JP2019074283A - Heat pump device - Google Patents
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Abstract
Description
ここに開示される技術は、電気熱量効果型のヒートポンプ装置に関する。 The technology disclosed herein relates to an electric calorific effect heat pump device.
従来から、電極と電気熱量効果材とを有する複数の熱生成部の間に熱スイッチを設け、電気熱量効果材への電圧印加と熱スイッチの熱抵抗変化とを制御して、低温端から高温端へ熱を伝導させる装置が知られている。このような装置は、例えば、下記特許文献1に開示されている。 Conventionally, a thermal switch is provided between a plurality of heat generating parts having an electrode and an electrical calorific effect material, and voltage application to the electrical calorific effect material and control of thermal resistance change of the thermal switch are controlled. Devices for conducting heat to the end are known. Such an apparatus is disclosed, for example, in Patent Document 1 below.
しかしながら、上記従来技術の装置では、電気熱量効果材が発する熱を熱スイッチにより移動するため、高周波運転が困難であり、高い熱出力を得難いという問題がある。 However, in the above-described prior art device, since the heat generated by the electric calorific material is transferred by the heat switch, high frequency operation is difficult, and it is difficult to obtain high heat output.
ここに開示される技術は、熱出力を向上することが可能なヒートポンプ装置を提供することを目的とする。 The technique disclosed herein aims at providing a heat pump device capable of improving heat output.
上記目的を達成するため、開示されるヒートポンプ装置では、
作業室(20)の高温端(202)及び低温端(201)の両端部の間に設けられ、電極(31、32)と電気熱量効果材(30)とを有し、電極を介して印加される電界の変調により発熱と吸熱とを生じる熱生成体(3)と、
高温端及び低温端を生成するように、電界の変調に同期して、熱生成体と熱交換する熱輸送媒体の往復流を作業室の内部に形成する熱輸送装置(40)と、を備える。
In order to achieve the above object, in the disclosed heat pump device,
Provided between both ends of the high temperature end (202) and the low temperature end (201) of the working chamber (20), having electrodes (31, 32) and an electrocaloric effect material (30), applied via the electrodes A heat generator (3) which generates heat and heat absorption by modulation of the
And (d) a heat transport device (40) for forming a reciprocating flow of a heat transport medium which exchanges heat with the heat producing body in synchronization with the modulation of the electric field so as to generate the hot end and the cold end. .
これによると、熱生成体の電気熱量効果材に電極を介して印加する電界の変調に同期させて、熱生成体と熱交換する熱輸送媒体の往復流を熱輸送装置により作業室の内部に形成することができる。したがって、応答性に難点のある熱スイッチを用いる必要がなく、高周波運転が容易である。このようにして、ヒートポンプ装置の熱出力を向上することができる。 According to this, the heat transfer device reciprocates the reciprocating flow of the heat transport medium into the working chamber by the heat transport device in synchronization with the modulation of the electric field applied to the electric calorific material of the heat generator through the electrode. It can be formed. Therefore, it is not necessary to use a heat switch having poor responsiveness, and high frequency operation is easy. Thus, the heat output of the heat pump device can be improved.
なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示技術の範囲を限定するものではない。 Note that the claims and the reference numerals in parentheses described in this section indicate the correspondence with specific means described in the embodiment described later as one aspect, and the scope of the disclosed technique is limited. It is not a thing.
以下に、図面を参照しながら開示技術を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the disclosed technology will be described with reference to the drawings. The same referential mark may be attached | subjected to the part corresponding to the matter demonstrated by the form preceded in each form, and the overlapping description may be abbreviate | omitted. In the case where only a part of the configuration is described in each embodiment, the other parts of the configuration are similar to the previously described embodiment. Not only the combination of the portions specifically described in the embodiments but also the embodiments may be partially combined unless any problem occurs in the combination.
