位置する第３の面にかけて、第２の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）の形状から第３の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面）の形状に変形する周期曲面に基づいて形成された第２の部分６０ｂと、第３の面から図示ｘ軸に沿って第３の面と平行に位置する第４の面との間に、第３の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面）に基づいて形成された第３の部分６０ｃと、第４の面から図示ｘ軸に沿って第４の面と平行に位置する第５の面にかけて、第３の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面）の形状から第４の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）の形状に連続的に変形する周期曲面に基づいて形成された第４の部分６０ｄと、第５の面から図示ｘ軸に沿って第５の面と平行に位置する第６の面（図示右側の端面）にかけて、第４の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）の形状から第５の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）の形状に連続的に変形する周期曲面に基づいて形成された第５の部分６０ｅとを有する隔壁構造６０を備えている。ここで、上記の第２の面は第１の部分６０ａと第２の部分６０ｂとの境界面であり、第３の面は第２の部分６０ｂと第３の部分６０ｃとの境界面であり、第４の面は第３の部分６０ｃと第４の部分６０ｄとの境界面であり、第５の面は第４の部分６０ｄと第５の部分６０ｅとの境界面である。
【0055】
隔壁構造６０は、第１の流体を通す複数の第１の流路が互いに連通して形成される第１の流路空間６２と、第２の流体を通す複数の第２の流路が互いに連通して形成される第２の流路空間６４とを形成している。第１の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）、第２の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）、第３の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面）、第４の周期曲面（Ｇｙｒｏｉｄ曲面）、第５の周期曲面（Ｓｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面）のＣｏｓ項とＳｉｎ項との積の次数は、それぞれ、１次、２次、３次、２次、１次であるので、隔壁構造６０が形成する第１及び第２の流路の流路径は、第１の部分６０ａから第３の部分６０ｃに向かうに連れて次第に小さくなり、第３の部分６０ｃから第５の部分６０ｅに向かうに連れて次第に大きくなる。
【0056】
図８及び図９に加えて図１０を参照すると、構造体１Ｃはさらに、隔壁構造６０を収容する空間を形成する周囲壁面６６を有する。周囲壁面６６は、隔壁構造６０の図示ｚｘ平面に沿った両面全体と、図示ｘｙ平面に沿った下側面の全体及び上側面の一部とに接している。周囲壁面６６が隔壁構造６０に接する部分では、隔壁構造６０の第１及び第２の流路の端部が周囲壁面６６によって閉じられている。
【0057】
周囲壁面６６は、隔壁構造６０の図示左右側の端部との間にそれぞれ第１及び第２の空間６６ａ，６６ｂを形成している。第１の空間６６ａには隔壁構造６０の第１の部分６０ａの図示左側面が露出し、第２の空間６６ｂには隔壁構造６０の第５の部分６０ｅの図示右側面が露出している。第１の部分６０ａの図示左側面においては、各々の第２の流路の開口部が閉じるように形成され、第５の部分６０ｅの図示右側面においては、各々の第２の流路の開口部が閉じるように形成されている。周囲壁面６６の第１及び第２の空間６６ａ，６６ｂを形成する部分には、それぞれ、第１及び第２の開口部６２ａ，６２ｂが設けられている。
【0058】
また、周囲壁面６６は、隔壁構造６０の図示上側に第３及び第４の空間６６ｃ，６６ｄを形成している。第３の空間６６ｃには隔壁構造６０の第１及び第２の部分６０ａ，６０ｂの一部が露出し、第４の空間６６ｄには隔壁構造６０の第４及び第５の部分６０ｄ，６０ｅの一部が露出している。第３の空間６６ｃに露出している第１及び第２の部分６０ａ，６０ｂの一部においては、各々の第１の流路の開口部が閉じるように形成され、第４の空間６６ｄに露出している第４及び第５の部分６０ｄ，６０ｅの一部においては、各々の第１の流路の開口部が閉じるように形成されている。周囲壁面６６の第３及び第４の空間６６ｃ，６６ｄを形成する部分には、それぞれ、第３及び第４の開口部６４ａ，６４ｂが設けられている。
