JP2002243304A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JP2002243304A JP2002243304A JP2001122353A JP2001122353A JP2002243304A JP 2002243304 A JP2002243304 A JP 2002243304A JP 2001122353 A JP2001122353 A JP 2001122353A JP 2001122353 A JP2001122353 A JP 2001122353A JP 2002243304 A JP2002243304 A JP 2002243304A
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- cooling
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- heat exchanger
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 熱交換効率の優れた熱交換器を提供する。
【解決手段】 被熱交換物を冷却する熱交換部を備えた
熱交換器１０において、吸熱面及び放熱面を有し吸熱面
から吸熱して発電する熱電発電素子１２と冷却面及び放
熱面を有し通電して冷却面を冷却する熱電冷却素子１４
と熱電発電素子及び熱電冷却素子を冷却するファン１６
とを備え、熱交換部に吸熱面側を配置した熱電発電素子
の発生する電流を、熱交換部に冷却面側を配置した熱電
冷却素子に通電するように電気接続すると共にファン１
６で熱電発電素子及び熱電冷却素子の放熱面を冷却する
ことによって熱交換部を冷却する構成としている。
熱交換器１０において、吸熱面及び放熱面を有し吸熱面
から吸熱して発電する熱電発電素子１２と冷却面及び放
熱面を有し通電して冷却面を冷却する熱電冷却素子１４
と熱電発電素子及び熱電冷却素子を冷却するファン１６
とを備え、熱交換部に吸熱面側を配置した熱電発電素子
の発生する電流を、熱交換部に冷却面側を配置した熱電
冷却素子に通電するように電気接続すると共にファン１
６で熱電発電素子及び熱電冷却素子の放熱面を冷却する
ことによって熱交換部を冷却する構成としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】エンジンを冷却する冷却水は、エンジン
が駆動するファンによる風で冷却される場合が多い。エ
ンジン駆動のファンによる冷却装置の一例を図７に示
す。図７（ａ）の側面図に示すように、エンジン１の駆
動するファン２の前方に熱交換部３が設けてあり、エン
ジン１の前上部からエンジン１の熱を吸収した冷却水が
熱交換部３に流入する。熱交換部３は、図７（ｂ）の正
面図に示すように矩形のものが多く、上部から下部にわ
たって内部に冷却水が通過する複数のコアが設けてあ
る。ファン２が回転して熱交換部３の前方から風を吸い
込み、熱交換部３を通過することによりコア内を流れる
冷却水が冷却される。冷却された冷却水はエンジン１の
前下部からエンジン１に流入する。
が駆動するファンによる風で冷却される場合が多い。エ
ンジン駆動のファンによる冷却装置の一例を図７に示
す。図７（ａ）の側面図に示すように、エンジン１の駆
動するファン２の前方に熱交換部３が設けてあり、エン
ジン１の前上部からエンジン１の熱を吸収した冷却水が
熱交換部３に流入する。熱交換部３は、図７（ｂ）の正
面図に示すように矩形のものが多く、上部から下部にわ
たって内部に冷却水が通過する複数のコアが設けてあ
る。ファン２が回転して熱交換部３の前方から風を吸い
込み、熱交換部３を通過することによりコア内を流れる
冷却水が冷却される。冷却された冷却水はエンジン１の
前下部からエンジン１に流入する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような熱交換器には下記のような問題がある。熱交換部
３は、矩形に製作されているが、風は、図７（ｂ）に示
すように、熱交換部３の中央部の円形で示す領域を通過
するので、熱交換部３コーナー部を流れる冷却水は冷却
されにくく、熱交換効率がよくないという問題がある。
ような熱交換器には下記のような問題がある。熱交換部
３は、矩形に製作されているが、風は、図７（ｂ）に示
すように、熱交換部３の中央部の円形で示す領域を通過
するので、熱交換部３コーナー部を流れる冷却水は冷却
されにくく、熱交換効率がよくないという問題がある。
【０００４】本発明は、上記従来技術の問題点に着目
し、熱交換効率の優れた熱交換器を提供することを目的
とする。
