JP2021196125A - Heat exchange device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a heat exchange device using a solid cooling member that exhibits an elastic calorific value effect.
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。 As this type of heat exchange device, for example, the cooling system described in Patent Document 1 has been conventionally known. The cooling system described in Patent Document 1 includes two refrigerant sets as solid cooling members that exhibit an elastic calorific value effect, and a load cross member that gives elastic strain to the two refrigerant sets.
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。 The load cross member reciprocates in a predetermined member reciprocating direction. The first refrigerant set, which is one of the two refrigerant sets, is provided on one side of the load cross member in the reciprocating direction of the member, and the second refrigerant set, which is the other of the two refrigerant sets, is the load cross member. It is provided on the other side in the reciprocating direction of the member.
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。 For example, when the load cross member moves from the stroke end on the other side in the reciprocating direction of the member to the stroke end on the one side, the first refrigerant set is compressively deformed, transformed from austenite to martensite, and releases latent heat. At the same time, the second refrigerant assembly is relaxed, transforming from martensite to austenite and absorbing latent heat.
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。 On the contrary, when the load cross member moves from the stroke end on one side in the reciprocating direction of the member to the stroke end on the other side, the first refrigerant assembly is relaxed, transformed from martensite to austenite, and absorbs latent heat. At the same time, the second refrigerant set is compressed and deformed, transforming from austenite to martensite and releasing latent heat.
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。 In the cooling system of Patent Document 1, since the first refrigerant set and the second refrigerant set alternately repeat heat absorption and heat dissipation, the high temperature portion and the low temperature portion of the cooling system are alternately alternated. For example, when an attempt is made to cool a heat transfer portion through which heat from a heat source is transferred by a heat exchange medium, the heat exchange medium must always be cooled in a low temperature portion of the cooling system. Therefore, in the cooling system, it is necessary to switch the distribution path of the heat exchange medium for cooling the heat transfer portion in synchronization with the replacement of the high temperature portion and the low temperature portion. As a result of detailed examination by the inventors, the above was found.
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。 In view of the above points, the present invention is a heat transfer device provided with a solid cooling member that exhibits an elastic heat quantity effect, in which heat transfer from a heat source is transferred without the need to switch the flow path of the heat exchange medium. The purpose is to realize the operation of a heat pump that transfers heat from the heat exchange medium to the heat exchange medium.
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。
In order to achieve the above object, the heat exchange device according to claim 1 is used.
The first heat transfer section (161, 17) where heat is transferred from the heat source (12),
It is provided with a first solid cooling member (21) that is repeatedly deformed between a first relaxed state and a first load state in which elastic strain is larger than that of the first relaxed state, and exhibits an elastic calorific value effect.
The first solid cooling member contacts the first heat transfer section in the first relaxed state and exchanges heat with the first heat transfer section, while in the first load state, the first solid cooling member moves from the first relaxed state. As it is elastically deformed, it separates from the first heat transfer portion and exchanges heat with the surrounding medium circulating around the first solid cooling member.
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。 By doing so, for example, when the first solid cooling member is in the first relaxed state and absorbs heat, since it is in contact with the first heat transfer portion, the surrounding medium is circulated around the first solid cooling member. However, the first solid cooling member is more likely to exchange heat with the first heat transfer unit than to exchange heat with the surrounding medium. When the first solid cooling member is in the first load state and dissipates heat, it is difficult for the first solid cooling member to exchange heat with the first heat transfer section because it is separated from the first heat transfer section. Therefore, it becomes easy to exchange heat with the surrounding medium circulating around the first solid cooling member.
従って、第１固体冷却部材が第１弛緩状態と第１負荷状態との間で繰り返し変形させられることに伴って、第１伝熱部から第１固体冷却部材への熱移動と、第１固体冷却部材から周囲媒体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伝熱部から周囲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が可能である。そして、上記熱交換媒体に対応する周囲媒体を例えば第１固体冷却部材へ流し続けていてもよいので、その周囲媒体の流通経路を切り替えることは必要とされない。 Therefore, as the first solid cooling member is repeatedly deformed between the first relaxed state and the first load state, heat transfer from the first heat transfer unit to the first solid cooling member and the first solid Heat transfer from the cooling member to the surrounding medium will be performed alternately. Therefore, it is possible to realize the operation of the heat pump that transfers heat from the first heat transfer unit to the surrounding medium. Then, since the peripheral medium corresponding to the heat exchange medium may continue to flow to, for example, the first solid cooling member, it is not necessary to switch the distribution path of the peripheral medium.
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 The reference numerals in parentheses attached to each component or the like indicate an example of the correspondence between the component or the like and the specific component or the like described in the embodiment described later.
以下、図面を参照しながら、各実施形態を説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, the parts that are the same or equal to each other are designated by the same reference numerals in the drawings.
（第１実施形態）
図１に示すように、熱交換装置１０に対し、図１の紙面上下方向に一致する第１方向Ｄ１の一方側には、不図示の送風装置が設けられている。矢印Ａ１で示すように、その送風装置が吹き出す空気が第１方向Ｄ１の一方側から熱交換装置１０へと、周囲媒体として送風される。そして、熱交換装置１０は、弾性熱量効果を利用することにより熱源１２から周囲媒体へ熱を移動させるヒートポンプ作動を行う。例えば、熱交換装置１０は、熱源１２の熱を周囲媒体へ放散することにより熱源１２を冷却する冷却装置または冷凍装置として機能する。
(First Embodiment)
As shown in FIG. 1, a blower device (not shown) is provided on one side of the first direction D1 corresponding to the vertical direction of the paper surface of FIG. 1 with respect to the
なお、図１に示す第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２と第３方向Ｄ３は、互いに交差する方向、厳密に言えば互いに垂直な方向である。 The first direction D1, the second direction D2, and the third direction D3 shown in FIG. 1 are directions that intersect each other, strictly speaking, directions that are perpendicular to each other.
