JP2011509533A - エネルギー変換装置及びエネルギー変換機器 - Google Patents
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Abstract
本発明では、エネルギー変換装置及び複数の該エネルギー変換装置をグループ化したエネルギー変換機器について、開示する。エネルギー変換装置には、ヒートパイプ、第１放熱部材、第２放熱部材、及びエネルギー変換部材を含む。ヒートパイプには、接触部及び平坦部を含む。第１放熱部材には、複数のフィンを含む。第２放熱部材を、第１放熱部材に連結して、収容空間を形成する。該接触部を、該収容空間に収容し、且つ第１放熱部材と第２放熱部材の両方とに接触させる。エネルギー変換部材を平坦部と接触させる。それにより、エネルギー変換部材が運転中に発生した熱を、平坦部を介してヒートパイプに伝導し、その後該熱を第１放熱部材、第２放熱部材、及びフィンを通して放散する。
【選択図】 図２
【選択図】 図２
Description
本発明は、エネルギー変換装置及びエネルギー変換機器に関し、特には、ヒートパイプ及び放熱用複合放熱モジュールを使用するエネルギー変換装置及びエネルギー変換機器に関する。
原油の枯渇と共に、代替エネルギーに対する必要性が、重視されてきている。生態系への影響を考慮すると、太陽エネルギー、風力、水力が、開発の中心となる。その中でも、太陽エネルギーが最も豊富なエネルギーである。しかしながら、太陽エネルギーを変換するプロセスにおいて、全ての入射光を太陽電池で吸収して、完全に電流に変換できるわけではない。光子エネルギーの半分では少な過ぎて（半導体のバンドギャプよりも低く）、電流を出力できない。たとえもう半分の光子エネルギーを吸収したとしても、電子正孔対を発生させるのに必要なエネルギーを除き、吸収したエネルギーの約半分は、熱によって失われる。そうした熱損失は、太陽電池に影響を与える（例えば、太陽電池の運転温度が上昇する）。運転温度が高過ぎると、太陽電池の光電変換効率が低くなる。そうした悪循環により、一層多くの太陽エネルギーが熱によって失われ、太陽電池の光電変換効率も更に低下してしまう。
一方、エネルギーの利用については、エネルギーを節約する方法に焦点が集まる。半導体発光装置の開発と共に、発光ダイオード（ＬＥＤ）が新たな光源となり、ＬＥＤには複数の長所、例えば節電、耐震性、即応性等がある。そのため、ＬＥＤは、電子装置の表示灯として広く使用されており、照明製品の光源としてＬＥＤを使用することが、トレンドになっている。照度を上げるために、高出力のＬＥＤが照明製品の光源として使用される。しかしながら、結果的に他の問題、例えば放熱等を引き起してしまう。運転時にＬＥＤが発生する熱を即座に放熱できなければ、ＬＥＤは熱衝撃を受け、それにより耐用年数が短くなり発光効率は低下する。これは、節電に関してマイナスである。
従って、従来技術では、光エネルギーを電気に変換する際に発生する熱を、効率良く放散できず、そのため太陽電池の光電変換効率を高くできず又は維持できず、それにより太陽電池又はＬＥＤを損傷する可能性さえあった。
本発明では、運転中に発生した熱を効率的に放散するエネルギー変換装置について開示しており、そうすることで該エネルギー変換装置を、熱衝撃から保護でき、光電変換効率を維持でき、該エネルギー変換装置の耐用年数を長くできるようにした。
本発明のエネルギー変換装置には、ヒートパイプ、第１放熱部材、第２放熱部材、及びエネルギー変換部材を含む。ヒートパイプには、接触部及び平坦部を含む。接触部を一方向に沿って延在させる。第１放熱部材には、該方向に略平行な複数のフィンを含む。第２放熱部材と第１放熱部材とを連結して、収容空間を形成する。接触部を、該収容空間に収容し、且つ第１放熱部材と第２放熱部材の両方とに接触させる。エネルギー変換部材（例えば、太陽電池又は発光ダイオード）を平坦部と接触させる。そこで、第１放熱部材には、該方向に沿って第１半溝を含み、第２放熱部材には、該方向に沿って第２半溝を含み、第１半溝と第２半溝とで、該収容空間を形成する。
エネルギー変換部材において運転中に発生した熱を、該エネルギー変換部材と接触する平坦部を介してヒートパイプに伝導できる。伝導した熱を、ヒートパイプで伝達し、その後該接触部を介して第１放熱部材及び第２放熱部材へと伝導する。それにより、熱を第１放熱部材及び第２放熱部材により放散できる。その点で、第１放熱部材のフィンは、熱を放散して、第１放熱部材の放熱効率を向上させるのに、有用である。