し、熱交換効率の優れた熱交換器を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１発明は、被熱交換物を冷却する熱交換部を備
えた熱交換器において、熱と電気を変換する熱電素子
と、熱電素子の熱・電気変換時に放熱する放熱面を冷却
するファンとを備えた構成としている。
めに、第１発明は、被熱交換物を冷却する熱交換部を備
えた熱交換器において、熱と電気を変換する熱電素子
と、熱電素子の熱・電気変換時に放熱する放熱面を冷却
するファンとを備えた構成としている。
【０００６】第１発明によれば、熱電素子への入電量、
熱電素子の放熱面のファンによる冷却量を制御すること
により、電気を無駄無く使って被熱交換物の温度を制御
できるので熱交換効率の優れた熱交換機が得られる。
熱電素子の放熱面のファンによる冷却量を制御すること
により、電気を無駄無く使って被熱交換物の温度を制御
できるので熱交換効率の優れた熱交換機が得られる。
【０００７】第２発明は、第１発に基づき、熱電素子は
吸熱面を有し吸熱面から吸熱して発電する熱電発電素子
である構成としている。
吸熱面を有し吸熱面から吸熱して発電する熱電発電素子
である構成としている。
【０００８】第２発明によれば、熱電発電素子の吸熱面
から吸熱して発電した電気を熱電発電素子の放熱面を冷
却するファンの駆動のために利用する。これにより、他
のバッテリ等からのファンへの入電量が節約できるので
熱交換効率の優れた熱交換機が得られる。また、熱電発
電素子の発電した電気をバッテリ等に蓄電し、他の機器
の駆動に使用することもできる。
から吸熱して発電した電気を熱電発電素子の放熱面を冷
却するファンの駆動のために利用する。これにより、他
のバッテリ等からのファンへの入電量が節約できるので
熱交換効率の優れた熱交換機が得られる。また、熱電発
電素子の発電した電気をバッテリ等に蓄電し、他の機器
の駆動に使用することもできる。
【０００９】第３発明は、第１発明に基づき、熱電素子
は冷却面を有し通電して冷却面を冷却する熱電冷却素子
である構成としている。
は冷却面を有し通電して冷却面を冷却する熱電冷却素子
である構成としている。
【００１０】第３発明によれば、冷却面の高温時には熱
電冷却素子への入電量を多く、低温時には入電量を少な
くして冷却面の温度を制御する。これにより、大入電量
を常には必要とせず、熱電冷却素子への入電量を節約で
きるので熱交換効率の優れた熱交換機が得られる。
電冷却素子への入電量を多く、低温時には入電量を少な
くして冷却面の温度を制御する。これにより、大入電量
を常には必要とせず、熱電冷却素子への入電量を節約で
きるので熱交換効率の優れた熱交換機が得られる。
【００１１】第４発明は、第１発明に基づき、熱電素子
は吸熱面を有し吸熱面から吸熱して発電する熱電発電素
子と冷却面を有し通電して冷却面を冷却する熱電冷却素
子とである構成としている。
は吸熱面を有し吸熱面から吸熱して発電する熱電発電素
子と冷却面を有し通電して冷却面を冷却する熱電冷却素
子とである構成としている。
【００１２】第４発明によると、熱交換部に熱電発電素
子の吸熱面及び熱電冷却素子の冷却面をそれぞれ取り付
け、熱電発電素子が発生する電流を熱電冷却素子に通電
するように電気接続すると共に、熱電発電素子及び熱電
冷却素子の放熱面をファンで冷却する。これにより、熱
電発電素子の吸熱面は熱交換部から吸熱し熱交換部を冷
却すると共に、吸熱面と放熱面との間に温度勾配が生じ
て電流を発生する。発生した電流を熱電冷却素子に通電
し、熱電冷却素子の冷却面をその放熱面の温度よりも低
くする。このように、熱エネルギを繰り返し利用するの
で、冷却のための動力が節約でき熱交換効率の優れた熱
交換器が得られる。また、優れた熱交換効率を有してい
るので熱交換器がコンパクトになり、設置スペースも小
さくて済むので本熱交換器を備えた装置全体もコンパク
トかつ軽量になる。
子の吸熱面及び熱電冷却素子の冷却面をそれぞれ取り付
け、熱電発電素子が発生する電流を熱電冷却素子に通電
するように電気接続すると共に、熱電発電素子及び熱電
冷却素子の放熱面をファンで冷却する。これにより、熱
電発電素子の吸熱面は熱交換部から吸熱し熱交換部を冷
却すると共に、吸熱面と放熱面との間に温度勾配が生じ
て電流を発生する。発生した電流を熱電冷却素子に通電
し、熱電冷却素子の冷却面をその放熱面の温度よりも低
くする。このように、熱エネルギを繰り返し利用するの
で、冷却のための動力が節約でき熱交換効率の優れた熱
交換器が得られる。また、優れた熱交換効率を有してい
るので熱交換器がコンパクトになり、設置スペースも小
さくて済むので本熱交換器を備えた装置全体もコンパク
トかつ軽量になる。
【００１３】第５発明は、請求項２，３又は４記載の熱
交換器を複数個集合させた構成としている。