図１および図２に示すように、熱交換装置１０は、伝熱体１４と、複数の作動ユニット２０とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
伝熱体１４は、例えば熱伝導性が高いアルミニウム合金などの金属で構成されている。伝熱体１４は、熱源１２の熱を、作動ユニット２０に含まれる固体冷却部材２１、２２へ伝える役割を果たす。伝熱体１４は、底板部１５と複数のフィン部１６とを備えている。本実施形態の伝熱体１４は、移動しない固定部材である。
The
底板部１５は、伝熱体１４のうち第１方向Ｄ１の他方側に配置され、板状を成し、第２方向Ｄ２および第３方向Ｄ３へ拡がるように形成されている。
The
また、底板部１５に対する第１方向Ｄ１の他方側には熱源１２が配置されており、その熱源１２は、底板部１５に対し熱伝導可能に連結されている。従って、熱源１２が発する熱は、底板部１５から複数のフィン部１６のそれぞれへと伝わる。この底板部１５および複数のフィン部１６は熱源１２により加熱されるので、例えば、矢印Ａ１のように送風される周囲媒体よりも高温になっている。
Further, a
複数のフィン部１６はそれぞれ、第２方向Ｄ２を厚み方向とした板状を成している。複数のフィン部１６は、相互間隔をあけて第２方向Ｄ２へ並んで配置されている。また、複数のフィン部１６はそれぞれ、第１方向Ｄ１の他方側の端部にて底板部１５に連結している。すなわち、複数のフィン部１６はそれぞれ、底板部１５から第１方向Ｄ１の一方側へ突き出るように形成されている。なお、フィン部１６は連結伝熱部に対応する。
Each of the plurality of
複数の作動ユニット２０はそれぞれ、第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２と連結部２３とを有している。
Each of the plurality of operating
第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２は、弾性熱量効果を発現する金属材料で構成されている。また、第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２は、第３方向Ｄ３へ波形状を成して延びる薄板状に形成されている。そのため、第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２は、第３方向Ｄ３へ伸縮可能なバネとなっている。
The first
詳細には、第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２は、第１方向Ｄ１に沿った方向視で波形状になっている。従って、図２〜図４に示すように、第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２は、第３方向Ｄ３に伸ばされるほど第２方向Ｄ２の幅が縮小するように変形し、逆に、第３方向Ｄ３に縮められるほど第２方向Ｄ２の幅が拡大するように変形する。
Specifically, the first
第１固体冷却部材２１は、第３方向Ｄ３の一方側に設けられた一端部２１１と、第３方向Ｄ３の他方側に設けられた他端部２１２とを有している。これと同様に、第２固体冷却部材２２は、第３方向Ｄ３の一方側に設けられた一端部２２１と、第３方向Ｄ３の他方側に設けられた他端部２２２とを有している。
The first
連結部２３は、或る程度の質量を有する錘である。連結部２３は、第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２との間に配置されており、その第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２とを連結している。従って、第１固体冷却部材２１と連結部２３と第２固体冷却部材２２は、第１固体冷却部材２１、連結部２３、第２固体冷却部材２２の順で、部材連結方向Ｄ３としての第３方向Ｄ３に直列に連結されている。すなわち、それぞれの作動ユニット２０において、第１固体冷却部材２１は連結部２３に対し第３方向Ｄ３の一方側に配置され、第２固体冷却部材２２は連結部２３に対し第３方向Ｄ３の他方側に配置されている。
The connecting
詳細には、複数の作動ユニット２０のそれぞれにおいて、第１固体冷却部材２１の一端部２１１は、伝熱体１４に対して固定された第１バネ端連結部１４１に連結され、第１固体冷却部材２１の他端部２１２は連結部２３に連結されている。そして、第２固体冷却部材２２の一端部２２１は連結部２３に連結され、第２固体冷却部材２２の他端部２２２は、伝熱体１４に対して固定された第２バネ端連結部１４２に連結されている。なお、図１では、第１および第２バネ端連結部１４１、１４２の図示が省略されている。
Specifically, in each of the plurality of operating
また、複数の作動ユニット２０と複数のフィン部１６は、並び方向Ｄ２としての第２方向Ｄ２へ交互に並んで配置されている。従って、作動ユニット２０はそれぞれ、互いに隣り合うフィン部１６と底板部１５とによって形成される溝状のフィン溝空間１４ａに収まっている。
Further, the plurality of actuating
連結部２３は、不図示のアクチュエータに連結されており、そのアクチュエータによって、伝熱体１４に対し相対的に所定のストロークで第３方向Ｄ３に往復運動させられる。別言すれば、連結部２３は、そのアクチュエータによって第３方向Ｄ３に振動させられる。
The connecting
詳細には、図２は、連結部２３が所定の中立位置に位置している状態を示している。その連結部２３の中立位置とは、連結部２３に対しアクチュエータの駆動力が作用していない状態における連結部２３の位置である。この中立位置では、第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２の何れも、自由状態に対し第３方向Ｄ３に引っ張られた中立位置引張状態とされている。すなわち、中立位置では、中立位置引張状態のバネである第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２とのバネ力が釣り合っている。なお、第１および第２固体冷却部材２１、２２の自由状態とは、言い換えれば、弾性変形させる負荷が作用していない無負荷状態のことである。
In detail, FIG. 2 shows a state in which the connecting
また、図３は、連結部２３の往復運動でその連結部２３が第３方向Ｄ３の一方側のストローク端に位置している状態を示している。図３の矢印Ｆａは、連結部２３を第３方向Ｄ３の一方側へ押すアクチュエータの駆動力を示している。
Further, FIG. 3 shows a state in which the connecting