また、第２放熱部材には、エネルギー変換部材を制御する制御モジュール回路を収容する回路収容空間を、含む。エネルギー変換装置をモジュール化すると有効である。該方向に平行なフィンにより、放熱に対するエネルギー変換装置の設定角度の影響を改善できる。
本発明のエネルギー変換機器には、フレーム及び複数のエネルギー変換装置を含む。フレームには、複数の穴を有するパネルを含むことができる。エネルギー変換装置を、フレームに配置し、穴に対応させる。エネルギー変換機器には、フレームに配置し、エネルギー変換装置に電気的に接続した制御モジュール回路を、更に含む。エネルギー変換機器のエネルギー変換装置を、フレームに係合させて取付け、それらの装置を、単独の制御モジュール回路で、同期制御することでグループ化効果を果たす。更に、エネルギー変換機器を、様々な変換モードのエネルギー変換装置を備えることで、自給的充電／発光システムとすることができる。
本発明の効果及び意図については、添付図と共に以下の記述により、理解されるであろう。
図１及び図２を参照されたい。図１では、本発明の第１好適実施例によるエネルギー変換装置１について示している。図２では、エネルギー変換装置１の断面図について示している。この断面図は、エネルギー変換装置１全体を対称的に貫通したものである。図２の視角を、図１で示したＸ方向とし、制御モジュール回路２４及びコネクタ２６については、図を簡素化するため、図２では断面にしていない。また、エネルギー変換部材１８の断面図についても、簡素化している。
該第１好適実施例によれば、エネルギー変換装置１には、第１放熱部材１２、第２放熱部材１４、ヒートパイプ１６、エネルギー変換部材１８、キャリア２０、光学調整部材２２、制御モジュール回路２４、及びコネクタ２６を含む。第１放熱部材１２には、板状体１２２及び該板状体１２２から延在する複数のフィン１２４を含む。第２放熱部材１４には、筒状体１４２、前カバー１４４、後カバー１４６を含む。前カバー１４４と後カバー１４６を、筒状体１４２の２つの開口部と係合させて、収容空間Ｓ２を形成する。収容空間Ｓ２で、制御モジュール回路２４及びコネクタ２６の一部を収容する。制御モジュール回路２４を、筒状体１４２の突出部１４２ａ上に配置する（図３Ｂを参照されたい）。また、突出部１４２ａでスライドを形成すると、制御モジュール回路２４を取付けるのに役立つ。
第１放熱部材１２と第２放熱部材１４を互いに係合させ、収容空間Ｓ１を形成する。収容空間Ｓ１の形状を、ヒートパイプ１６を略収容するための筒状とする。ヒートパイプ１６には、接触部１６２及び平坦部１６４を含む。接触部１６２を収容空間Ｓ１に配置し、該接触部１６２を第１放熱部材１２及び第２放熱部材１４と接触させる。また、熱伝導率が高い他の物質でヒートパイプ１６を置換できる。
キャリア２０をヒートパイプ１６の端部に取付ける。基本的には、キャリア２０とヒートパイプ１６の平坦部１６４を同一平面上とするが、これに限定しない。エネルギー変換部材１８を、キャリア２０に取付け、平坦部１６４と接触させ、それにより運転中にエネルギー変換部材１８によって発生する熱を、平坦部１６４を介して、ヒートパイプ１６に伝達でき、その後ヒートパイプ１６の接触部１６２から第１放熱部材１２（そのフィン１２４を含む）及び第２放熱部材１４へと伝達でき、そして外部へと放熱できる。光学調整部材２２には、リング体２２２、レンズ構造体２２４、及び固定リング２２６を含む。リング体２２２をキャリア２０に連結し、レンズ構造体２２４をエネルギー変換部材１８の真正面に配置し、固定リング２２６をリング体２２２に取付ける。
また、制御モジュール回路２４には、回路基板及び他の関連電子装置を含む。制御モジュール回路２４をエネルギー変換部材１８にワイヤＬ１（図２で太点線で示した）によって電気的に接続し、該ワイヤＬ１をコネクタ２４ａに電気的に接続する。キャリア２０には該ワイヤを通す穴２０２を形成する。制御モジュール回路２４を、コネクタ２６（例えば、端子台）に、ワイヤＬ２（図２で太点線で示した）を介して、電気的に接続し、該ワイヤＬ２をコネクタ２４ｂに電気的に接続する。エネルギー変換部材１８の変換モードに従い、コネクタ２６をワイヤ２６ａにより電源に接続して、制御モジュール回路２４がエネルギー変換部材１８の運転を制御するのに必要な電気を獲得する。例えば、変換モードを、電気を光エネルギーに変換すること（例えば、ＬＥＤのエネルギー変換）とする。或は、コネクタ２６により電気を、ワイヤ２６ａを経由して他の装置に提供できる。例えば、変換モードを、光エネルギーを電気に変換するモード（例えば、太陽電池のエネルギー変換）とする。