交換器を複数個集合させた構成としている。
【００１４】第５発明によると、熱電発電素子、熱電冷
却素子、ファンを備えた熱交換器を複数個組み合わせ
る。最小単位の熱交換器モジュールをファンの風方向に
細長く複数個配列することにより棒状の熱交換器を構成
して細長い隙間スペースを有効に利用し、また熱交換器
モジュールを一平面内に複数個配列することにより板状
の熱交換器を構成し平坦な薄いスペースを有効に利用す
る。これにより、熱交換器の設置のために特別の設置ス
ペースを設ける必要がないので、熱交換器を含めた装置
全体がコンパクトかつ軽量化になる。また、棒状及び板
状の熱交換器を組み合わせたり、熱交換器モジュールの
数を変更したりして種々の機械装置の様々なスペースに
容易に対応できる安価で汎用性のある熱交換器が可能と
なる。
却素子、ファンを備えた熱交換器を複数個組み合わせ
る。最小単位の熱交換器モジュールをファンの風方向に
細長く複数個配列することにより棒状の熱交換器を構成
して細長い隙間スペースを有効に利用し、また熱交換器
モジュールを一平面内に複数個配列することにより板状
の熱交換器を構成し平坦な薄いスペースを有効に利用す
る。これにより、熱交換器の設置のために特別の設置ス
ペースを設ける必要がないので、熱交換器を含めた装置
全体がコンパクトかつ軽量化になる。また、棒状及び板
状の熱交換器を組み合わせたり、熱交換器モジュールの
数を変更したりして種々の機械装置の様々なスペースに
容易に対応できる安価で汎用性のある熱交換器が可能と
なる。
【００１５】第６発明は、第２，３，４又は５発明に基
づき、熱交換部を略円筒形に形成し、略円筒の中空部に
ファンを、略円筒の内周面に熱電発電素子及び熱電冷却
素子をそれぞれ配設した構成としている。
づき、熱交換部を略円筒形に形成し、略円筒の中空部に
ファンを、略円筒の内周面に熱電発電素子及び熱電冷却
素子をそれぞれ配設した構成としている。
【００１６】第６発明によると、略円筒形の熱交換部の
中空部にファンを、略円筒の内周面に熱電発電素子及び
熱電冷却素子をそれぞれ配設する。これにより、略円筒
の中空部にファンによる風の流路が形成でき、かつ風が
略円筒の内周面に配設された熱電発電素子及び熱電冷却
素子の全てにむらなく均等に当たって冷却するので、熱
交換効率の優れた熱交換器が得られる。
中空部にファンを、略円筒の内周面に熱電発電素子及び
熱電冷却素子をそれぞれ配設する。これにより、略円筒
の中空部にファンによる風の流路が形成でき、かつ風が
略円筒の内周面に配設された熱電発電素子及び熱電冷却
素子の全てにむらなく均等に当たって冷却するので、熱
交換効率の優れた熱交換器が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を図
面を参照して説明する。なお、図７と同一構成要素には
同一符号を付して説明する。図１〜図５により、本発明
に係る熱交換器の第１実施形態を説明する。図１は、熱
交換器１０を側面から見た切断面を示す。熱交換器１０
は、被熱交換物としての冷却水の熱を吸収して発電する
熱電発電部３０、熱電素子を冷却する素子冷却部３１、
通電して冷却水を冷却する熱電冷却部３２を有してい
る。熱電発電部３０は発電熱伝導部１１，熱電発電素子
１２を、素子冷却部３１はファン１６，ファンガード部
１７を、熱電冷却部３２は冷却熱伝導部１３，熱電冷却
素子１４をそれぞれ備えている。図１のＺ視図の図２に
示すように発電熱伝導部１１、冷却熱伝導部１３、ファ
ンガード部１７は円筒形であり、発電熱伝導部１１及び
冷却熱伝導部１３の内周面にはそれぞれ複数個の熱電発
電素子１２及び熱電冷却素子１４が配列してある。熱電
発電素子１２は、図３に示すように、一面部に吸熱面４
０、他面部に放熱面４１をそれぞれ備え、吸熱面４０が
発電熱伝導部１１の内周面に密着している。また、熱電
冷却素子１４は、一面部に冷却面４２、他面部に放熱面
４３をそれぞれ備え、冷却面４２が冷却熱伝導部１３の
内周面に密着している。
面を参照して説明する。なお、図７と同一構成要素には
同一符号を付して説明する。図１〜図５により、本発明
に係る熱交換器の第１実施形態を説明する。図１は、熱
交換器１０を側面から見た切断面を示す。熱交換器１０
は、被熱交換物としての冷却水の熱を吸収して発電する
熱電発電部３０、熱電素子を冷却する素子冷却部３１、
通電して冷却水を冷却する熱電冷却部３２を有してい
る。熱電発電部３０は発電熱伝導部１１，熱電発電素子
１２を、素子冷却部３１はファン１６，ファンガード部
１７を、熱電冷却部３２は冷却熱伝導部１３，熱電冷却
素子１４をそれぞれ備えている。図１のＺ視図の図２に
示すように発電熱伝導部１１、冷却熱伝導部１３、ファ
ンガード部１７は円筒形であり、発電熱伝導部１１及び