また、図４は、連結部２３の往復運動でその連結部２３が第３方向Ｄ３の他方側のストローク端に位置している状態を示している。図４の矢印Ｆｂは、連結部２３を第３方向Ｄ３の他方側へ押すアクチュエータの駆動力を示している。
Further, FIG. 4 shows a state in which the connecting
図２〜図４に示すように、複数のフィン部１６はそれぞれ、第１伝熱部１６１と、その第１伝熱部１６１に対し第３方向Ｄ３の他方側に設けられた第２伝熱部１６２とを有している。第１伝熱部１６１は、フィン部１６のうち第１固体冷却部材２１が接離する部分であり、第１固体冷却部材２１に対し第２方向Ｄ２に並んで配置されている。第２伝熱部１６２は、フィン部１６のうち第２固体冷却部材２２が接離する部分であり、第２固体冷却部材２２に対し第２方向Ｄ２に並んで配置されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, each of the plurality of
図２〜図４に示すように、連結部２３が第３方向Ｄ３に往復運動するので、それに伴い、バネとしての第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２も第３方向Ｄ３に伸縮を繰り返す。すなわち、第１固体冷却部材２１は、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。それと同時に、第２固体冷却部材２２は、第２弛緩状態と、その第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る。
As shown in FIGS. 2 to 4, since the connecting
具体的には、連結部２３が図３に示すように第３方向Ｄ３の一方側のストローク端に位置している状態では、第１固体冷却部材２１は第１弛緩状態になる。例えば、その状態では、第１固体冷却部材２１は、第１固体冷却部材２１を弾性変形（詳細には、引張変形）させる負荷が取り除かれた除荷状態になる。
Specifically, when the connecting
そして、連結部２３が第３方向Ｄ３の一方側のストローク端に位置している状態では、第２固体冷却部材２２は第２負荷状態になる。例えば、その状態では、第２固体冷却部材２２は、連結部２３が中立位置にある場合に比して更に第３方向Ｄ３へ引っ張られた引張負荷状態になる。つまり、連結部２３が図２の中立位置に対し第３方向Ｄ３の一方側へ変位させられることで、第１固体冷却部材２１は第１弛緩状態になると共に、第２固体冷却部材２２は第２負荷状態になる。
Then, in the state where the connecting
これに対し、連結部２３が図４に示すように第３方向Ｄ３の他方側のストローク端に位置している状態では、第１固体冷却部材２１は第１負荷状態になる。例えば、その状態では、第１固体冷却部材２１は、連結部２３が中立位置にある場合に比して更に第３方向Ｄ３へ引っ張られた引張負荷状態になる。
On the other hand, when the connecting
そして、連結部２３が第３方向Ｄ３の他方側のストローク端に位置している状態では、第２固体冷却部材２２は第２弛緩状態になる。例えば、その状態では、第２固体冷却部材２２は、第２固体冷却部材２２を弾性変形（詳細には、引張変形）させる負荷が取り除かれた除荷状態になる。つまり、連結部２３が図２の中立位置に対し第３方向Ｄ３の他方側へ変位させられることで、第１固体冷却部材２１は第１負荷状態になると共に、第２固体冷却部材２２は第２弛緩状態になる。
Then, in a state where the connecting
このように、連結部２３の往復運動に伴って、第１固体冷却部材２１が第１弛緩状態になると第２固体冷却部材２２は第２負荷状態になり、第１固体冷却部材２１が第１負荷状態になると第２固体冷却部材２２は第２弛緩状態になる。
As described above, when the first
また、第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２は、上記したように弾性熱量効果を発現する材料で構成されているが、具体的には、弾性歪みの増減繰り返しに伴って、オーステナイト相とマルテンサイト相との間で相変態を生じる。
Further, the first
そのため、第１固体冷却部材２１は、第１弛緩状態ではオーステナイト相になり、第１負荷状態ではマルテンサイト相になる。そして、第２固体冷却部材２２は、第２弛緩状態ではオーステナイト相になり、第２負荷状態ではマルテンサイト相になる。
Therefore, the first
すなわち、第１固体冷却部材２１は、図３の第１弛緩状態から図４の第１負荷状態へ変化させられると、オーステナイト相からマルテンサイト相へ相変態するので、第１固体冷却部材２１から潜熱を放出する。逆に、第１固体冷却部材２１は、図４の第１負荷状態から図３の第１弛緩状態へ変化させられると、マルテンサイト相からオーステナイト相へ相変態するので、第１固体冷却部材２１の潜熱として熱を吸収する。
That is, when the first
これと同様に、第２固体冷却部材２２は、図４の第２弛緩状態から図３の第２負荷状態へ変化させられると、オーステナイト相からマルテンサイト相へ相変態するので、第２固体冷却部材２２から潜熱を放出する。逆に、第２固体冷却部材２２は、図３の第２負荷状態から図４の第２弛緩状態へ変化させられると、マルテンサイト相からオーステナイト相へ相変態するので、第２固体冷却部材２２の潜熱として熱を吸収する。
Similarly, when the second solid cooling
以上のように、熱交換装置１０では、連結部２３が第３方向Ｄ３に振動させられることによって、第１固体冷却部材２１は第１弛緩状態と第１負荷状態との間で繰り返し弾性変形させられる。それと共に、第２固体冷却部材２２は第２弛緩状態と第２負荷状態との間で繰り返し弾性変形させられる。本実施形態では、複数の作動ユニット２０の連結部２３は何れも、同じ向きに同期して往復運動させられる。
As described above, in the
熱交換装置１０の作動について詳細に言うと、例えば図３に示すように連結部２３が第３方向Ｄ３の一方側のストローク端にまで移動した場合には、第１固体冷却部材２１は第１弛緩状態になり、第２固体冷却部材２２は第２負荷状態になる。
Speaking in detail about the operation of the
すなわち、その場合、第１固体冷却部材２１はオーステナイト相になるので、図５のｔ１時点に示すようにフィン部１６よりも低温になる。それと共に、第２固体冷却部材２２はマルテンサイト相になるので、図５のｔ１時点に示すようにフィン部１６よりも高温になる。
