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公開番号2021196064
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211227
出願番号2020100029
出願日20200609
発明の名称熱交換装置
出願人株式会社デンソー
代理人特許業務法人ゆうあい特許事務所
主分類F25B 23/00 20060101AFI20211129BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】弾性熱量効果を発現する固体冷却部材を備えた熱交換装置において、熱交換媒体としての流体の流通経路を切り替えることを必要とせずに、冷却空間から放熱空間へ熱を移動させるヒートポンプの作動を実現する。
【解決手段】固体冷却部材18は、弾性歪みの増減を繰り返すように変形させられ、弾性熱量効果を発現する。第1熱交換部30は、第1吹出部20から第1流体を受けることで、その第1流体を受けない場合に比して、固体冷却部材18と冷却空間12内の空気との熱交換を促進する。第2熱交換部32は、第2吹出部26から第2流体を受けることで、その第2流体を受けない場合に比して、固体冷却部材18と放熱空間14内の空気との熱交換を促進する。そして、固体冷却部材18の弾性歪みが増すほど、第1ピストン部202が第1流体室201aの容積を拡大すると共に第2ピストン部262が第2流体室261aの容積を縮小する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
弾性歪みの増減を繰り返すように変形させられ、弾性熱量効果を発現する固体冷却部材(18)と、
第1流体室(201a)の容積を変化させる第1可動部(202)を有し、該第1可動部によって前記第1流体室の容積を縮小させることで前記第1流体室から第1流体を吹き出す第1吹出部(20)と、
第2流体室(261a)の容積を変化させる第2可動部(262)を有し、該第2可動部によって前記第2流体室の容積を縮小させることで前記第2流体室から第2流体を吹き出す第2吹出部(26)と、
前記第1吹出部が吹き出した前記第1流体を受けるように配置されており、前記第1吹出部から前記第1流体を受けることで、該第1流体を受けない場合に比して、前記固体冷却部材と冷却空間(12)内の流体との熱交換を促進する第1熱交換部(30)と、
前記第2吹出部が吹き出した前記第2流体を受けるように配置されており、前記第2吹出部から前記第2流体を受けることで、該第2流体を受けない場合に比して、前記固体冷却部材と放熱空間(14)内の流体との熱交換を促進する第2熱交換部(32)とを備え、
前記固体冷却部材の弾性歪みが増すほど前記第1可動部が前記第1流体室の容積を拡大すると共に前記第2可動部が前記第2流体室の容積を縮小するように、前記固体冷却部材と前記第1可動部と前記第2可動部は互いに連結されている、熱交換装置。
続きを表示(約 480 文字)【請求項2】
前記第1可動部は、往復運動をすることにより前記第1流体室の容積を増減させ、
前記第2可動部は、往復運動をすることにより前記第2流体室の容積を増減させ、
前記第1可動部と前記第2可動部と前記固体冷却部材とが共振させられることにより、前記固体冷却部材は、該固体冷却部材の弾性歪みの増減を繰り返す、請求項1に記載の熱交換装置。
【請求項3】
前記第1可動部と前記第2可動部と前記固体冷却部材は、外部から外乱振動が伝達されることによって共振させられる、請求項2に記載の熱交換装置。
【請求項4】
前記第1熱交換部と前記第2熱交換部は前記固体冷却部材と同じ材料で構成され、
前記第1熱交換部と前記第2熱交換部と前記固体冷却部材は、単一の部品を構成している、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の熱交換装置。
【請求項5】
前記固体冷却部材のせん断変形が繰り返されることで、前記固体冷却部材の弾性歪みの増減が繰り返される、請求項1ないし4のいずれか1つに記載の熱交換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、弾性熱量効果を発現する固体冷却部材を利用した熱交換装置に関するものである。
続きを表示(約 2,100 文字)【背景技術】
【0002】
この種の熱交換装置として、例えば特許文献1に記載された冷却システムが従来から知られている。この特許文献1に記載された冷却システムは、弾性熱量効果を発現する固体冷却部材としての2つの冷媒集合と、その2つの冷媒集合へ弾性歪みを与える負荷十字部材とを備えている。