冷却熱伝導部１３の内周面にはそれぞれ複数個の熱電発
電素子１２及び熱電冷却素子１４が配列してある。熱電
発電素子１２は、図３に示すように、一面部に吸熱面４
０、他面部に放熱面４１をそれぞれ備え、吸熱面４０が
発電熱伝導部１１の内周面に密着している。また、熱電
冷却素子１４は、一面部に冷却面４２、他面部に放熱面
４３をそれぞれ備え、冷却面４２が冷却熱伝導部１３の
内周面に密着している。
【００１８】ファン１６は、発電熱伝導部１１と冷却熱
伝導部１３との間に、ファン１６による風が図１に示す
矢印の方向に流れるように配設する。ファン１６による
風は、熱電発電素子１２及び熱電冷却素子１４の放熱面
４１，４３を冷却する。エンジン１の冷却水が内部を通
る熱交換部としての冷却管１５は、発電熱伝導部１１か
ら冷却熱伝導部１３にわたってその外周面に密着して連
続巻装され、冷却水の入口２５はファン１６の最も風上
側に、出口２６は最も風下側にそれぞれ設けてある。ま
た、熱交換器１０の外形を形成するハウジング１８は、
冷却管１５を囲繞するように設けてある。熱電発電素子
１２の放熱面４１は風により冷却され、吸熱面４０との
間に温度勾配が生じるのでゼーベック効果により熱電発
電素子１２は熱起電力を発生する。また、熱電冷却素子
１４は、通電されるとペルチェ効果により冷却管１５内
の冷却水の熱を冷却熱伝導部１３及び熱電冷却素子１４
の冷却面４２を介して吸収する。
伝導部１３との間に、ファン１６による風が図１に示す
矢印の方向に流れるように配設する。ファン１６による
風は、熱電発電素子１２及び熱電冷却素子１４の放熱面
４１，４３を冷却する。エンジン１の冷却水が内部を通
る熱交換部としての冷却管１５は、発電熱伝導部１１か
ら冷却熱伝導部１３にわたってその外周面に密着して連
続巻装され、冷却水の入口２５はファン１６の最も風上
側に、出口２６は最も風下側にそれぞれ設けてある。ま
た、熱交換器１０の外形を形成するハウジング１８は、
冷却管１５を囲繞するように設けてある。熱電発電素子
１２の放熱面４１は風により冷却され、吸熱面４０との
間に温度勾配が生じるのでゼーベック効果により熱電発
電素子１２は熱起電力を発生する。また、熱電冷却素子
１４は、通電されるとペルチェ効果により冷却管１５内
の冷却水の熱を冷却熱伝導部１３及び熱電冷却素子１４
の冷却面４２を介して吸収する。
【００１９】図４に、本実施形態の電気配線図を示す。
なお図４は、理解容易とするために、発電熱伝導部１１
及び冷却熱伝導部１３を同一平面上に示している。各熱
電発電素子１２はプラス端子２０及びマイナス端子２１
を有し、各熱電冷却素子１４もプラス端子２２及びマイ
ナス端子２３を有している。熱電発電素子１２どおし及
び熱電冷却素子１４どおしで個別に並列に電気接続し、
熱電発電素子１２と熱電冷却素子１４とは直列に電気接
続する。なお、熱電発電素子１２の起電力の不足分を供
給するバッテリ２４が端子２０，２３と端子２１，２２
との間に接続されている。
なお図４は、理解容易とするために、発電熱伝導部１１
及び冷却熱伝導部１３を同一平面上に示している。各熱
電発電素子１２はプラス端子２０及びマイナス端子２１
を有し、各熱電冷却素子１４もプラス端子２２及びマイ
ナス端子２３を有している。熱電発電素子１２どおし及
び熱電冷却素子１４どおしで個別に並列に電気接続し、
熱電発電素子１２と熱電冷却素子１４とは直列に電気接
続する。なお、熱電発電素子１２の起電力の不足分を供
給するバッテリ２４が端子２０，２３と端子２１，２２
との間に接続されている。
【００２０】次に、本実施形態の作動及び効果を説明す
る。ファン１６は、発電熱伝導部１１左方から大気を吸
引して右方に排出しており、熱電発電素子１２及び熱電
冷却素子１４の放熱面４１，４３を冷却している。ま
た、冷却水は、冷却管１５の入口２５に流入し、出口２
６からエンジン１に戻っている。発電熱伝導部１１に巻
装されている冷却管１５内の冷却水の温度は熱電発電素
子１２の放熱面４１よりも高いので、熱電発電素子１２
の吸熱面４０で吸熱されて冷却水の温度は下がると共に
熱電発電素子１２の吸熱面４０と放熱面４１との間に温
度勾配が生じプラス端子２０及びマイナス端子２１間に
電圧が発生する。発生した電圧はプラス端子２２及びマ
イナス端子２３から熱電冷却素子１４に通電され、熱電
冷却素子１４の冷却面４２の温度を放電部４３より低く
しようとする。これにより、冷却熱伝導部１３に卷装さ
れている冷却管１５内の冷却水の温度を下げる。入口２
５での冷却水の温度が高く、かつファン１６が吸引する
大気の温度が通常より高いときには、熱電発電素子１２
の発電能力、熱電冷却素子１４による冷却能力が悪くな
る場合がある。このようなときに、バッテリ２４は外部
から電圧を熱電冷却素子１４に追加供給し、所定の冷却