(第1実施形態)
開示技術を適用した第1実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。図1は、開示技術を適用した冷却器1の外観図である。冷却器1は、電気熱量効果型ヒートポンプ装置を備える。冷却器1は、電気熱量効果型ヒートポンプ装置の一例である。以下、冷却器1を電気熱量効果型ヒートポンプ装置1、又は単にヒートポンプ装置1と呼ぶ場合がある。電気熱量効果型ヒートポンプ装置1はEHP(Electro-caloric effectHeat Pump)装置1とも呼ばれる。
First Embodiment
A first embodiment to which the disclosed technology is applied will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an external view of a cooler 1 to which the disclosed technology is applied. The cooler 1 includes an electric calorific heat pump device. The cooler 1 is an example of an electric calorific effect heat pump device. Hereinafter, the cooler 1 may be referred to as the electric heat effect heat pump device 1 or simply as the heat pump device 1. The electric calorific effect heat pump device 1 is also called an EHP (Electro-caloric effect Heat Pump) device 1.
この明細書においてヒートポンプ装置の語は広義の意味で使用される。すなわち、ヒートポンプ装置の語には、ヒートポンプ装置によって得られる冷熱を利用する装置と、ヒートポンプ装置によって得られる温熱を利用する装置との両方が含まれる。冷熱を利用する装置は、冷凍サイクル装置とも呼ばれることがある。よって、この明細書においてヒートポンプ装置の語は冷凍サイクル装置を包含する概念として使用される。本例の冷却器1は、ヒートポンプ装置によって得られる冷熱を利用する装置の一例である。冷却器1は、例えば、車載装置とすることができる。冷却器1は、車両に搭載された電池や電子機器の冷却に用いることができる。また、冷却器1は、車両のシートに着座した乗員に好適な冷感を提供するシート空調装置に用いることができる。 The term heat pump device is used in a broad sense in this specification. That is, the term heat pump apparatus includes both an apparatus utilizing cold obtained by the heat pump and an apparatus utilizing thermal obtained by the heat pump. Devices that use cold energy may also be referred to as refrigeration cycle devices. Thus, in this specification, the term heat pump device is used as a concept encompassing a refrigeration cycle device. The cooler 1 of the present example is an example of a device that utilizes cold heat obtained by a heat pump device. The cooler 1 can be, for example, an on-vehicle device. The cooler 1 can be used to cool a battery or an electronic device mounted on a vehicle. Moreover, the cooler 1 can be used for the sheet | seat air conditioner which provides a suitable cooling feeling to the passenger | crew who seated on the sheet | seat of the vehicle.
図1に示すように、冷却器1は、外殻としてのケース10を備えている。図2も参照して明らかなように、ケース10は、冷却板11、放熱板12、一対の側板部13、及び、一対の端板部14を備える。ケース10は、比較的薄型の直方体であり、冷却板11と放熱板12とは、ケース10の厚さ方向である図示ZZ方向において対向配置されている。冷却板11及び放熱板12は、いずれも、熱伝導性に優れる例えば金属製の薄板からなる。冷却板11及び放熱板12の材質としては、アルミニウム合金材や銅合金材を採用することができる。
As shown in FIG. 1, the cooler 1 includes a