【0003】
負荷十字部材は、所定の部材往復方向へ往復運動する。2つの冷媒集合のうちの一方である第1冷媒集合は、負荷十字部材に対し部材往復方向の一方側に設けられ、2つの冷媒集合のうちの他方である第2冷媒集合は、負荷十字部材に対し部材往復方向の他方側に設けられている。
【0004】
例えば、負荷十字部材が部材往復方向の他方側のストローク端から一方側のストローク端へ移動すると、第1冷媒集合は圧縮変形させられ、オーステナイトからマルテンサイトへと変態すると共に潜熱を放出する。それと同時に、第2冷媒集合は弛緩され、マルテンサイトからオーステナイトへと変態すると共に潜熱を吸収する。
【0005】
逆に、負荷十字部材が部材往復方向の一方側のストローク端から他方側のストローク端へ移動すると、第1冷媒集合は弛緩され、マルテンサイトからオーステナイトへと変態すると共に潜熱を吸収する。それと同時に、第2冷媒集合は圧縮変形させられ、オーステナイトからマルテンサイトへと変態すると共に潜熱を放出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特許第5927580号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1の冷却システムでは、第1冷媒集合と第2冷媒集合とが吸熱と放熱とを互い違いに繰り返すので、冷却システムのうちの高温部分と低温部分とが交互に入れ替わる。例えば、冷却したい対象の冷却空間を熱交換媒体で冷却しようとした場合、その熱交換媒体は冷却システムの低温部分で常に冷却される必要がある。そのため、冷却システムにおいて高温部分と低温部分との入れ替わりに同期して、冷却空間を冷却するための熱交換媒体の流通経路を切り替える必要が生じる。なお、加熱したい対象の加熱空間を熱交換媒体で加熱する場合も、これと同様に、熱交換媒体の流通経路を切り替える必要が生じる。発明者らの詳細な検討の結果、以上のようなことが見出された。
【0008】
本発明は上記点に鑑みて、弾性熱量効果を発現する固体冷却部材を備えた熱交換装置において、上記熱交換媒体としての流体の流通経路を切り替えることを必要とせずに、冷却空間から放熱空間へ熱を移動させるヒートポンプの作動を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の熱交換装置は、
弾性歪みの増減を繰り返すように変形させられ、弾性熱量効果を発現する固体冷却部材(18)と、
第1流体室(201a)の容積を変化させる第1可動部(202)を有し、その第1可動部によって第1流体室の容積を縮小させることで第1流体室から第1流体を吹き出す第1吹出部(20)と、
第2流体室(261a)の容積を変化させる第2可動部(262)を有し、その第2可動部によって第2流体室の容積を縮小させることで第2流体室から第2流体を吹き出す第2吹出部(26)と、
第1吹出部が吹き出した第1流体を受けるように配置されており、第1吹出部から第1流体を受けることで、その第1流体を受けない場合に比して、固体冷却部材と冷却空間(12)内の流体との熱交換を促進する第1熱交換部(30)と、
第2吹出部が吹き出した第2流体を受けるように配置されており、第2吹出部から第2流体を受けることで、その第2流体を受けない場合に比して、固体冷却部材と放熱空間(14)内の流体との熱交換を促進する第2熱交換部(32)とを備え、
固体冷却部材の弾性歪みが増すほど第1可動部が第1流体室の容積を拡大すると共に第2可動部が第2流体室の容積を縮小するように、固体冷却部材と第1可動部と第2可動部は互いに連結されている。
【0010】
このようにすれば、固体冷却部材が弾性歪み減少に伴い吸熱する際には、第1熱交換部を介した固体冷却部材と冷却空間内の流体との間の熱交換が促進される。その一方で、固体冷却部材が弾性歪み増大に伴い放熱する際には、第2熱交換部を介した固体冷却部材と放熱空間内の流体との間の熱交換が促進される。従って、固体冷却部材の弾性歪みの増減が繰り返されることに伴い、冷却空間から固体冷却部材への熱移動と、固体冷却部材から放熱空間への熱移動とが交互に行われることになる。そのため、第1および第2流体の流通経路を切り替えることを必要とせずに、冷却空間から放熱空間へ熱を移動させるヒートポンプの作動を実現することが可能である。
(【0011】以降は省略されています)

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