能力を保持する。
る。ファン１６は、発電熱伝導部１１左方から大気を吸
引して右方に排出しており、熱電発電素子１２及び熱電
冷却素子１４の放熱面４１，４３を冷却している。ま
た、冷却水は、冷却管１５の入口２５に流入し、出口２
６からエンジン１に戻っている。発電熱伝導部１１に巻
装されている冷却管１５内の冷却水の温度は熱電発電素
子１２の放熱面４１よりも高いので、熱電発電素子１２
の吸熱面４０で吸熱されて冷却水の温度は下がると共に
熱電発電素子１２の吸熱面４０と放熱面４１との間に温
度勾配が生じプラス端子２０及びマイナス端子２１間に
電圧が発生する。発生した電圧はプラス端子２２及びマ
イナス端子２３から熱電冷却素子１４に通電され、熱電
冷却素子１４の冷却面４２の温度を放電部４３より低く
しようとする。これにより、冷却熱伝導部１３に卷装さ
れている冷却管１５内の冷却水の温度を下げる。入口２
５での冷却水の温度が高く、かつファン１６が吸引する
大気の温度が通常より高いときには、熱電発電素子１２
の発電能力、熱電冷却素子１４による冷却能力が悪くな
る場合がある。このようなときに、バッテリ２４は外部
から電圧を熱電冷却素子１４に追加供給し、所定の冷却
能力を保持する。
【００２１】このように、熱電発電素子１２は、発電熱
伝導部１１を介して冷却水の熱を吸収して冷却水の温度
を下げると共に、熱起電力を生じる。生じた熱起電力が
通電された熱電冷却素子１４は、冷却熱伝導部１３に卷
装されている冷却管１５の冷却水の熱を奪って冷却す
る。これにより、熱エネルギを繰り返し利用しているの
で、冷却のための動力が節約でき熱交換効率の優れた熱
交換器が得られる。また、優れた熱交換効率を有してい
るので熱交換器全体がコンパクトになり、設置スペース
も小さくて済むのでエンジン１を含めた装置全体がコン
パクトかつ軽量になる。また、円筒形に形成された発電
熱伝導部１１及び冷却熱伝導部１３の中空部にファン１
６を配設している。これにより、円筒の中空部にファン
１６による風の流路が形成でき、かつ風が円筒の内周面
に配設された熱電発電素子１２及び熱電冷却素子１４の
全てにむらなく均等に当たって冷却するので、熱交換効
率の優れた熱交換器が得られる。
伝導部１１を介して冷却水の熱を吸収して冷却水の温度
を下げると共に、熱起電力を生じる。生じた熱起電力が
通電された熱電冷却素子１４は、冷却熱伝導部１３に卷
装されている冷却管１５の冷却水の熱を奪って冷却す
る。これにより、熱エネルギを繰り返し利用しているの
で、冷却のための動力が節約でき熱交換効率の優れた熱
交換器が得られる。また、優れた熱交換効率を有してい
るので熱交換器全体がコンパクトになり、設置スペース
も小さくて済むのでエンジン１を含めた装置全体がコン
パクトかつ軽量になる。また、円筒形に形成された発電
熱伝導部１１及び冷却熱伝導部１３の中空部にファン１
６を配設している。これにより、円筒の中空部にファン
１６による風の流路が形成でき、かつ風が円筒の内周面
に配設された熱電発電素子１２及び熱電冷却素子１４の
全てにむらなく均等に当たって冷却するので、熱交換効
率の優れた熱交換器が得られる。
【００２２】なお、本実施形態においては、発電熱伝導
部１１又は冷却熱伝導部１３を介して冷却管１５を冷却
しているが、発電熱伝導部１１又及び冷却熱伝導部１３
を設けないで、熱電発電素子１２及び熱電冷却素子１４
を直接冷却管１５に取り付けてもよい。また、本実施形
態においては、エンジン１の冷却水を被熱交換物として
説明しているが、これに拘束されるものではなく、被熱
交換物が他の流体又は気体でも同様の効果を発揮する。
また、本実施形態においては、ファン１６が大気を吸引
する方向から熱電発電部３０，素子冷却部３１，熱電冷
却部３２の順で配設しているが、図５（ａ）に示す熱電
冷却部３２，素子冷却部３１，熱電発電部３０、図５
（ｂ）に示す素子冷却部３１，熱電発電部３０，熱電冷
却部３２、図５（ｃ）に示す素子冷却部３１，熱電冷却
部３２，熱電発電部３０、図５（ｄ）に示す熱電発電部
３０，熱電冷却部３２，素子冷却部３１、図５（ｅ）に
示す熱電冷却部３２，熱電発電部３０，素子冷却部３１
のそれぞれの順で配設しても何ら差し支えない。
部１１又は冷却熱伝導部１３を介して冷却管１５を冷却
しているが、発電熱伝導部１１又及び冷却熱伝導部１３
を設けないで、熱電発電素子１２及び熱電冷却素子１４
を直接冷却管１５に取り付けてもよい。また、本実施形
態においては、エンジン１の冷却水を被熱交換物として
説明しているが、これに拘束されるものではなく、被熱
交換物が他の流体又は気体でも同様の効果を発揮する。
また、本実施形態においては、ファン１６が大気を吸引
する方向から熱電発電部３０，素子冷却部３１，熱電冷
却部３２の順で配設しているが、図５（ａ）に示す熱電