図３Ａ及び図３Ｂを参照されたい。図３Ａでは、第１放熱部材１２について示している。図１のエネルギー変換装置１に対して、図３Ａで説明する第１放熱部材１２は上下回転させて、説明に都合良くしてある。図３Ｂでは、第２放熱部材１４の筒状体１４２について示している。図３Ａ及び図３Ｂで示すように、第１放熱部材１２の板状体１２２には第１半溝１２２ｂを含み、該第１半溝は半円形をしており、Ｙ方向に沿って延在している。第２放熱部材１４の筒状体１４２には第２半溝１４２ｂを含み、該第２半溝は半円形をしており、Ｙ方向に沿って延在している。第１放熱部材１２を第２放熱部材１４と連結すると、第１半溝１２２ｂと第２半溝１４２ｂとで従って収容空間Ｓ１を形成する。
実際に製造する際には、ヒートパイプ１６を第１半溝１２２ｂ又は第２半溝１４２ｂに配置できる。その後、板状体１２２と筒状体１４２を、ネジを穴１２２ａからネジ穴１４２ｃに螺入して連結し、その結果第１放熱部材１２と第２放熱部材１４を連結する。ヒートパイプ１６もまた、第１半溝１２２ｂと第２半溝１４２ｂで形成した収容空間Ｓ１に収容する。本発明の取付け方法については、上述した方法に限定するものではない。従って、それら（板状体１２２と筒状体１４２）を互いに溶接又はＣ字型バックルで取付けることもできる。
ヒートパイプ１６の外径を収容空間Ｓ１の内径より若干小さくした場合、又はヒートパイプ１６の断面形状を収容空間Ｓ１の断面形状と、寸法的に干渉させた場合、ヒートパイプ１６の接触部１６２を、上記製造によって、加圧して第１放熱部材１２及び第２放熱部材１４に密着貼付する。従って、ヒートパイプ１６は変形され、これによりヒートパイプ１６の第１放熱部材１２及び第２放熱部材１４の両方への連結力を増強できるだけなく、接触部１６２の第１半溝１２２ｂ及び第２半溝１４２ｂ両方への接触領域を増大でき、それにより熱伝導効率を向上できる。
また、第１半溝１２２ｂ及び第２半溝１４２ｂ両方で収容空間Ｓ１を等しく占領する必要はない。換言すると、第１半溝１２２ｂで収容空間Ｓ１の殆どを占領できる。例えば、ヒートパイプ１６の断面を矩形にした場合、第２半溝１４２ｂの外観を略平面にして、（即ち、第１放熱部材１２には不明確な第２半溝１４２ｂを有し）、第２半溝１４２ｂで依然として、第１半溝１２２ｂと共に収容空間Ｓ１を形成できる。従って第１放熱部材１２を第２放熱部材１４と係合させて収容空間Ｓ１を形成すれば十分である。第１放熱部材１２及び第２放熱部材１４が凹凸構造を有する必要性はない。
加えて、Ｙ方向を直線方向とするが、これに限定するものではない。曲線方向にもすることができる。論理的には、第１放熱部材１２と第２放熱部材１４との連結面を、収容空間Ｓ１を第１半溝１２２ｂと第２半溝１４２ｂとに分割する、収容空間Ｓ１の分割面とする。原則として、収容空間Ｓ１を曲線に沿って延在させた場合、該曲線は分割面上に存在するものとする。第１好適実施例では、フィン１２４をＹ方向と平行にしている。エネルギー変換装置１（又はヒートパイプ１６）を垂直又は水平に配置しても、空気は滑らかにフィン１２４の間隙を流れることができる。なお、各フィン１２４をまた半径方向に配設する。
また、光学調整部材２２のリング体２２２を図２で示すように、キャリア２０に、貼付け、クランプ結合により又はリング体２２２からキャリア２０にネジを螺着させて、取付けられる。しかしながら、本発明の固着方法はこれに限定するものではない。図４Ａ及び図４Ｂを参照されたい。図４Ａでは、光学調整部材２２をキャリア２０にネジ構造によって螺着したところを、示している。図４Ｂでは、光学調整部材２２を、フック構造によってキャリア２０に係着したところを、示している。図４Ａで示すように、ネジ構造を主に、リング体２２２に形成した雌ネジ２２８及びキャリア２０側に形成した雄ネジ２０４で構成する。このようにして、光学調整部材２２のリング体２２２をキャリア２０に螺着できる。加えて、キャリア２０においてネジ構造の壁部の厚みを、図２で示した厚みと異なるものにするが、これは異なる連結構造のために変更が必要となるためである。