一対の側板部13は、ケース10の幅方向である図示YY方向において相互に対向配置されている。側板部13は、ケース10のYY方向の端面を構成し、冷却板11の辺部と放熱板12の辺部とを繋ぐように配設される。また、一対の端板部14は、ケース10の長手方向である図示XX方向において相互に対向配置されている。端板部14は、ケース10のXX方向の端面を構成し、冷却板11の辺部と放熱板12の辺部とを繋ぐように配設される。側板部13及び端板部14は、いずれも、低熱伝導性を有する例えば樹脂製の薄板からなる。
The pair of
ケース10は、外殻をなす6面体の内部に、区画板15及び区画板16を有している。区画板15及び区画板16により、ケース10の内部には、作業室20、流路21及び流路22が区画形成されている。区画板15は、作業室20と流路21とを仕切っている。区画板15のうち、作業室20の図2図示上方に位置してYY方向に延在する部分には、複数の開口151が形成されている。開口151は、区画板15を貫通する孔として形成されており、作業室20と流路21とを連通する。一方、区画板16は、作業室20と流路22とを仕切っている。区画板16のうち、作業室20の図2図示下方に位置してYY方向に延在する部分には、複数の開口161が形成されている。開口161は、区画板16を貫通する孔として形成されており、作業室20と流路22とを連通する。
The
図2から明らかなように、冷却板11及び一方の側板部13と、区画板15との間に、流路21が形成されている。この一方の側板部13の外側面には、圧電ポンプ41が取り付けられている。圧電ポンプ41の吸入吐出口41aは、この一方の側板部13の設けられた開口を介して流路21に連通している。また、放熱板12及び他方の側板部13と、区画板16との間に、流路22が形成されている。この他方の側板部13の外側面には、圧電ポンプ42が取り付けられている。圧電ポンプ42の吸入吐出口42aは、この他方の側板部13の設けられた開口を介して流路22に連通している。
As apparent from FIG. 2, a
本例では、一方の側板部13に3つの薄型の圧電ポンプ41がXX方向においてほぼ等間隔に配設され、他方の側板部13に3つの薄型の圧電ポンプ42がXX方向においてほぼ等間隔に配設されている。圧電ポンプ41、42は、圧電素子の圧電効果を利用するマイクロポンプである。圧電素子は、変位は小さいものの、応答性に優れ、比較的出力密度が大きい。したがって、圧電ポンプ41、42は、ポンプ室の容積変化は小さいものの、比較的高い吐出圧を提供することができる。
In this example, three thin piezoelectric pumps 41 are arranged at substantially equal intervals in the XX direction on one
ケース10内の作業室20には、熱生成体3が配設されている。熱生成体3は、図3及び図4に示すように、多層構造化されている。熱生成体3は、図5に示すように、電気熱量効果材フィルム30、第1電極部31及び第2電極部32を積層して形成されている。電気熱量効果材フィルム30は、電気熱量効果を有する電気熱力効果材からなる素子であり、ECE(Electro-Caloric Effect)素子30とも呼ばれる。以下、電気熱量効果材フィルム30を、ECE素子30、電気熱量効果材30、又は単にフィルム30と呼ぶ場合がある。本例のフィルム30は、ポリフッ化ビリニデン(PVdF)系ポリマー製のフィルムである。ポリフッ化ビリニデン系ポリマーとしては、例えば、P(VDF−TrFE)やP(VDF−TrFE−CFE)等を採用することができる。フィルム30は矩形状をなし、フィルム30の厚さは、例えば10μmである。フィルム30は、製造が容易であれば薄い方が好ましい。フィルム30の厚さは、1〜50μmであることが好ましく、1〜20μmであればより好ましい。
The
第1電極部31は、電極部材311と電極部材312とを有して構成される。電極部材311は、薄膜状の金属製部材であり、例えばアルミニウム箔、銅箔等により提供される。電極部材312は、薄板状の金属製部材であり、例えば、アルミニウム材、銅材、ステンレス材等からなる。電極部材312は、図6に示すように、平板部312aと、平板部312aの片面から突出するように設けられた複数の突条部312bとが一体的に形成されている。突条部312bは、互いに平行に形成されて、それぞれZZ方向に延びている。これにより、隣り合う突条部312bの間には、ZZ方向に延びる溝部312cが形成される。図5に示すように、矩形状の電極部材312には、1つの角部近傍に、他の部分よりも厚肉の端子312dが突出している。
The
第2電極部32は、電極部材321と電極部材322とを有して構成される。電極部材321は、薄膜状の金属製部材であり、例えばアルミニウム箔、銅箔等により提供される。電極部材322は、薄板状の金属製部材であり、例えば、アルミニウム材、銅材、ステンレス材等からなる。電極部材322は、図6に示すように、平板部322aと、平板部322aの片面から突出するように設けられた複数の突条部322bとが一体的に形成されている。突条部322bは、互いに平行に形成されて、それぞれZZ方向に延びている。これにより、隣り合う突条部322bの間には、ZZ方向に延びる溝部322cが形成される。図5に示すように、矩形状の電極部材322には、1つの角部近傍に、他の部分よりも厚肉の端子322dが突出している。電極部材322の端子322dは、電極部材312の端子312dの形成位置とは反対側となる角部に設けられている。
