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公開番号2021196125
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211227
出願番号2020103783
出願日20200616
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、熱交換媒体の流通経路を切り替えることを必要とせずに、熱源の熱が伝えられる伝熱部から熱交換媒体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】第1固体冷却部材21は弾性熱量効果を発現するものであり、第1弛緩状態とその第1弛緩状態に比して弾性歪みが大きい第1負荷状態との間で繰り返し変形させられる。そして、第1固体冷却部材21は、第1弛緩状態では第1伝熱部161に接触してその第1伝熱部161と熱交換する。その一方で、第1固体冷却部材21は、第1負荷状態では、第1固体冷却部材21が第1弛緩状態から弾性変形させられることに伴って第1伝熱部161から離れると共に、第1固体冷却部材21まわりに流通する熱交換媒体である周囲媒体と熱交換する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
熱源(12)から熱が伝えられる第1伝熱部(161、17)と、
第1弛緩状態と該第1弛緩状態に比して弾性歪みが大きい第1負荷状態との間で繰り返し変形させられ、弾性熱量効果を発現する第1固体冷却部材(21)とを備え、
前記第1固体冷却部材は、前記第1弛緩状態では前記第1伝熱部に接触し該第1伝熱部と熱交換する一方で、前記第1負荷状態では、前記第1固体冷却部材が前記第1弛緩状態から弾性変形させられることに伴って前記第1伝熱部から離れると共に、前記第1固体冷却部材まわりに流通する周囲媒体と熱交換する、熱交換装置。
続きを表示(約 1,700 文字)【請求項2】
前記熱源から熱が伝えられる第2伝熱部(162)と、
第2弛緩状態と該第2弛緩状態に比して弾性歪みが大きい第2負荷状態との間で繰り返し変形させられ、弾性熱量効果を発現する第2固体冷却部材(22)とを備え、
前記第2固体冷却部材は、前記第2弛緩状態では前記第2伝熱部に接触し該第2伝熱部と熱交換する一方で、前記第2負荷状態では、前記第2固体冷却部材が前記第2弛緩状態から弾性変形させられることに伴って前記第2伝熱部から離れると共に、前記第2固体冷却部材まわりに流通する前記周囲媒体と熱交換し、
前記第1固体冷却部材が前記第1弛緩状態になると前記第2固体冷却部材は前記第2負荷状態になり、
前記第1固体冷却部材が前記第1負荷状態になると前記第2固体冷却部材は前記第2弛緩状態になる、請求項1に記載の熱交換装置。
【請求項3】
前記第1固体冷却部材と前記第2固体冷却部材との間に配置された連結部(23)を備え、
前記第1固体冷却部材と前記連結部と前記第2固体冷却部材は、前記第1固体冷却部材、前記連結部、前記第2固体冷却部材の順で部材連結方向(D3)に直列に連結され、
前記連結部が前記部材連結方向に振動させられることによって、前記第1固体冷却部材は前記第1弛緩状態と前記第1負荷状態との間で繰り返し変形させられると共に、前記第2固体冷却部材は前記第2弛緩状態と前記第2負荷状態との間で繰り返し変形させられる、請求項2に記載の熱交換装置。
【請求項4】
前記第1固体冷却部材と前記第2固体冷却部材との間に配置され、前記第1固体冷却部材と前記第2固体冷却部材とに連結された連結部(23)を備え、
前記第1固体冷却部材と前記連結部と前記第2固体冷却部材は作動ユニット(20、20a、20b)を構成し、該作動ユニットは複数設けられ、
前記第1伝熱部(161)と前記第2伝熱部は連結伝熱部(16)を構成し、該連結伝熱部は複数設けられ、
それぞれの前記作動ユニットにおいて、前記第1固体冷却部材は前記連結部に対し部材連結方向(D3)の一方側に配置され、前記第2固体冷却部材は前記連結部に対し前記部材連結方向の他方側に配置され、
前記連結部が所定の中立位置に対し前記部材連結方向の前記一方側へ変位させられることで、前記第1固体冷却部材は前記第1弛緩状態になると共に前記第2固体冷却部材は前記第2負荷状態になり、
前記連結部が前記中立位置に対し前記部材連結方向の前記他方側へ変位させられることで、前記第1固体冷却部材は前記第1負荷状態になると共に前記第2固体冷却部材は前記第2弛緩状態になり、
複数の前記作動ユニットと複数の前記連結伝熱部は、前記部材連結方向に交差する並び方向(D2)へ交互に並んで配置され、
互いに隣り合う前記作動ユニット同士のうち一方の前記作動ユニット(20a)に含まれる前記連結部と他方の前記作動ユニット(20b)に含まれる前記連結部とが互いに逆向きに動くように、複数の前記作動ユニットに含まれる前記連結部はそれぞれ前記部材連結方向に振動させられる、請求項2に記載の熱交換装置。
【請求項5】
前記第1固体冷却部材は、外乱振動が伝達されることによって、前記第1弛緩状態と前記第1負荷状態との間で繰り返し変形させられる、請求項1ないし4のいずれか1つに記載の熱交換装置。
【請求項6】
前記第1固体冷却部材まわりに前記周囲媒体を流通させる流体機械(26)の振動が、前記外乱振動として前記第1固体冷却部材へ伝達される、請求項5に記載の熱交換装置。
【請求項7】
輸送機器に搭載される熱交換装置であって、
前記輸送機器の振動(Sm)が、前記外乱振動として前記第1固体冷却部材へ伝達される、請求項5に記載の熱交換装置。
【請求項8】
前記第1固体冷却部材は、共振させられることによって、前記第1弛緩状態と前記第1負荷状態との間で繰り返し変形させられる、請求項1ないし7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 1,600 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、熱源の熱が伝えられる伝熱部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、伝熱部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。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、熱交換媒体の流通経路を切り替えることを必要とせずに、熱源の熱が伝えられる伝熱部から熱交換媒体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、
熱源(12)から熱が伝えられる第1伝熱部(161、17)と、
第1弛緩状態とその第1弛緩状態に比して弾性歪みが大きい第1負荷状態との間で繰り返し変形させられ、弾性熱量効果を発現する第1固体冷却部材(21)とを備え、
第1固体冷却部材は、第1弛緩状態では第1伝熱部に接触しその第1伝熱部と熱交換する一方で、第1負荷状態では、第1固体冷却部材が第1弛緩状態から弾性変形させられることに伴って第1伝熱部から離れると共に、第1固体冷却部材まわりに流通する周囲媒体と熱交換する。
【0010】
このようにすれば、例えば第1固体冷却部材が第1弛緩状態とされ吸熱する場合には、第1伝熱部に接触しているので、周囲媒体が第1固体冷却部材まわりに流通していても、第1固体冷却部材は、周囲媒体と熱交換するよりも第1伝熱部と熱交換しやすくなる。そして、第1固体冷却部材が第1負荷状態とされ放熱する場合には、第1伝熱部から離れているので、第1固体冷却部材は第1伝熱部と熱交換し難く、その一方で、第1固体冷却部材まわりに流通する周囲媒体と熱交換しやすくなる。
(【0011】以降は省略されています)

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