That is, in that case, since the first
図５は、連結部２３の往復運動に伴う各固体冷却部材２１、２２の温度変化を示したタイムチャートであり、実線Ｌ１は第１固体冷却部材２１の温度を示し、破線Ｌ２は第２固体冷却部材２２の温度を示している。また、図５の一点鎖線Ｌｆは、フィン部１６の温度を示している。
FIG. 5 is a time chart showing the temperature changes of the
また、図３および図５に示すように、連結部２３が第３方向Ｄ３の一方側のストローク端にまで移動した場合には、第１固体冷却部材２１は第３方向Ｄ３に縮むのに伴い第２方向Ｄ２の幅が拡大する。そのため、第１固体冷却部材２１は、その第１固体冷却部材２１の両隣りに設けられた第１伝熱部１６１に接触し、その第１伝熱部１６１と熱交換するので、第１伝熱部１６１から吸熱する。図５の期間ＰＤ１は、第１固体冷却部材２１が第１伝熱部１６１に接触している期間を示している。
Further, as shown in FIGS. 3 and 5, when the connecting
また、その場合、第２固体冷却部材２２は第３方向Ｄ３に伸びるのに伴い第２方向Ｄ２の幅が縮小する。そのため、第２固体冷却部材２２は、その第２固体冷却部材２２の両隣りに設けられた第２伝熱部１６２から離れる。すなわち、連結部２３の往復運動において、第２固体冷却部材２２は、第２負荷状態では、その第２固体冷却部材２２が第２弛緩状態から弾性変形させられることに伴って第２伝熱部１６２から離れる。そして、第２固体冷却部材２２が第２伝熱部１６２から離れるので、第２固体冷却部材２２と第２伝熱部１６２との熱交換が遮断される。
Further, in that case, the width of the second solid cooling
このとき、第１固体冷却部材２１は第１伝熱部１６１に接触し、それによりフィン溝空間１４ａを完全にではないが略塞ぐのに対し、第２固体冷却部材２２と第２伝熱部１６２との間には隙間があく。そのため、矢印Ａ１（図１参照）のようにフィン溝空間１４ａへ流入する周囲媒体は、第１固体冷却部材２１周りには殆ど流通せず、専ら第２固体冷却部材２２周りを通って矢印Ａ２のように第３方向Ｄ３の他方側へ流れる。これにより、第２固体冷却部材２２は、その第２固体冷却部材２２まわりに流通する周囲媒体と熱交換するので、第２固体冷却部材２２から周囲媒体へ放熱する。そして、第１固体冷却部材２１は、その周囲媒体と殆ど熱交換しない。
At this time, the first
要するに、熱交換装置１０の作動において、第１固体冷却部材２１は第１弛緩状態では、周囲媒体との熱交換よりも、第１伝熱部１６１との熱交換を活発に行う。そして、第２固体冷却部材２２は第２負荷状態では、第２伝熱部１６２との熱交換よりも、周囲媒体との熱交換を活発に行う。
In short, in the operation of the
一方、上記とは逆に、例えば図４に示すように連結部２３が第３方向Ｄ３の他方側のストローク端にまで移動した場合には、第１固体冷却部材２１は第１負荷状態になり、第２固体冷却部材２２は第２弛緩状態になる。
On the other hand, contrary to the above, when the connecting
すなわち、その場合、第１固体冷却部材２１はマルテンサイト相になるので、図５のｔ２時点に示すようにフィン部１６よりも高温になる。それと共に、第２固体冷却部材２２はオーステナイト相になるので、図５のｔ２時点に示すようにフィン部１６よりも低温になる。
That is, in that case, since the first
また、図４および図５に示すように、連結部２３が第３方向Ｄ３の他方側のストローク端にまで移動した場合には、第１固体冷却部材２１は第３方向Ｄ３に伸びるのに伴い第２方向Ｄ２の幅が縮小する。そのため、第１固体冷却部材２１は、その第１固体冷却部材２１の両隣りに設けられた第１伝熱部１６１から離れる。すなわち、連結部２３の往復運動において、第１固体冷却部材２１は、第１負荷状態では、その第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。そして、第１固体冷却部材２１が第１伝熱部１６１から離れるので、第１固体冷却部材２１と第１伝熱部１６１との熱交換が遮断される。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, when the connecting
また、その場合、第２固体冷却部材２２は第３方向Ｄ３に縮むのに伴い第２方向Ｄ２の幅が拡大する。そのため、第２固体冷却部材２２は、その第２固体冷却部材２２の両隣りに設けられた第２伝熱部１６２に接触し、その第２伝熱部１６２と熱交換するので、第２伝熱部１６２から吸熱する。図５の期間ＰＤ２は、第２固体冷却部材２２が第２伝熱部１６２に接触している期間を示している。
Further, in that case, as the second solid cooling
このとき、第２固体冷却部材２２は第２伝熱部１６２に接触し、それによりフィン溝空間１４ａを完全にではないが略塞ぐのに対し、第１固体冷却部材２１と第１伝熱部１６１との間には隙間があく。そのため、矢印Ａ１（図１参照）のようにフィン溝空間１４ａへ流入する周囲媒体は、第２固体冷却部材２２周りには殆ど流通せず、専ら第１固体冷却部材２１周りを通って矢印Ａ３のように第３方向Ｄ３の一方側へ流れる。これにより、第１固体冷却部材２１は、その第１固体冷却部材２１まわりに流通する周囲媒体と熱交換するので、第１固体冷却部材２１から周囲媒体へ放熱する。そして、第２固体冷却部材２２は、その周囲媒体と殆ど熱交換しない。
At this time, the second solid cooling
要するに、熱交換装置１０の作動において、第１固体冷却部材２１は第１負荷状態では、第１伝熱部１６１との熱交換よりも、周囲媒体との熱交換を活発に行う。そして、第２固体冷却部材２２は第２弛緩状態では、周囲媒体との熱交換よりも、第２伝熱部１６２との熱交換を活発に行う。
In short, in the operation of the
このようにして、伝熱体１４から周囲媒体への放熱は、例えば作動ユニット２０が設けられていない場合と比較して、第１固体冷却部材２１および第２固体冷却部材２２のヒートポンプ作動によって促進される。
In this way, heat dissipation from the
上述したように、本実施形態によれば、図２〜図４に示すように、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まわりに流通する周囲媒体と熱交換する。