図４Ｂで示すように、フック構造は、リング体２２２に形成するフック２３０で構成できる。光学調整部材２２をキャリア２０に、キャリア２０をフック２３０で係着させて、連結できる。係着用スロット２０６を対応させてキャリア２０に形成する場合、フック構造を、フック２３０及び係着用スロット２０６で構成する。光学調整部材２２のフック２３０をキャリア２０の係着用スロット２０６に係着する際には、フック２３０の位置をまた図４Ｃに示すような係着用スロット２０６に限定する。適切に寸法を設計して、係着用スロット２０６を、フック２３０を該スロット２０６に取付け可能にする。
また、図２で示したキャリア２０をヒートパイプ１６の端部で、ヒートパイプ１６に対して、貼付、クランプ結合、又はキャリア２０にネジで螺着させて、取付けできる。しかしながら、本発明の固着方法はこれらに限定するものではない。図５を参照されたい。図５では、キャリア２０をネジ構造によってヒートパイプ１６に螺着しているところを、示している。図５で示すように、該ネジ構造を主に、キャリア２０の穴に形成した雌ネジ２０８及びヒートパイプ１６に形成した雄ネジ１６６で構成する。このようにして、キャリア２０をヒートパイプ１６の端部で螺着できる。
加えて、ヒートパイプ１６の壁部の厚みを十分に厚くすれば、ヒートパイプ１６の雄ネジ１６６を、従来のタッパでネジ切りできる。ヒートパイプ１６の厚みが切削力に耐えられない、或は切削後の壁厚みではキャリア２０が螺入できない場合は、雄ネジ１６６を転造法で形成できる。こうした形成方法では、雄ネジ１６６を、壁部の厚みを若干変化させて形成するもので、雄ネジ１６６の強度が、加工硬化作用により向上する。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、及び図５では、エネルギー変換部材１８の略設計図を示したのみであり、エネルギー変換部材１８の詳細については、これらの図では示していない点に、注意されたい。
図６Ａ及び図６Ｂを参照されたい。図６では、エネルギー変換装置１のエネルギー変換部材１８及びキャリア２０の平面図を示している。図６Ｂでは、図６ＡのＺ−Ｚ線に沿った、エネルギー変換部材１８、キャリア２０、ヒートパイプ１６の一部の断面図を示している。第１好適実施例によれば、エネルギー変換部材１８には、エネルギー転換用半導体構造体１８２、基板１８４、及びベース１８６を含む。エネルギー転換用半導体構造体１８２を、基板１８４上に配置する。ベース１８６には、第１凹み部１８６ａ及び該第１凹み部１８６ａに繋がる第２凹み部１８６ｂを含む。基板１８４は、平坦部１６４に接触し、且つ第２凹み部１８６ｂに連結しており、エネルギー転換用半導体構造体１８２を第１凹み部１８６ａの外側に露出している。
エネルギー転換用半導体構造体１８２を個別のチップとし、該チップを基板１８４上に実装する。エネルギー転換用半導体構造体１８２を、ベース１８６の内部電極まで金属ワイヤ１９２で配線し、その後エネルギー転換用半導体構造体１８２を制御モジュール回路２４と、外部電極１８６ｃと溶接したワイヤＬ１により電気的に接続し、該外部電極１８６ｃをベース１８６の内部電極に接続する（図２を参照されたい）。エネルギー転換用半導体構造体１８２と金属ワイヤ１９２を、基板１８４に取付ける、或は基板１８４上に充填材１８８によって封止する。ベース１８６をキャリア２０に、ネジを穴１８６ｄに通してキャリア２０に螺着して、取付ける。充填材１８８でも光を調整可能である。充填材１８８の輪郭を、図６Ｂで示すように、突出させる場合、充填材１８８により集光可能である。
第１好適実施例によれば、エネルギー変換部材１８には、ベース１８６上に配置したレンズ１９０を含む。レンズ１９０により集光できるが、集光に限定されるものではない。レンズ１９０の２面の曲率に関して適切な設計を行うことで、レンズ１９０により集光又は散光でき、様々な光学調整要求を満たせる。実用化する際には、エネルギー変換装置１の光学調整作用については、光学調整部材２２のレンズ構造体２２４の光学特性を考慮する必要もある。注目すべき点は、光学調整部材２２のレンズ構造体２２４を、凸レンズに限定しない点である。図４Ａを参照されたい。レンズ構造体２２４の中央に凹みがあり、そのため光が集束されて、レンズ構造体２２４によって略リング形状となる。