冷却部３２，素子冷却部３１，熱電発電部３０、図５
（ｂ）に示す素子冷却部３１，熱電発電部３０，熱電冷
却部３２、図５（ｃ）に示す素子冷却部３１，熱電冷却
部３２，熱電発電部３０、図５（ｄ）に示す熱電発電部
３０，熱電冷却部３２，素子冷却部３１、図５（ｅ）に
示す熱電冷却部３２，熱電発電部３０，素子冷却部３１
のそれぞれの順で配設しても何ら差し支えない。
【００２３】また、本実施形態においては、熱電発電部
３０，素子冷却部３１，熱電冷却部３２の３個を組み合
わせた熱交換機１０を例にして説明したが、熱電発電部
３０，素子冷却部３１の２個だけを組み合わせ、大気を
吸引する方向から図５（ｆ）に示すように熱電発電部３
０，素子冷却部３１、図５（ｇ）に示すように素子冷却
部３１，熱電発電部３０のそれぞれの順で配設してもよ
い。この場合には、吸熱して発電した電気をファン１６
の駆動のために利用する。これにより、他のバッテリ等
からのファン１６への入電量が節約できるので熱交換効
率の優れた熱交換機が得られると共に熱電発電素子の発
電した電気をバッテリ等に蓄電し、他の機器の駆動に使
用することもできる。また、熱電冷却部３２，素子冷却
部３１の２個だけを組み合わせ、大気を吸引する方向か
ら図５（ｈ）に示すように熱電冷却部３２，素子冷却部
３１、図５（ｊ）に示すように素子冷却部３１，熱電冷
却部３２のそれぞれの順で配設してもよい。この場合に
は、冷却面の高温時には熱電冷却素子への入電量を多
く、低温時には入電量を少なくして冷却面の温度を制御
する。これにより、大入電量を常には必要とせず、熱電
冷却素子への入電量を節約できるので熱交換効率の優れ
た熱交換機が得られる。
３０，素子冷却部３１，熱電冷却部３２の３個を組み合
わせた熱交換機１０を例にして説明したが、熱電発電部
３０，素子冷却部３１の２個だけを組み合わせ、大気を
吸引する方向から図５（ｆ）に示すように熱電発電部３
０，素子冷却部３１、図５（ｇ）に示すように素子冷却
部３１，熱電発電部３０のそれぞれの順で配設してもよ
い。この場合には、吸熱して発電した電気をファン１６
の駆動のために利用する。これにより、他のバッテリ等
からのファン１６への入電量が節約できるので熱交換効
率の優れた熱交換機が得られると共に熱電発電素子の発
電した電気をバッテリ等に蓄電し、他の機器の駆動に使
用することもできる。また、熱電冷却部３２，素子冷却
部３１の２個だけを組み合わせ、大気を吸引する方向か
ら図５（ｈ）に示すように熱電冷却部３２，素子冷却部
３１、図５（ｊ）に示すように素子冷却部３１，熱電冷
却部３２のそれぞれの順で配設してもよい。この場合に
は、冷却面の高温時には熱電冷却素子への入電量を多
く、低温時には入電量を少なくして冷却面の温度を制御
する。これにより、大入電量を常には必要とせず、熱電
冷却素子への入電量を節約できるので熱交換効率の優れ
た熱交換機が得られる。
【００２４】次に、図６により、第２実施形態を説明す
る。第１実施形態の熱交換器は、熱電発電部３０，素子
冷却部３１，熱電冷却部３２を含む最小単位の熱交換器
モジュールとして説明したが、本実施形態では熱交換器
モジュールを複数個組み合わせた熱交換器アレイを説明
する。図６（ａ）に示す、熱交換器モジュールをファン
１６の風方向に細長く複数個配列して棒状とした熱交換
器アレイは、細長い隙間スペースを有効に利用できる。
また、図６（ｂ）に示す、熱交換器モジュールを一平面
内に複数個配列して板状とした熱交換器アレイは、平坦
な薄いスペースを有効に利用でき、熱交換器の設置のた
めに特別の設置スペースを設ける必要がないので、エン
ジン１を含めた装置全体がコンパクトかつ軽量化にな
る。また、熱交換器モジュールの数を変更したり、図６
（ａ），（ｂ）に示すような配列を組み合わせることに
より、種々の機械装置の様々なスペースに容易に対応で
きる安価で汎用性のある熱交換器が可能となる。
る。第１実施形態の熱交換器は、熱電発電部３０，素子
冷却部３１，熱電冷却部３２を含む最小単位の熱交換器
モジュールとして説明したが、本実施形態では熱交換器
モジュールを複数個組み合わせた熱交換器アレイを説明
する。図６（ａ）に示す、熱交換器モジュールをファン
１６の風方向に細長く複数個配列して棒状とした熱交換
器アレイは、細長い隙間スペースを有効に利用できる。
また、図６（ｂ）に示す、熱交換器モジュールを一平面
内に複数個配列して板状とした熱交換器アレイは、平坦
な薄いスペースを有効に利用でき、熱交換器の設置のた
めに特別の設置スペースを設ける必要がないので、エン
ジン１を含めた装置全体がコンパクトかつ軽量化にな
る。また、熱交換器モジュールの数を変更したり、図６
（ａ），（ｂ）に示すような配列を組み合わせることに
より、種々の機械装置の様々なスペースに容易に対応で