As described above, according to the present embodiment, as shown in FIGS. 2 to 4, the first
このような作動により、例えば第１固体冷却部材２１が第１弛緩状態とされ吸熱する場合には、第１伝熱部１６１に接触しているので、周囲媒体が仮に第１固体冷却部材２１まわりに流通していても、第１固体冷却部材２１は、周囲媒体と熱交換するよりも第１伝熱部１６１と熱交換しやすくなる。そして、第１固体冷却部材２１が第１負荷状態とされ放熱する場合には、第１伝熱部１６１から離れているので、第１固体冷却部材２１は第１伝熱部１６１と熱交換し難く、その一方で、第１固体冷却部材２１まわりに流通する周囲媒体と熱交換しやすくなる。
By such an operation, for example, when the first
従って、第１固体冷却部材２１が第１弛緩状態と第１負荷状態との間で繰り返し弾性変形させられることに伴って、第１伝熱部１６１から第１固体冷却部材２１への熱移動と、第１固体冷却部材２１から周囲媒体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伝熱部１６１から周囲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が可能である。そして、周囲媒体を例えば第１固体冷却部材２１まわりへ流し続けていてもそのヒートポンプの作動は実現可能であるので、その周囲媒体の流通経路を切り替えることは必要とされない。
Therefore, as the first
また、本実施形態によれば、第２固体冷却部材２２は弾性熱量効果を発現するものであり、第２弛緩状態とその第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る。第２固体冷却部材２２は、第２弛緩状態では第２伝熱部１６２に接触しその第２伝熱部１６２と熱交換する。その一方で、第２固体冷却部材２２は、第２負荷状態では、第２固体冷却部材２２が第２弛緩状態から弾性変形させられることに伴って第２伝熱部１６２から離れると共に、第２固体冷却部材２２まわりに流通する周囲媒体と熱交換する。また、第１固体冷却部材２１が第１弛緩状態になると第２固体冷却部材２２は第２負荷状態になり、第１固体冷却部材２１が第１負荷状態になると第２固体冷却部材２２は第２弛緩状態になる。
Further, according to the present embodiment, the second solid cooling
従って、第１固体冷却部材２１が第１伝熱部１６１を介して熱源１２（図１参照）と熱交換する場合には、それと同時に、第２固体冷却部材２２と周囲媒体との熱交換が行われる。そして、第２固体冷却部材２２が第２伝熱部１６２を介して熱源１２と熱交換する場合には、それと同時に、第１固体冷却部材２１と周囲媒体との熱交換が行われる。これにより、熱源１２から熱を汲み上げて周囲媒体へ放熱することを継続的に行うことが可能である。
Therefore, when the first
また、本実施形態によれば、第１固体冷却部材２１と連結部２３と第２固体冷却部材２２は、第１固体冷却部材２１、連結部２３、第２固体冷却部材２２の順で第３方向Ｄ３に直列に連結されている。そして、連結部２３が第３方向Ｄ３に振動させられることによって、第１固体冷却部材２１は第１弛緩状態と第１負荷状態との間で繰り返し変形させられると共に、第２固体冷却部材２２は第２弛緩状態と第２負荷状態との間で繰り返し変形させられる。
Further, according to the present embodiment, the first
従って、連結部２３を第３方向Ｄ３に振動させることで、第１固体冷却部材２１が熱源１２から熱を汲み上げて周囲媒体へ放熱することと、第２固体冷却部材２２が熱源１２から熱を汲み上げて周囲媒体へ放熱することとを並行して実行させることが可能である。
Therefore, by vibrating the connecting
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主として説明する。また、前述の実施形態と同一または均等な部分については省略または簡略化して説明する。このことは後述の実施形態の説明においても同様である。
(Second Embodiment)
Next, the second embodiment will be described. In this embodiment, the differences from the above-mentioned first embodiment will be mainly described. Further, the same or equal parts as those in the above-described embodiment will be omitted or simplified. This also applies to the description of the embodiment described later.
図６〜図８に示すように、本実施形態の伝熱体１４は、第１実施形態と同様に底板部１５と複数のフィン部１６とを備えている。そして、熱源１２も第１実施形態と同様に伝熱体１４に連結されているので、熱源１２が発する熱は、底板部１５から複数のフィン部１６のそれぞれへと伝わる。
As shown in FIGS. 6 to 8, the
但し、本実施形態の熱交換装置１０は、作動ユニット２０（図２参照）のうち第１固体冷却部材２１を備えているが、第２固体冷却部材２２と連結部２３とを備えてはいない。すなわち、熱交換装置１０は、第２固体冷却部材２２と連結部２３とを備えておらず、複数の第１固体冷却部材２１を備えている。そのため、フィン部１６は、第１固体冷却部材２１が接離する第１伝熱部１６１を有してはいるが、第２固体冷却部材２２が接離する第２伝熱部１６２を有していないことになる。
However, the
また、伝熱体１４に対し周囲媒体が不図示の送風装置によって送風されるが、その周囲媒体は、第１方向Ｄ１の一方側からではなく、矢印Ａ４で示すように第３方向Ｄ３の他方側から伝熱体１４へと流れる。このような点で、本実施形態は第１実施形態と異なっている。なお、図６では、第１固体冷却部材２１および熱源１２の図示が省略されている。
Further, the ambient medium is blown to the
具体的に、本実施形態の第１固体冷却部材２１は、第１実施形態と同様に、弾性熱量効果を発現する金属材料で構成されている。但し、本実施形態の第１固体冷却部材２１の形状は第１実施形態と比較して異なっている。その第１固体冷却部材２１は、第１方向Ｄ１へ波形状を成して延びる薄板状に形成されている。そのため、第１固体冷却部材２１は、第１方向Ｄ１へ伸縮可能なバネとなっている。
Specifically, the first