図６Ａ及び図６Ｂを参照されたい。また、ベース１８６を、金属製リードフレームを型に入れて後、液晶プラスチックを該型内に注入して、形成できる。該ベース内で、該リードフレーム上に規定する内部電極を、第１凹み部１８６ａから露出させ、外部電極１８６ｃをベース１８６から露出させる。また、エネルギー転換用半導体１８２を、図６Ｂに点線で示したように、直列に接続できる。なお、図６Ｂのエネルギー転換用半導体構造体１８２では、１本の金属ワイヤ１９２のみを保持して、ベース１８６に接続している。基板１８４上に回路を存在させた場合、例えば、半導体基板に回路を製造過程で形成したもの、或は回路基板を金属回路で被覆したものとする場合、エネルギー転換用半導体構造体１８２を基板１８４に配線し、その後基板１８４を介してベース１８６に電気的に接続できる。基板１８４を電気的接続用の媒体としないよう設計した場合、基板１８４を、エネルギー転換用半導体構造体１８２が発生する熱を平坦部１６４に伝達する熱伝導効率を向上させるために、金属材料製又は熱伝導率が高い他の材料製にできる。
図７を参照されたい。図７では、１実施例による、エネルギー変換部材１８、キャリア２０、及びヒートパイプ１６の一部の断面図を示している。図７と図６との相違点は、図７では基板１８４を、完全に第２凹み部１８６ｂ内に配置している点である。そのため、ベース１８６の底面１８６ｅが、基板１８４の（平坦部１６４と接触する）底面１８４ａから僅かに突出している。それに応じて、平坦部１６４をキャリア２０から突出させ、平坦部１６４の突出高さを、基板１８４の底面１８４ａの凹み深さより僅かに深くして、確実に基板１８４を平坦部１６４に密着させるようにする。
同様に、平坦部１６４をキャリア２０から僅かに突出させ、且つベース１８６の底面１８６ｅ及び基板１８４の底面１８４ａを、同一平面上に存在させることもできる。確実に密着させるという上記目的も、達成できる。図６Ｂで示した構造では、基板１８４と平坦部１６４との間に間隙がある場合、熱伝導性接着剤を、ベース１８６の底面又は平坦部１６４にコーティングして、該間隙を充填することができる。勿論、図７で示す構造では、熱伝導性接着剤を、ベース１８６の底面１８６ｅ又は平坦部１６４にコーティングして、底面１８６ｅ又は平坦部１６４の表面の凹凸によって形成された間隙を、充填することができる。
図６Ｂ及び図８を参照されたい。図８では、別の実施例によるエネルギー変換部材１８、キャリア２０、及びヒートパイプ１６の一部の断面図を、示している。図６Ｂと図８の相違点は、図８のエネルギー転換用半導体構造体１８２を、直接基板１８４に形成する点であり、例えば、基板１８４自体を半導体基板（シリコン基板）とする。そのため、エネルギー転換用半導体構造体１８２を基板１８４に一体化して、半導体加工時に容易に形成できる。加えて、基板１８４に形成したエネルギー転換用半導体構造体１８２の電極を、エネルギー転換用半導体構造体１８２に対して２回だけ配線が必要となるように、予め基板１８４に組込める。それにより製造安定性を向上できる。
図６Ｂ及び図９を参照されたい。図９では、別の実施例によるエネルギー変換部材１８、キャリア２０、及びヒートパイプ１６の一部の断面図を、示している。図９と図６Ｂとの相違点は、図９ではエネルギー転換用半導体構造体１８２を、図６Ｂで示すように基板１８４上に配置するよりはむしろ、凹部１８６ｆを有するベース１８６’上に直接配置している点である。また、実用化する際には、ベース１８６'を、エネルギー転換用半導体構造体１８２を直接配置したプレートとすることができる。図６Ｂのエネルギー変換部材１８に関する記載を、ここでも適用できるため、これ以上説明しない。
図９及び図１０を参照されたい。図１０では、別の実施例によるエネルギー変換部材１８、キャリア２０、及びヒートパイプ１６の一部の断面図を示している。図６Ｂと図１０との相違点は、図１０ではエネルギー転換用半導体構造体１８２を、ベース１８６’に直接形成している点である。勿論、実用化する際には、ベース１８６'をプレートとすることができる。図８のエネルギー変換部材１８に関する記載を、ここでも適用できるため、これ以上説明しない。
上述した実施例では、エネルギー転換用半導体構造体１８２を、発光ダイオード半導体構造体とすると、本発明のエネルギー変換装置１を照明装置として使用でき、エネルギー転換用半導体構造体１８２を、太陽電池半導体構造体とすると、本発明のエネルギー変換装置１を太陽電池として使用できる。勿論、エネルギー変換部材１８には、発光ダイオード半導体構造体と太陽電池半導体構造体の両方を含むことができ、制御モジュール回路２４には、十分な蓄電容量を有するキャパシタを備える。従って、本発明のエネルギー変換装置１により、日中は太陽電池半導体構造体によって該キャパシタを充電でき、夜間は発光ダイオード半導体構造体を、該キャパシタに蓄電した電気で動作させられる。