The
第1電極部31、第2電極部32は、本実施形態における電極に相当する。以下、第1電極部31を単に電極31と呼び、第2電極部32を単に電極32と呼ぶ場合がある。
The
溝部312c及び溝部322cは、作業室20内における熱輸送媒体の媒体流路33を提供する。溝部312c及び溝部322cは、断面矩形状をなしてZZ方向に直線状に形成されており、熱輸送媒体流通時の圧力損失低下に寄与する。ZZ方向は、熱輸送媒体の往復流方向である。溝部312c、322cの深さ、すなわち、媒体流路33のXX方向寸法は、冷却器体格、熱交換性能、媒体圧力損失、製造性等の観点から、30〜300μmであることが好ましく、50〜150μmであればより好ましい。
The grooves 312 c and the grooves 322 c provide the
熱生成体3は、第1電極部31、フィルム30、第2電極部32、フィルム30、第1電極部31の順に、第1電極部31、第2電極部32とフィルム30とが交互に配置されるように積層される。このようにフィルム及び電極が積層された積層体において、積層方向であるXX方向における最外方に位置する電極の更に外方には、一対の拘束プレート34が配設される。一対の拘束プレート34は、端子接続部材35により締結される。端子接続部材35は、例えば、長尺ボルトとナットとを有して、端子312dを相互に電気的に接続するとともに、端子322dを相互に電気的に接続する。更に、端子接続部材35は、一対の拘束プレート34を相互に近接する方向に付勢する付勢部材としても機能する。これにより、フィルム30及び第1電極部31、第2電極部32の構成部材が、相互にXX方向において密着する。本例では、電気的端子接続部材と、拘束プレート34で積層体を挟持するための付勢部材とを、端子接続部材35で共用していたが、これに限定されるものではなく、別体としてもかまわない。なお、図1に示すように、端子接続部材35は、一端部をケース10外に突出させて、給電用の外部端子35aとすることができる。
In the
ECE素子30は、第1電極部31、第2電極部32を介して印加される電圧の強弱により発熱と吸熱とを生じる。ECE素子30は、電界すなわち電場の印加により発熱し、電場の除去により吸熱する。ECE素子30は、電場によって物質内の電気双極子モーメントが制御され、それに伴うエントロピー変化によって発熱や吸熱を発生させる。ECE素子30は、電場が印加されることによってエントロピーが減少し、熱を放出することによって温度が上昇する。また、ECE素子30は、電場が除去されることによってエントロピーが増加し、熱を吸収することによって温度が低下する。ECE素子30は、所定の温度域、例えば常温域において高い電気熱量効果を発揮する材料によって作られている。ECE素子30は、ポリフッ化ビリニデン系ポリマーからなるものに限定されない。ECE素子は、例えばセラミックス製であってもかまわない。
The
EHP装置1は、ECE素子30の電気熱量効果を利用する。EHP装置1は、電場変調装置と熱輸送装置とを備える。電場変調装置は、第1電極部31、第2電極部32を有してECE素子30に電圧を印加可能な電圧印加装置である。本例のEHP装置1は車両に搭載された高圧電池パックを給電源として高電圧を印加することができる。第1電極部31、第2電極部32間に高電圧を印加することにより、薄膜フィルム状のECE素子30に高電界を印加することができる。フィルム状のECE素子30は、電気熱量効果により発生した熱を素子表面にまで伝達し易いという利点もある。一方、本例の熱輸送装置40は、圧電ポンプ41、42を有する熱輸送媒体往復流装置である。
The EHP device 1 utilizes the electrocalorific effect of the
電場変調装置は、ECE素子30に電場を与えるとともに、その電場の強さを増減させる。電場変調装置は、ECE素子30を強い電界内に置く状態と、ECE素子30を弱い電界内またはゼロ電界内に置く状態とを周期的に切換える。電場変調装置は、ECE素子30が強い電界の中に置かれる強電界期間、及びECE素子30が強電界期間より弱い電界の中に置かれる低電界期間を周期的に繰り返すように電場を変調する。低電界期間は、完全に電場を除去する無電界期間であってもよい。ここで言う強い電界及び弱い電界における電界とは、+電界、−電界のいずれの場合も含む。
The electric field modulation device applies an electric field to the
熱輸送装置40は、ECE素子30が放熱または吸熱する熱を輸送するための熱輸送媒体を流すための流体機器を備える。熱輸送装置40は、ECE素子30と熱交換する熱輸送媒体をECE素子30及び第1電極部31、第2電極部32の少なくともいずれかに沿って流す装置である。本例の熱輸送装置40は、熱輸送媒体を第1電極部31、第2電極部32に形成した媒体流路33に流す。すなわち、本例では、熱輸送装置40は、熱輸送媒体が電極である第1電極部31、第2電極部32に接触するように第1電極部31、第2電極部32に沿って流す。本例では、熱輸送媒体は、電極である第1電極部31、第2電極部32を介してフィルム30に沿って流れているとも言える。
The