詳細には、第１固体冷却部材２１は、第３方向Ｄ３に沿った方向視で波形状になっている。従って、図７〜図９に示すように、第１固体冷却部材２１は、第１方向Ｄ１に伸ばされるほど第２方向Ｄ２の幅が縮小するように変形し、逆に、第１方向Ｄ１に縮められるほど第２方向Ｄ２の幅が拡大するように変形する。
Specifically, the first
また、複数の第１固体冷却部材２１と複数のフィン部１６は、第２方向Ｄ２へ交互に並んで配置されている。すなわち、第１固体冷却部材２１はそれぞれ、フィン溝空間１４ａに配置されている。
Further, the plurality of first
第１固体冷却部材２１は、第１方向Ｄ１の一方側に設けられた一端部２１１と、第１方向Ｄ１の他方側に設けられた他端部２１２とを有している。第１固体冷却部材２１の他端部２１２は、底板部１５に対し相対移動不能に連結されている。また、その他端部２１２には、第３方向Ｄ３へ拡がった切欠き２１２ａが形成されており、これにより、その切欠き２１２ａが設けられない場合と比較して、他端部２１２が底板部１５に対して接触する接触面積の削減が図られ、他端部２１２と底板部１５との間での伝熱が抑制されている。
The first
第１固体冷却部材２１の一端部２１１は、不図示のアクチュエータに連結されており、そのアクチュエータによって、所定のストロークで第１方向Ｄ１に往復運動させられる。これにより、バネとしての第１固体冷却部材２１は、第１方向Ｄ１に伸縮させられる。
One
詳細には、図８は、第１固体冷却部材２１の一端部２１１の往復運動でその一端部２１１が第１方向Ｄ１の他方側のストローク端に位置している状態、すなわち、バネとしての第１固体冷却部材２１が第１方向Ｄ１に最も縮められた状態を示している。また、図９は、第１固体冷却部材２１の一端部２１１の往復運動でその一端部２１１が第１方向Ｄ１の一方側のストローク端に位置している状態、すなわち、バネとしての第１固体冷却部材２１が第１方向Ｄ１に最も伸ばされた状態を示している。
In detail, FIG. 8 shows a state in which the one
また、第１固体冷却部材２１は、図８に示すように一端部２１１が第１方向Ｄ１の他方側のストローク端に位置している場合には、一端部２１１の往復運動において第１固体冷却部材２１の弾性歪みが最も小さくなる。例えば、第１固体冷却部材２１は、一端部２１１が第１方向Ｄ１の他方側のストローク端に位置している場合には、バネとしての自由状態またはその自由状態と略同じ状態になる。
Further, as shown in FIG. 8, when the one
従って、図８に示すように、第１固体冷却部材２１の一端部２１１が第１方向Ｄ１の他方側のストローク端まで変位させられた場合には、第１固体冷却部材２１は第１弛緩状態になる。すなわち、第１固体冷却部材２１はオーステナイト相になるので、フィン部１６よりも低温になる。そして、第１固体冷却部材２１は第１方向Ｄ１に縮むと共に第２方向Ｄ２の幅が拡大するので、その第１固体冷却部材２１の両隣りに設けられた第１伝熱部１６１に接触する。その結果、第１固体冷却部材２１は、周囲媒体と第１伝熱部１６１とのうち専ら第１伝熱部１６１と熱交換するので、第１伝熱部１６１から吸熱する。このとき、矢印Ａ４（図６参照）で示されるように周囲媒体はフィン溝空間１４ａに流されるが、第１固体冷却部材２１は第１伝熱部１６１に接触しているので、周囲媒体と熱交換するよりも第１伝熱部１６１と熱交換しやすくなる。
Therefore, as shown in FIG. 8, when the one
一方、上記とは逆に、図９に示すように、第１固体冷却部材２１の一端部２１１が第１方向Ｄ１の一方側のストローク端まで変位させられた場合には、第１固体冷却部材２１は第１負荷状態になる。すなわち、第１固体冷却部材２１はマルテンサイト相になるので、フィン部１６よりも高温になる。そして、第１固体冷却部材２１は第１方向Ｄ１に伸びると共に第２方向Ｄ２の幅が縮小するので、その第１固体冷却部材２１の両隣りに設けられた第１伝熱部１６１から離れる。その結果、第１固体冷却部材２１は、第１伝熱部１６１と熱交換し難く、その一方で、第１固体冷却部材２１まわりに流通する周囲媒体と熱交換しやすくなる。そのため、第１固体冷却部材２１は、周囲媒体と第１伝熱部１６１とのうち専ら周囲媒体へ第１固体冷却部材２１から放熱する。
On the other hand, contrary to the above, as shown in FIG. 9, when one
以上説明したことを除き、本実施形態は第１実施形態と同様である。そして、本実施形態では、前述の第１実施形態と共通の構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。 Except as described above, the present embodiment is the same as the first embodiment. Then, in the present embodiment, the effect obtained from the configuration common to the above-mentioned first embodiment can be obtained in the same manner as in the first embodiment.
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第２実施形態と異なる点を主として説明する。
(Third Embodiment)
Next, the third embodiment will be described. In this embodiment, the differences from the above-mentioned second embodiment will be mainly described.
図１０〜図１２に示すように、本実施形態の伝熱体１４は、第２実施形態と同様に底板部１５を備えているが、第２実施形態の板状のフィン部１６（図６参照）に替えて、棒状の第１伝熱部１７を備えている。そして、第１固体冷却部材２１の形状も第２実施形態とは異なっている。
As shown in FIGS. 10 to 12, the
なお、本実施形態でも熱源１２（図１参照）の熱は第２実施形態と同様に伝熱体１４に伝えられるので、熱源１２の熱は、底板部１５から複数の第１伝熱部１７のそれぞれへと伝わる。また、図１０では、第１固体冷却部材２１および熱源１２の図示が省略されている。
In this embodiment as well, the heat of the heat source 12 (see FIG. 1) is transferred to the