きる安価で汎用性のある熱交換器が可能となる。
【００２５】以上、本発明によれば、熱交換機は、熱と
電気を変換する熱電素子と熱電素子の熱・電気変換時に
放熱する放熱面を冷却するファンとを備え、熱電素子へ
の入電量、熱電素子の放熱面のファンによる冷却量を制
御することにより、電気を無駄無く使って被熱交換物の
温度を制御できるので熱交換効率の優れた熱交換機が得
られる。また、被熱交換物を冷却する熱交換部に熱電発
電素子の吸熱面及び熱電冷却素子の冷却面をそれぞれ取
り付け、熱電発電素子が発生する電流を熱電冷却素子に
通電するように電気接続すると共に、熱電発電素子及び
熱電冷却素子の放熱面をファンで冷却する。これによ
り、熱電発電素子の吸熱面は熱交換部から吸熱し熱交換
部を冷却すると共に、吸熱面と放熱面との間に温度勾配
が生じて電流を発生する。発生した電流を熱電冷却素子
に通電して、熱電冷却素子の冷却面をその放熱面の温度
よりも低くする。このように、熱エネルギを繰り返し利
用するので、冷却のための動力が節約でき熱交換効率の
優れた熱交換器が得られる。また、優れた熱交換効率を
有しているので熱交換器がコンパクトになり、設置スペ
ースも小さくて済むので本熱交換器を備えた装置全体も
コンパクトかつ軽量になる。また、熱電発電素子、熱電
冷却素子、ファンを備えた最小単位の熱交換器モジュー
ルをファンの風方向に細長く複数個配列して棒状とした
熱交換器、または熱交換器モジュールを一平面内に複数
個配列して板状とした熱交換器をそれぞれ容易に構成で
きるので、熱交換器の設置のために特別の設置スペース
を設ける必要がなく、種々の機械装置の様々なスペース
に容易に対応できる安価で汎用性のある熱交換器が可能
となる。
電気を変換する熱電素子と熱電素子の熱・電気変換時に
放熱する放熱面を冷却するファンとを備え、熱電素子へ
の入電量、熱電素子の放熱面のファンによる冷却量を制
御することにより、電気を無駄無く使って被熱交換物の
温度を制御できるので熱交換効率の優れた熱交換機が得
られる。また、被熱交換物を冷却する熱交換部に熱電発
電素子の吸熱面及び熱電冷却素子の冷却面をそれぞれ取
り付け、熱電発電素子が発生する電流を熱電冷却素子に
通電するように電気接続すると共に、熱電発電素子及び
熱電冷却素子の放熱面をファンで冷却する。これによ
り、熱電発電素子の吸熱面は熱交換部から吸熱し熱交換
部を冷却すると共に、吸熱面と放熱面との間に温度勾配
が生じて電流を発生する。発生した電流を熱電冷却素子
に通電して、熱電冷却素子の冷却面をその放熱面の温度
よりも低くする。このように、熱エネルギを繰り返し利
用するので、冷却のための動力が節約でき熱交換効率の
優れた熱交換器が得られる。また、優れた熱交換効率を
有しているので熱交換器がコンパクトになり、設置スペ
ースも小さくて済むので本熱交換器を備えた装置全体も
コンパクトかつ軽量になる。また、熱電発電素子、熱電
冷却素子、ファンを備えた最小単位の熱交換器モジュー
ルをファンの風方向に細長く複数個配列して棒状とした
熱交換器、または熱交換器モジュールを一平面内に複数
個配列して板状とした熱交換器をそれぞれ容易に構成で
きるので、熱交換器の設置のために特別の設置スペース
を設ける必要がなく、種々の機械装置の様々なスペース
に容易に対応できる安価で汎用性のある熱交換器が可能
となる。
【図１】第１実施形態の側面断面図である。
【図２】第１実施形態の正面図である。
【図３】熱電発電素子及び熱電冷却素子の吸熱面、冷却
面、放熱面の説明図である。
面、放熱面の説明図である。
【図４】熱電発電素子及び熱電冷却素子の間の電気接続
図である。
図である。
【図５】熱電発電部、素子冷却部、熱電冷却部の配列順
序の説明図である。
序の説明図である。
【図６】第２実施形態の構成図である。
【図７】エンジン冷却水の熱交換器の説明図である。
１…エンジン、２…ファン、３…熱交換部、１０…熱交
換器、１１…発電熱伝導部、１２…熱電発電素子、１３
…冷却熱伝導部、１４…熱電冷却素子、１５…冷却管、
１６…ファン、１７…ファンガード部、１８…ハウジン
グ、２０，２２…プラス端子、２１，２３…マイナス端
子、２４…バッテリ、２５…入口、２６…出口、３０…
熱電発電部、３１…素子冷却部、３２…熱電冷却部、４
０…吸熱面、４１，４３…放熱面、４２…冷却面。
換器、１１…発電熱伝導部、１２…熱電発電素子、１３
…冷却熱伝導部、１４…熱電冷却素子、１５…冷却管、
１６…ファン、１７…ファンガード部、１８…ハウジン
グ、２０，２２…プラス端子、２１，２３…マイナス端
子、２４…バッテリ、２５…入口、２６…出口、３０…
熱電発電部、３１…素子冷却部、３２…熱電冷却部、４
０…吸熱面、４１，４３…放熱面、４２…冷却面。
Claims (6)