熱輸送装置40は、作業室20に高温端と低温端とを生成するように、熱輸送媒体を流す。熱輸送装置40は、電場変調装置による電場の変化に同期して、熱輸送媒体の往復的な流れFM、FNを発生させる。作業室20の一端から他端へ向かう流れFMを往流と呼び、他端から一端へ向かう流れFNを復流と呼ぶ。本例では、往流FMは、低温端201から高温端202へ向かう熱輸送媒体流れである。復流FNは、高温端202から低温端201へ向かう熱輸送媒体流れである。低温端201及び高温端202は、本実施形態における端部に相当する。
The
ECE素子30と熱交換する熱輸送媒体は、例えば、フロリナート(登録商標)等のフッ素系不活性液体によって提供することができる。フッ素系不活性液体は、絶縁流体の一例である。熱輸送媒体は、オイル等の他の絶縁流体であってもよい。熱輸送媒体は、熱生成体3内の媒体流路33を流れる際に低圧力損失を提供できる特性を有することが望まれる。
A heat transport medium that exchanges heat with the
熱輸送装置40は、電場変調装置による電場の増減に同期して熱輸送媒体を往復的に移動させる。熱輸送装置40は、熱輸送媒体を流すためのポンプを含むことができる。本例の熱輸送装置40は、圧電ポンプ41、42を備える。圧電ポンプ41、42は、作業室20に充填配置された熱生成体3のECE素子30に関して熱輸送媒体の往復流れを供給する。
The
熱輸送装置40は、ECE素子30に電場を印加したときに往流FMを生成する。往流FMは、圧電ポンプ41を吐出モードとし、圧電ポンプ42を吸入モードとすることにより生成される。すなわち、ECE素子30に電場が印加されることによって熱を放出し温度が上昇したときに、圧電ポンプ41から圧電ポンプ42へ向かう熱輸送媒体流れが形成される。このときの熱輸送媒体流れは、吸入吐出口41a→流路21→開口151→作業室20→開口161→流路22→吸入吐出口42aとなる。作業室20内では、低温端201から高温端202へ向かう熱輸送媒体流れを形成し、熱交換によって得た温熱を高温端202へ輸送する。
The
また、熱輸送装置40は、ECE素子30から電場を除去したときに復流FNを生成する。復流FNは、圧電ポンプ41を吸入モードとし、圧電ポンプ42を吐出モードとすることにより生成される。すなわち、ECE素子30から電場が除去されることによって熱を吸収し温度が低下したときに、圧電ポンプ42から圧電ポンプ41へ向かう熱輸送媒体流れが形成される。このときの熱輸送媒体流れは、吸入吐出口42a→流路22→開口161→作業室20→開口151→流路21→吸入吐出口41aとなる。作業室20内では、高温端202から低温端201へ向かう熱輸送媒体流れを形成し、熱交換によって得た冷熱を低温端201へ輸送する。
In addition, the
上記した動作を繰り返し行い、電場の印加除去に同期して熱輸送媒体を往復的に移動させることにより、作業室20の低温端201側から高温端202側への熱量の輸送が行なわれる。EHP装置1である冷却器1において、熱輸送媒体の上記した往復流れにより、冷却板11から放熱板12に向かって熱輸送が行なわれ、冷却板11の温度が低下し、放熱板12の温度が上昇する。冷却器1は、冷却板11で外部媒体から奪った熱を、熱輸送媒体で移動させて、放熱板12から外部媒体へ放出する。これにより、冷却板11に接する外部媒体を冷却することができる。冷却板11は、EHP装置1の低温端201からの冷熱出力を外部媒体へ放出する熱交換部であるとも言える。また、放熱板12は、EHP装置1の高温端202からの温熱出力を外部媒体へ放出する熱交換部であるとも言える。ケース10内のZZ方向の全域を作業室と見た場合には、冷却板11が低温端であり、放熱板12が高温端であると言える。
The above operation is repeated, and the heat transport medium is moved back and forth in synchronization with the application and removal of the electric field, whereby the heat is transported from the
本実施形態のEHP装置1は、熱生成体3と熱輸送装置40とを備える。熱生成体3は、作業室20の高温端202及び低温端201の両端部の間に設けられ、電極31、32と電気熱量効果材30とを有し、電極31、32を介して印加される電界の変調により発熱と吸熱とを生じる。熱輸送装置40は、高温端202及び低温端201を生成するように、電界の変調に同期して、熱生成体3と熱交換する熱輸送媒体の往復流を作業室20の内部に形成する。
The EHP device 1 of the present embodiment includes the
これによると、熱生成体3の電気熱量効果材30に電極31、32を介して印加する電界の変調に同期させて、熱輸送装置40により熱生成体3と熱交換する熱輸送媒体の往復流を作業室20の内部に形成することができる。したがって、応答性に難点のある熱スイッチを用いる必要がなく、高周波運転が容易である。このようにして、ヒートポンプ装置1の熱出力を向上することができる。また、比較的熱損失が大きい熱スイッチを用いる必要がないので、エネルギーロスを低減することができる。