具体的に、本実施形態の伝熱体１４が有する複数の第１伝熱部１７は、第１方向Ｄ１に延びた円柱形状を成している。複数の第１伝熱部１７は、相互間隔をあけて第２方向Ｄ２および第３方向Ｄ３へ並んで配置されている。また、複数の第１伝熱部１７はそれぞれ、第１方向Ｄ１の他方側の端部にて底板部１５に連結している。すなわち、複数の第１伝熱部１７はそれぞれ、底板部１５から第１方向Ｄ１の一方側へ突き出るように形成されている。
Specifically, the plurality of first
第１固体冷却部材２１は、第２実施形態と同様の弾性熱量効果を発現する金属材料で構成されている。また、第１固体冷却部材２１は第１伝熱部１７と同数設けられており、複数の第１伝熱部１７のそれぞれに巻き付けられながら第３方向Ｄ３へ延びるコイルバネとして形成されている。そのため、第１固体冷却部材２１は、第３方向Ｄ３へ伸縮可能なコイルバネとなっている。
The first
従って、図１１〜図１４に示すように、第１固体冷却部材２１は、第１方向Ｄ１に伸ばされるほどコイル径が縮小するように変形し、逆に、第１方向Ｄ１に縮められるほどコイル径が拡大するように変形する。そして、そのコイル径の増減に応じて、第１固体冷却部材２１は第１伝熱部１７に対して接離する。
Therefore, as shown in FIGS. 11 to 14, the first
第１固体冷却部材２１は、第１方向Ｄ１の一方側に設けられた一端部２１１と、第１方向Ｄ１の他方側に設けられた他端部２１２とを有している。第１固体冷却部材２１の他端部２１２は、底板部１５に対し相対移動不能に連結されている。この他端部２１２と底板部１５との接触部分は点状であるので、その接触部分が面状に広がっている場合と比較して、他端部２１２が底板部１５に対して接触する接触面積の削減が図られ、他端部２１２と底板部１５との間での伝熱が抑制されている。
The first
第１固体冷却部材２１の一端部２１１は、不図示のアクチュエータに連結されており、そのアクチュエータによって、所定のストロークで第１方向Ｄ１に往復運動させられる。これにより、コイルバネとしての第１固体冷却部材２１は、第１方向Ｄ１に伸縮させられる。
One
詳細には、図１１および図１２は、第１固体冷却部材２１の一端部２１１の往復運動でその一端部２１１が第１方向Ｄ１の一方側のストローク端に位置している状態、すなわち、コイルバネとしての第１固体冷却部材２１が第１方向Ｄ１に最も伸ばされた状態を示している。また、図１３および図１４は、第１固体冷却部材２１の一端部２１１の往復運動でその一端部２１１が第１方向Ｄ１の他方側のストローク端に位置している状態、すなわち、コイルバネとしての第１固体冷却部材２１が第１方向Ｄ１に最も縮められた状態を示している。
In detail, FIGS. 11 and 12 show a state in which one
また、第１固体冷却部材２１は、図１１に示すように一端部２１１が第１方向Ｄ１の一方側のストローク端に位置している場合には、一端部２１１の往復運動において第１固体冷却部材２１の弾性歪みが最も小さくなる。例えば、第１固体冷却部材２１は、一端部２１１が第１方向Ｄ１の一方側のストローク端に位置している場合には、バネとしての自由状態またはその自由状態と略同じ状態になる。
Further, as shown in FIG. 11, when the one
従って、図１１および図１２に示すように、第１固体冷却部材２１の一端部２１１が第１方向Ｄ１の一方側のストローク端まで変位させられた場合には、第１固体冷却部材２１は第１弛緩状態になる。すなわち、第１固体冷却部材２１はオーステナイト相になるので、第１伝熱部１７よりも低温になる。そして、第１固体冷却部材２１は第１方向Ｄ１に伸びると共に第１固体冷却部材２１のコイル径が縮小するので、その第１固体冷却部材２１の径方向内側に設けれた第１伝熱部１７に接触する。その結果、第１固体冷却部材２１は、周囲媒体と第１伝熱部１７とのうち専ら第１伝熱部１７と熱交換するので、第１伝熱部１７から吸熱する。このとき、矢印Ａ４（図１０参照）で示されるように周囲媒体は第１伝熱部１７の相互間に流されるが、第１固体冷却部材２１は第１伝熱部１７に接触しているので、周囲媒体と熱交換するよりも第１伝熱部１７と熱交換しやすくなる。
Therefore, as shown in FIGS. 11 and 12, when the one
一方、上記とは逆に、図１３および図１４に示すように、第１固体冷却部材２１の一端部２１１が第１方向Ｄ１の他方側のストローク端まで変位させられた場合には、第１固体冷却部材２１は第１負荷状態になる。すなわち、第１固体冷却部材２１はマルテンサイト相になるので、第１伝熱部１７よりも高温になる。そして、第１固体冷却部材２１は第１方向Ｄ１に縮むと共に第１固体冷却部材２１のコイル径が拡大するので、その第１固体冷却部材２１の径方向内側に設けれた第１伝熱部１７から径方向に離れる。別言すれば、第１伝熱部１７まわりの全周にわたって、第１固体冷却部材２１と第１伝熱部１７との間に径方向隙間が形成される。その結果、第１固体冷却部材２１は、第１伝熱部１７と熱交換し難く、その一方で、第１固体冷却部材２１まわりに流通する周囲媒体と熱交換しやすくなる。そのため、第１固体冷却部材２１は、周囲媒体と第１伝熱部１７とのうち専ら周囲媒体へ第１固体冷却部材２１から放熱する。
On the other hand, contrary to the above, as shown in FIGS. 13 and 14, when one
以上説明したことを除き、本実施形態は第２実施形態と同様である。そして、本実施形態では、前述の第２実施形態と共通の構成から奏される効果を第２実施形態と同様に得ることができる。 Except as described above, the present embodiment is the same as the second embodiment. Then, in the present embodiment, the effect obtained from the configuration common to the above-mentioned second embodiment can be obtained in the same manner as in the second embodiment.
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第３実施形態と異なる点を主として説明する。
(Fourth Embodiment)
Next, the fourth embodiment will be described. In this embodiment, the differences from the above-mentioned third embodiment will be mainly described.