- 【請求項１】 被熱交換物を冷却する熱交換部を備えた
熱交換器において、 熱と電気を変換する熱電素子と、 熱電素子の熱・電気変換時に放熱する放熱面を冷却する
ファンとを備えたことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項２】 請求項１記載の熱交換器において、 熱電素子は吸熱面を有し吸熱面から吸熱して発電する熱
電発電素子であることを特徴とする熱交換器。 - 【請求項３】 請求項１記載の熱交換器において、 熱電素子は冷却面を有し通電して冷却面を冷却する熱電
冷却素子であることを特徴とする熱交換器。 - 【請求項４】 請求項１記載の熱交換器において、 熱電素子は吸熱面を有し吸熱面から吸熱して発電する熱
電発電素子と冷却面を有し通電して冷却面を冷却する熱
電冷却素子とであることを特徴とする熱交換器。 - 【請求項５】 請求項２，３又は４記載の熱交換器を複
数個集合させて構成したことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項６】 請求項２，３，４又は５記載の熱交換器
において、 熱交換部を略円筒形に形成し、略円筒の中空部にファン
を、略円筒の内周面に熱電発電素子及び熱電冷却素子の
少なくとも一つを配設したことを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001122353A JP2002243304A (ja) | 2000-12-14 | 2001-04-20 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-380954 | 2000-12-14 | ||
| JP2000380954 | 2000-12-14 | ||
| JP2001122353A JP2002243304A (ja) | 2000-12-14 | 2001-04-20 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002243304A true JP2002243304A (ja) | 2002-08-28 |
Family
ID=26605857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001122353A Pending JP2002243304A (ja) | 2000-12-14 | 2001-04-20 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002243304A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100904497B1 (ko) * | 2007-08-14 | 2009-06-23 | (주)신성이엔지 | 열전소자를 이용한 팬 필터 유닛의 냉각 장치 |
| JP2012020438A (ja) * | 2010-07-13 | 2012-02-02 | Kobe Steel Ltd | 水中カット造粒装置 |
| CN105783565A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-07-20 | 成都德善能科技有限公司 | 一种智能换热器 |
| JP2025020250A (ja) * | 2018-06-04 | 2025-02-12 | ブレイクスルー・テクノロジーズ・エルエルシー | 廃熱からのエネルギー回収 |
-
2001
- 2001-04-20 JP JP2001122353A patent/JP2002243304A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100904497B1 (ko) * | 2007-08-14 | 2009-06-23 | (주)신성이엔지 | 열전소자를 이용한 팬 필터 유닛의 냉각 장치 |
| JP2012020438A (ja) * | 2010-07-13 | 2012-02-02 | Kobe Steel Ltd | 水中カット造粒装置 |
| CN105783565A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-07-20 | 成都德善能科技有限公司 | 一种智能换热器 |
| JP2025020250A (ja) * | 2018-06-04 | 2025-02-12 | ブレイクスルー・テクノロジーズ・エルエルシー | 廃熱からのエネルギー回収 |
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