【0059】
このように構成された構造体１Ｃによれば、例えば、第１の開口部６２ａから構造体１Ｃ内に第１の流体を流入させると、第１の流体は第１の空間６６ａを経て隔壁構造６０の第１の部分６０ａの図示左側面において開口している各第１の流路から隔壁構造６０内に流入し、隔壁構造６０内の第１の部分６０ａから第５の部分６０ｅにわたって連通している第１の流路空間６２を通って、隔壁構造６０の第５の部分６０ｅの図示右側面から第１の空間６６ｂ内に流れ出て、最後に第２の開口部６２ｂから構造体１Ｃの外部に流出する。一方、第３の開口部６４ａから構造体１Ｃ内に第２の流体を流入させると、第１の流体は第３の空間６６ｃを経て、第３の空間６６ｃに露出している隔壁構造６０の第１及び第２の部分６０ａ，６０ｂの一部の図示上側面において開口している各第２の流路から隔壁構造６０内に流入し、隔壁構造６０内の第１の部分６０ａから第５の部分６０ｅにわたって連通している第２の流路空間６４を通って、第４の空間６６ｄに露出している隔壁構造６０の第４及び第５の部分６０ｄ，６０ｅの一部の図示上側面から第４の空間６６ｄ内に流れ出て、最後に第４の開口部６２ｄから構造体１Ｃの外部に流出する。なお、第１及び第２の流体をそれぞれ上記とは逆方向に流しても良いし、各流路を流す第１及び第２の流体を入れ替えてもよい。
【0060】
第１の流路空間６２に流れる第１の流体と、第２の流路空間６４を流れる第２の流体とに温度差がある場合、一方の流体が有する熱が、各流路空間６２，６４を隔てる隔壁構造６０の壁を伝導して、他方の流体へ伝達する。これにより、一方の流体が他方の流体によって加熱され、逆に他方の流体が一方の流体によって冷却される熱交換が行われる。このように、本変形例の構造体１Ｃは熱交換の用途として機能し得る。本変形例の構造体１Ｃは、例えば、各種工業用の熱交換器や、航空エンジン、発電プラント等で用いられる熱交換器にも適用可能である。
【0061】
隔壁構造６０の第１及び第５の部分６０ａ，６０ｅは、Ｃｏｓ項とＳｉｎ項との積が１次式で表されるＳｃｈｗａｒｚ・Ｐ曲面から２次式で表されるＧｙｒｏｉｄ曲面に変形する部分であり、それによって形成される第１及び第２の流路の流路径は比較的大きい。そのため、特に、第１及び第３の空間６６ａ，６６ｃから隔壁構造６０内に流体が流入する際の圧力損失を抑えることができる。
【0062】
一方、隔壁構造６０の第３の部分６０ｃは、Ｃｏｓ項とＳｉｎ項との積が３次式で表されるＳｃｈｗａｒｚ・Ｄ曲面に基づいて形成されており、それによって形成される第１及び第２の流路の流路径は比較的小さいため、第１及び第２の流体との熱伝達特性を高めることができる。
【0063】
このように、本変形例の構造体１Ｃは、複数の異なる周期曲面の間で連続的に変形する周期曲面に基づいて形成された隔壁構造６０で構成されているので、隔壁構造６０内に熱交換に関する各種特性の分布・勾配の幅を持たせることができる。
【0064】
本実施形態及び各変形例の構造体の一部又は全部は、例えば、付加製造技術を用いて樹脂材料もしくは金属材料等によって形成することが可能である。付加製造技術としては、一例として、３Ｄ印刷技術、光硬化性樹脂を用いた光造形技術等を用いることができる。ただし、本実施形態の構造体の製造に付加製造技術を用いることは必須ではなく、構造体が他の製造技術（例えば、切削、モールド成形、射出成形、粉末圧縮成形、レーザー加工等）で製造できる形状である場合には、付加製造技術以外のこれらの製造技術を用いて製造してもよい。
【0065】
以上、開示の実施形態及び変形例を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態及び変形例は、請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本開示の実施形態及び変形例の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本開示の技術的範囲に含まれ得る。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2022-04-27
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の第１の流路が互いに連通して形成される第１の流路空間と、複数の第２の流路が互いに連通して形成される第２の流路空間とを互いに隔てた状態で形成する隔壁構造を有する構造体。