According to this, the reciprocation of the heat transport medium which exchanges heat with the
複数の電気熱量効果材30が熱輸送媒体の往復流の方向であるZZ方向に交差する方向であるXX方向に互いに並設されおり、複数の電気熱量効果材30のそれぞれに対応して電極31、32が設けられている。これによると、各電気熱量効果材30の上記交差する方向であるXX方向の厚さを薄くして相互に並設することができる。したがって、各電気熱量効果材30に対する電界強度を容易に大きくすることができる。
A plurality of
また、本実施形態のEHP装置1の熱生成体3は、電極31、32と電気熱量効果材30とが相互に接するように配置された構成である。これによると、電気熱量効果材30に容易に電界を印加することができる。
Moreover, the
また、EHP装置1は、作業室20の内部に、電極31、32に沿って熱輸送媒体を流すように形成された媒体流路33を有する。これによると、媒体流路33を流れる熱輸送媒体と熱生成体3との熱交換を効率よく行なうことができる。
Further, the EHP apparatus 1 has a
熱輸送媒体の媒体流路は、電極及び電気熱量効果材の少なくともいずれかに沿って熱輸送媒体を流すように形成されていればよい。例えば、第1電極部31、第2電極部32の電極部材311、321を廃止して、熱輸送媒体が電極及び電気熱量効果材の両者に沿って流れるものであってもよい。また、電極と電気熱量効果材とが離間しており、熱輸送媒体は電気熱量効果材に沿って流れるものであってもよい。
The medium flow path of the heat transport medium may be formed to flow the heat transport medium along at least one of the electrode and the electrocaloric effect material. For example, the
また、電極31、32には、熱輸送媒体の往復流の方向に延びる溝部312c、322cが形成されており、この溝部312c、322cにより媒体流路33が提供される。これによると、電極31、32の溝部により、熱生成体3と熱交換する熱輸送媒体の媒体流路33を容易に得ることができる。また、媒体流路33を形成するために電極部材312、322に設けた突条部312b、322bは、熱輸送媒体との熱交換時に表面積を拡大する熱伝導フィンとして機能するため、熱交換効率の向上に寄与する。
Further, in the
また、熱輸送装置40は、熱輸送媒体を圧送するための圧電ポンプ41、42を有する。圧電ポンプは、ポンプ室の容積変化は小さいものの、比較的高い駆動周波数と吐出圧を得ることができる。したがって、媒体流路33が高圧力損失の構成であっても、媒体流路33に熱輸送媒体の往復流を確実に形成することができる。
The
(他の実施形態)
この明細書に開示される技術は、その開示技術を実施するための実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。開示される技術は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。実施形態は追加的な部分をもつことができる。実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。開示技術の技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示技術のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
(Other embodiments)
The technology disclosed in this specification can be variously modified and implemented without being limited to the embodiments for implementing the disclosed technology. The disclosed technology is not limited to the combinations shown in the embodiments, and can be implemented by various combinations. Embodiments can have additional parts. Parts of the embodiment may be omitted. Parts of the embodiment can be replaced or combined with parts of other embodiments. The structure, operation, and effect of the embodiment are merely examples. The technical scope of the disclosed technology is not limited to the description of the embodiments. The technical scope of the disclosed technology is defined by the description of the claims, and should be understood to include all the modifications within the meaning and scope equivalent to the descriptions of the claims. .