図１、図２、及び図１１を参照されたい。図１１では、第２好適実施例によるエネルギー変換装置３について示している。図１のエネルギー変換装置１とエネルギー変換装置３との相違点は、エネルギー変換装置３の第２放熱部材１４と第１放熱部材１２（プレート１４２’及び、該プレート１４２’から延在するフィン１４８を含む）を対称的にした点である。エネルギー変換装置３の第２放熱部材１４には、制御モジュール回路２４を収容する収容空間Ｓ２（図２に示すように）を含まないため、エネルギー変換装置３には、原則的に制御モジュール回路２４及びコネクタ２６を含まない。しかしながら、エネルギー変換装置３を、第１放熱部材１２及び第２放熱部材１４の後端部（光学調整部材２２を配置する前端部に対する）で、制御モジュール回路２４及びコネクタ２６を収容するための電気ボックスに接続できる。
図１２Ａ及び図１２Ｂを参照されたい。図１２Ａ及び図１２Ｂでは、夫々第１放熱部材１２及び第２放熱部材１４について示している。第２放熱部材１４には、エネルギー変換装置１の収容空間Ｓ２を含まないが、エネルギー変換装置３の第１放熱部材１２及び第２放熱部材１４には、夫々半溝１２２ｃ及び１４２ｄを含む。第１放熱部材１２を、第２放熱部材１４に係合させると、２本のチャネルが形成され、それによりエネルギー変換部材１８に電気的に接続するワイヤを通す。上述した実施例で同じ名称の装置についての記載を、第２好適実施例に適用できる場合は、該記載をここでも適用し、これ以上説明しない。
図１３Ａ及び図１３Ｂを参照されたい。図１３Ａでは、第３好適実施例によるエネルギー変換機器５について示している。図１３Ｂでは、エネルギー変換機器５の部分断面図を示しており、エネルギー変換装置３とパネル５４を関連させた構造体について示している。エネルギー変換機器５には、フレーム５２及び該フレーム５２に固定した複数のエネルギー変換装置３を含む。換言すると、エネルギー変換機器５は、エネルギー変換装置３の集まりである。
フレーム５２には、複数のエネルギー変換装置３に対応する複数の穴５４２を含むパネル５４を含む。各エネルギー変換装置３のキャリア２０の雄ネジ２０４を、対応する穴５４２に向けて露出させる。従って、各エネルギー変換装置３の光学調整部材２２の雌ネジ２２８を、パネル５４の外側から雄ネジ２０４と係合できる。エネルギー変換機器５には、制御モジュール回路５６を含み、該制御モジュール回路５６をフレーム５２に取付け、ワイヤ３２を介してエネルギー変換装置３に電気的に接続する。そのため、エネルギー変換装置３は、同じ回路制御回路５６を共用する。制御モジュール回路５６を外部電源にワイヤ５８を介して電気的に接続して、必要な電力を得る、或は他の装置に電力を供給する。加えて、フレーム５２を、取付け部分６０を介して他の取付け具に、取付けできる。
加えて、エネルギー変換機器５には、制御モジュール回路５６を含むが、エネルギー変換機器５のフレームワークは、エネルギー変換装置１にも適する（図１を参照されたい）。エネルギー変換装置１には個別の制御モジュール回路２４を有するため、制御モジュール回路５６の制御機能をそれによって簡素化できる。それ以上に、エネルギー変換機器５に同じエネルギー変換モードを備えたエネルギー変換装置３を含む必要が無くなる。換言すれば、エネルギー変換機器５には、照明とエネルギー蓄積の両方を行うための、光エネルギーを電気に変換する幾つかのエネルギー変換装置３（発光ダイオード半導体構造体）と、電気を光エネルギーに変換する幾つかのエネルギー変換装置３（太陽電池半導体構造体）とを含むことができ、更に、エネルギー変換機器５は、自給的充電／発光システムとなる。この場合、ワイヤ５８を原則的に省略できる。
要約すると、本発明のエネルギー変換装置には、複合放熱構造体を有し、該構造体は、接触熱抵抗を低減し、熱伝導効率を上昇させるよう、ヒートパイプを組付けるのに有用である。その上、エネルギー変換装置１のフィンを、該ヒートパイプと平行に配置して、エネルギー変換装置の設定角度の結果遮断される、フィンを通過する空気流の影響を軽減する。エネルギー変換機器のエネルギー変換装置を、フレームと係合させ、単独の制御モジュール回路によって同期制御することで、グループ化効果を果たす。更に、エネルギー変換機器には、様々なエネルギー変換モードを有するエネルギー変換装置を備え、それにより自給的充電／発光システムとなるようにできる。
以上の例及び説明で、本発明の特徴及び意図について、十分に説明得たものと期待する。当業者は、本発明の教示を維持しつつ、本装置の多数の変更例及び変形例を作製する可能性があることに、容易に気付くであろう。従って、上記開示は、付記したクレームの境界及び範囲によってのみ限定されるものと、解釈されるべきである。