上記実施形態では、熱輸送媒体の往復流方向であるZZ方向に直交するXX方向にフィルム状のECE素子30を並設していたが、これに限定されるものではない。ECE素子30を並設する方向は、例えばZZ方向に直交する方向から若干傾斜していてもよい。すなわち、複数のECE素子30は、ZZ方向に交差する方向に互いに並設されていてもよい。また、複数のECE素子30を並設するものに限定されず、ECE素子は、1つであってもかまわない。また、図7に例示するように、ECE素子30をZZ方向に複数段配置してもよい。高い電気熱量効果を発揮する温度帯が互いに異なる複数のECE素子30をZZ方向に段配置することで、冷熱出力及び温熱出力の温度域を拡張することが可能である。また、ECE素子の形状は、フィルム状に限定されるものではなく、他の形状の素子も採用可能である。
In the above embodiment, the film-shaped
また、上記実施形態では、第1電極部31、第2電極部32を、隣り合うECE素子30の間に配置していたが、これに限定されるものではなく、ECE素子30に電圧を印加できるものであればよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、媒体流路33を、第1電極部31、第2電極部32の溝部312c、322cにより提供していた。すなわち、電極に媒体流路形成部材としての機能を持たせていた。しかしながら、これに限定されるものではない。例えばスペーサ等の電極とは別体の部材により、媒体流路を形成してもかまわない。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、熱輸送装置40は、一対の圧電ポンプ41、42のより熱輸送媒体の往復流を形成していたが、これに限定されるものではない。例えば、一方に圧電ポンプを設け、他方に圧電ポンプの吐出吸入に対応可能なベローズ等を設けて、熱輸送媒体の往復流を形成してもよい。また、例えば、圧電ポンプ以外のポンプ装置を採用してもかまわない。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、冷却板11及び放熱板12で、外部媒体に冷熱出力及び温熱出力していたが、これに限定されるものではない。例えば、熱輸送媒体を一次媒体とし、一次媒体と二次媒体とを熱交換する熱交換器をEHP装置内に設け、二次媒体を外部の低温系統と高温系統とに供給してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the cold-heat output and the thermal output were performed to the external medium by the cooling
また、上記実施形態では、車両に搭載される冷却器に開示技術を適用した。これに代えて、加熱器に開示技術を適用してもよい。また、上記実施形態に対して電界印加と熱輸送媒体流れの位相を逆転(電界印加時に復流FNを形成、電界除去時に往流FMを形成)することで、同一構成のまま制御変更するのみで冷却側と加熱側とを入れ替えることができる。また、車両以外の船舶や航空機等の移動体用の搭載装置に開示技術を適用してもよい。また、住宅用等の定置式の装置に開示技術を適用してもよい。 Moreover, in the said embodiment, the disclosed technique was applied to the cooler mounted in a vehicle. Alternatively, the disclosed technology may be applied to a heater. In addition, the control and change can be made with the same configuration only by reversing the phase of the electric field application and the heat transport medium flow with respect to the above embodiment (by forming the recurrent FN when the electric field is applied and forming the forward flow FM when removing the electric field) Can replace the cooling side and the heating side. In addition, the disclosed technology may be applied to a mounting apparatus for mobile bodies such as ships and aircraft other than vehicles. In addition, the disclosed technology may be applied to stationary devices such as for home use.
1 冷却器(ヒートポンプ装置)
3 熱生成体
20 作業室
30 電気熱量効果材フィルム(電気熱量効果材)
31 第1電極部(電極)
32 第2電極部(電極)
40 熱輸送装置
201 低温端
202 高温端
1 Cooler (Heat pump device)
3
31 1st electrode part (electrode)
32 Second electrode part (electrode)
40
Claims (6)
前記高温端及び前記低温端を生成するように、前記電界の変調に同期して、前記熱生成体と熱交換する熱輸送媒体の往復流を前記作業室の内部に形成する熱輸送装置(40)と、
を備えるヒートポンプ装置。 Between the high temperature end (202) of the working chamber (20) and the low temperature end (201) and having electrodes (31, 32) and an electrocaloric effect material (30), through the electrodes A heat generator (3) that generates heat and absorbs heat by modulation of an applied electric field;
A heat transport device (40) for forming a reciprocating flow of a heat transport medium which exchanges heat with the heat producing body in synchronization with the modulation of the electric field so as to generate the high temperature end and the low temperature end. )When,
A heat pump apparatus comprising:
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001355574A (en) * | 2000-06-13 | 2001-12-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Piezoelectric pump and cooling device using same |
WO2005000371A1 (en) * | 2003-06-27 | 2005-01-06 | Midori Anzen Co., Ltd. | Harmful gas removing device |
JP2017516053A (en) * | 2014-04-21 | 2017-06-15 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションUnited Technologies Corporation | Active regeneration heating and cooling |
JP2017525920A (en) * | 2014-04-09 | 2017-09-07 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションUnited Technologies Corporation | Electric field active direct contact regenerator |
-
2017
- 2017-10-18 JP JP2017201886A patent/JP2019074283A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001355574A (en) * | 2000-06-13 | 2001-12-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Piezoelectric pump and cooling device using same |
WO2005000371A1 (en) * | 2003-06-27 | 2005-01-06 | Midori Anzen Co., Ltd. | Harmful gas removing device |
JP2017525920A (en) * | 2014-04-09 | 2017-09-07 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションUnited Technologies Corporation | Electric field active direct contact regenerator |
JP2017516053A (en) * | 2014-04-21 | 2017-06-15 | ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイションUnited Technologies Corporation | Active regeneration heating and cooling |
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