１、３ エネルギー変換装置
５ エネルギー変換機器
１２ 第１放熱部材
１４ 第２放熱部材
１６ ヒートパイプ
１８ エネルギー変換部材
２０ キャリア
２２ 光学調整部材
２４、５６ 制御モジュール回路
２４ａ、２６ コネクタ
２６ａ、３２、５８ ワイヤ
５２ フレーム
５４ パネル
１２２ 板状体
１２２ａ、１８６ｄ、５４２ 穴
１２２ｂ、１２２ｃ、１４２ｂ、１４２ｄ 半溝
１２４、１４８ フィン
１４２ 筒状体
１４２ａ 突出部
１４４ 前カバー
１４６ 後カバー
１６２ 接触部
１６４ 平坦部
１６６ 雄ネジ
１８２ エネルギー転換用半導体構造体
１８４ 基板
１８４ａ、１８６ｅ 底面
１８６ ベース
１８６ａ、１８６ｂ 凹み部
１８６ｃ 外部電極
１８６ｆ 凹部
１８８ 充填材
１９０ レンズ
１９２ 金属ワイヤ
２０４ 雄ネジ
２０６ 係着用スロット
２０８、２２８ 雌ネジ
２２２ リング体
２２４ レンズ構造体
２２６ 固定リング
２３０ フック
５ エネルギー変換機器
１２ 第１放熱部材
１４ 第２放熱部材
１６ ヒートパイプ
１８ エネルギー変換部材
２０ キャリア
２２ 光学調整部材
２４、５６ 制御モジュール回路
２４ａ、２６ コネクタ
２６ａ、３２、５８ ワイヤ
５２ フレーム
５４ パネル
１２２ 板状体
１２２ａ、１８６ｄ、５４２ 穴
１２２ｂ、１２２ｃ、１４２ｂ、１４２ｄ 半溝
１２４、１４８ フィン
１４２ 筒状体
１４２ａ 突出部
１４４ 前カバー
１４６ 後カバー
１６２ 接触部
１６４ 平坦部
１６６ 雄ネジ
１８２ エネルギー転換用半導体構造体
１８４ 基板
１８４ａ、１８６ｅ 底面
１８６ ベース
１８６ａ、１８６ｂ 凹み部
１８６ｃ 外部電極
１８６ｆ 凹部
１８８ 充填材
１９０ レンズ
１９２ 金属ワイヤ
２０４ 雄ネジ
２０６ 係着用スロット
２０８、２２８ 雌ネジ
２２２ リング体
２２４ レンズ構造体
２２６ 固定リング
２３０ フック
Claims (25)
- 接触部及び平坦部を備えるヒートパイプであって、該接触部が１方向に沿って延在する該ヒートパイプと、
複数の第１フィンを備える第１放熱部材であって、該第１フィンを前記方向と略平行にした該第１放熱部材と、
前記第１放熱部材に連結して、収容空間を形成する第２放熱部材であって、前記接触部を前記収容空間に収容し、且つ前記第１放熱部材と前記第２放熱部材の両方とに接触させる、該第２放熱部材と、
前記平坦部と接触するエネルギー変換部材と、
を備えるエネルギー変換装置であって、
前記第１放熱部材には、前記方向に沿って第１半溝を備え、前記第２放熱部材には、前記方向に沿って第２半溝を備え、該第１半溝と該第２半溝とで、前記収容空間を形成すること、
を特徴とするエネルギー変換装置。 - 前記第２放熱部材には、前記方向と略平行な複数の第２フィンを備えること、を特徴とする請求項１に記載のエネルギー変換装置。
- 前記第２放熱部材には、前記エネルギー変換部材を制御する制御モジュール回路を収容するための回路収容空間を、備えること、を特徴とする請求項１に記載のエネルギー変換装置。
- コネクタを更に備え、該コネクタを前記第２放熱部材に露出し、前記制御モジュール回路と電気的に接続すること、を特徴とする請求項３に記載のエネルギー変換装置。
- 前記第２放熱部材には、筒状体、前カバー及び後カバーを備え、該前カバー及び該後カバーを、前記筒状体の両側に係合させて、前記回路収容空間を形成すること、を特徴とする請求項３に記載のエネルギー変換装置。
- 前記第１放熱部材と前記第２放熱部材とで、前記接触部をしっかりと圧接すること、を特徴とする請求項１に記載のエネルギー変換装置。
- 前記エネルギー変換部材には、エネルギー変換半導体構造体、基板、及びベースを備え、該エネルギー変換半導体構造体を、前記基板に配置し、前記ベースを、前記エネルギー変換半導体構造体を露出させるようにして、前記基板に連結すること、を特徴とする請求項１に記載のエネルギー変換装置。
- 前記エネルギー変換半導体構造体を、前記基板に形成すること、を特徴とする請求項７に記載のエネルギー変換装置。
- 前記エネルギー変換半導体構造体をチップとし、前記基板に実装すること、を特徴とする請求項７に記載のエネルギー変換装置。
- 前記エネルギー変換半導体構造体を、発光ダイオード半導体構造体又は太陽電池半導体構造体とすること、を特徴とする請求項７に記載のエネルギー変換装置。
- 前記ベースには、第１凹み部及び該第１凹み部に連結する第２凹み部を備え、前記基板を、前記平坦部と接触させ、前記第２凹み部と連結させ、前記エネルギー変換半導体構造体を、前記第１凹み部に対して露出させること、を特徴とする請求項７に記載のエネルギー変換装置。
- 前記エネルギー変換部材には、エネルギー変換半導体構造体とベースを備え、前記エネルギー変換半導体構造体を前記ベース上に存在させること、を特徴とする請求項１に記載のエネルギー変換装置。
- 前記ベースには凹部を備え、前記エネルギー変換半導体構造体を、前記凹部内に存在させること、を特徴とする請求項１２に記載のエネルギー変換装置。
- 前記エネルギー変換半導体構造体を、前記ベースに形成すること、を特徴とする請求項１２に記載のエネルギー変換装置。
- 前記エネルギー変換半導体構造体を、チップとし、前記ベースに実装すること、を特徴とする請求項１２に記載のエネルギー変換装置。
- 前記エネルギー変換半導体構造体を、発光ダイオード半導体構造体又は太陽電池半導体構造体とすること、を特徴とする請求項１２に記載のエネルギー変換装置。
- キャリアを更に備え、該キャリアを前記ヒートパイプに連結し、前記エネルギー変換部材を前記キャリアに取付け、それにより前記エネルギー変換部材を前記平坦部に接触させること、を特徴とする請求項１に記載のエネルギー変換装置。
- 前記キャリアに連結する光学調整部材を更に備えること、を特徴とする請求項１７に記載のエネルギー変換装置。
- 前記キャリアの側面には、ネジ山構造を備え、それにより前記光学調整部材を、該ネジ山構造によって前記キャリアに螺着させること、を特徴とする請求項１８に記載のエネルギー変換装置。
- 前記光学調整部材を、フック構造によって前記キャリアに係着させること、を特徴とする請求項１８に記載のエネルギー変換装置。
- 前記光学調整部材には、前記エネルギー変換部材の真正面に配置するレンズ構造体を備えること、を特徴とする請求項１８に記載のエネルギー変換装置。
- エネルギー変換機器であって、該機器には、
パネルを備えるフレームであって、該パネルには、複数の穴をそなえる該フレームと、
前記フレームに配置する複数のエネルギー変換装置であって、該エネルギー変換装置の夫々が、前記穴の一つに対応し、前記エネルギー変換装置には、
接触部及び平坦部を備えるヒートパイプであって、前記接触部が１方向に沿って延在する該ヒートパイプと、
複数の第１フィンを備える第１放熱部材であって、該第１フィンを前記方向と略平行にした該第１放熱部材と、
前記第１放熱部材に連結して、収容空間を形成する第２放熱部材であって、前記接触部を前記収容空間に収容し、且つ前記第１放熱部材と前記第２放熱部材の両方とに接触させる、該第２放熱部材と、
前記平坦部と接触するエネルギー変換部材と、を備えるエネルギー変換装置と、
を備えており、
前記第１放熱部材には、前記方向に沿って第１半溝を備え、前記第２放熱部材には、前記方向に沿って第２半溝を備え、前記第１半溝と前記第２半溝とで、前記収容空間を形成すること、
を特徴とするエネルギー変換機器。 - 各前記エネルギー変換装置には、前記ヒートパイプに連結するキャリアを備え、前記エネルギー変換部材を前記キャリアに取付け、それにより前記エネルギー変換部材を前記平坦部に接触させること、を特徴とする請求項２２に記載のエネルギー変換機器。
- 各エネルギー変換機器には、光学調整部材を備え、前記キャリアには、前記対応する穴に対して露出したネジ山構造を備え、前記光学調整部材を、該ネジ山構造によって前記キャリアに螺着させること、を特徴とする請求項２３に記載のエネルギー変換機器。
- 制御モジュール回路を更に備え、該制御モジュール回路を、前記フレームに配置し、前記エネルギー変換装置に電気的に接続すること、を特徴とする請求項２２に記載のエネルギー変換機器。
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|---|---|
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| JP (1) | JP2011509533A (ja) |
| CA (1) | CA2672629A1 (ja) |
| EA (1) | EA200970511A1 (ja) |
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