図１５および図１６に示すように、本実施形態では、伝熱体１４は第３実施形態と同じであるが、第１固体冷却部材２１の形状および伸縮する方向が第３実施形態と異なっている。
As shown in FIGS. 15 and 16, in the present embodiment, the
具体的に、本実施形態の第１固体冷却部材２１はコイルバネ形状ではなく、第３方向Ｄ３へ波形状を成して延びる薄板状に形成されている。そのため、第１固体冷却部材２１は、第３方向Ｄ３へ伸縮可能なバネとなっている。
Specifically, the first
詳細には、第１固体冷却部材２１は、第１方向Ｄ１に沿った方向視で波形状になっている。従って、第１固体冷却部材２１は、第３方向Ｄ３に伸ばされるほど波形状の振幅が小さくなるように変形し、第３方向Ｄ３に縮められるほど波形状の振幅が大きくなるように変形する。そして、第１固体冷却部材２１は、第３方向Ｄ３に並んで配置された複数の第１伝熱部１６１の間を第２方向Ｄ２へ揺動しながら縫うように第３方向Ｄ３へ延びている。
Specifically, the first
第１固体冷却部材２１は、第３方向Ｄ３の一方側に設けられた一端部２１１と、第３方向Ｄ３の他方側に設けられた他端部２１２とを有している。第１固体冷却部材２１の他端部２１２は、伝熱体１４（図１０参照）に対し相対移動不能とされている。
The first
第１固体冷却部材２１の一端部２１１は、不図示のアクチュエータに連結されており、そのアクチュエータによって、所定のストロークで第３方向Ｄ３に往復運動させられる。これにより、第１固体冷却部材２１は、第３方向Ｄ３に伸縮させられる。
One
詳細には、図１５は、第１固体冷却部材２１の一端部２１１の往復運動でその一端部２１１が第３方向Ｄ３の一方側のストローク端に位置している状態、すなわち、第１固体冷却部材２１が第３方向Ｄ３に最も伸ばされた状態を示している。また、図１６は、第１固体冷却部材２１の一端部２１１の往復運動でその一端部２１１が第３方向Ｄ３の他方側のストローク端に位置している状態、すなわち、第１固体冷却部材２１が第３方向Ｄ３に最も縮められた状態を示している。
Specifically, FIG. 15 shows a state in which one
また、第１固体冷却部材２１は、一端部２１１の往復運動に伴って、第３実施形態と同様にオーステナイト相とマルテンサイト相との間で相変態を生じる。
Further, the first
詳細には、図１５に示すように、第１固体冷却部材２１の一端部２１１が第３方向Ｄ３の一方側のストローク端まで変位させられた場合には、第１固体冷却部材２１は第１弛緩状態になる。すなわち、第１固体冷却部材２１はオーステナイト相になるので、第１伝熱部１７よりも低温になる。そして、第１固体冷却部材２１は第３方向Ｄ３に伸びると共に、第１伝熱部１７に接触する。その結果、第１固体冷却部材２１は、周囲媒体と第１伝熱部１７とのうち専ら第１伝熱部１７と熱交換するので、第１伝熱部１７から吸熱する。
Specifically, as shown in FIG. 15, when the one
一方、上記とは逆に、図１６に示すように、第１固体冷却部材２１の一端部２１１が第３方向Ｄ３の他方側のストローク端まで変位させられた場合には、第１固体冷却部材２１は第１負荷状態になる。すなわち、第１固体冷却部材２１はマルテンサイト相になるので、第１伝熱部１７よりも高温になる。そして、第１固体冷却部材２１は第３方向Ｄ３に縮むと共に、第１伝熱部１７から離れる。その結果、第１固体冷却部材２１は、第１伝熱部１７と熱交換し難く、その一方で、第１固体冷却部材２１まわりに流通する周囲媒体と熱交換しやすくなる。そのため、第１固体冷却部材２１は、周囲媒体と第１伝熱部１７とのうち専ら周囲媒体へ第１固体冷却部材２１から放熱する。
On the other hand, contrary to the above, as shown in FIG. 16, when one
以上説明したことを除き、本実施形態は第３実施形態と同様である。そして、本実施形態では、前述の第３実施形態と共通の構成から奏される効果を第３実施形態と同様に得ることができる。 Except as described above, the present embodiment is the same as the third embodiment. Then, in the present embodiment, the effect obtained from the configuration common to the above-mentioned third embodiment can be obtained in the same manner as in the third embodiment.
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第２実施形態と異なる点を主として説明する。
(Fifth Embodiment)
Next, the fifth embodiment will be described. In this embodiment, the differences from the above-mentioned second embodiment will be mainly described.
図１７および図１８に示すように、本実施形態では、波形状のバネである第１固体冷却部材２１が伸縮する向きが第２実施形態と異っている。なお、本実施形態の伝熱体１４は、図６に示すとおり第２実施形態と同じである。また、本実施形態でも第２実施形態と同様に、周囲媒体は、矢印Ａ４（図６参照）で示すように第３方向Ｄ３の他方側から伝熱体１４へと流れる。
As shown in FIGS. 17 and 18, in the present embodiment, the direction in which the first
具体的に、第１固体冷却部材２１は、第１方向Ｄ１に沿った方向視で波形状になっており、第３方向Ｄ３に伸縮する。詳細には、第１固体冷却部材２１のうち第３方向Ｄ３の他方側に設けられた他端部２１２は、伝熱体１４（図１６参照）に対し相対移動不能とされている。一方、第１固体冷却部材２１のうち第３方向Ｄ３の一方側に設けられた一端部２１１は、不図示のアクチュエータに連結されており、そのアクチュエータによって、所定のストロークで第３方向Ｄ３に往復運動させられる。これにより、第１固体冷却部材２１は、第３方向Ｄ３に伸縮させられる。
Specifically, the first
そして、その第１固体冷却部材２１の一端部２１１の往復運動に伴って、第２実施形態と同様に、第１固体冷却部材２１は、オーステナイト相になる第１弛緩状態とマルテンサイト相になる第１負荷状態とに交互に変化すると共に、第１伝熱部１６１に対し接離する。
Then, as the one
なお、図１７は、第１固体冷却部材２１の一端部２１１の往復運動でその一端部２１１が第３方向Ｄ３の他方側のストローク端に位置している状態を示し、この状態では、第１固体冷却部材２１は第１弛緩状態になり第１伝熱部１６１に接触する。また、図１８は、第１固体冷却部材２１の一端部２１１の往復運動でその一端部２１１が第３方向Ｄ３の一方側のストローク端に位置している状態を示し、この状態では、第１固体冷却部材２１は第１負荷状態になり第１伝熱部１６１から離れる。
Note that FIG. 17 shows a state in which the one
以上説明したことを除き、本実施形態は第２実施形態と同様である。そして、本実施形態では、前述の第２実施形態と共通の構成から奏される効果を第２実施形態と同様に得ることができる。 Except as described above, the present embodiment is the same as the second embodiment. Then, in the present embodiment, the effect obtained from the configuration common to the above-mentioned second embodiment can be obtained in the same manner as in the second embodiment.
（第６実施形態）
次に、第６実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第５実施形態と異なる点を主として説明する。
(Sixth Embodiment)
Next, the sixth embodiment will be described. In this embodiment, the differences from the above-mentioned fifth embodiment will be mainly described.
図１９〜図２１に示すように、本実施形態では、波形状のバネである第１固体冷却部材２１が伸縮する向き、および伝熱体１４の形状が第５実施形態と異っている。また、周囲媒体は、伝熱体１４に対し第１方向Ｄ１に送風される。これらの点で、本実施形態は第５実施形態と異なっている。
As shown in FIGS. 19 to 21, in the present embodiment, the direction in which the first
具体的に、本実施形態の伝熱体１４は、底板部１５（図６参照）に対応する基部１８と、複数の第１伝熱部１６１とを備えている。
Specifically, the
伝熱体１４の基部１８は、伝熱体軸心ＣＬを中心とした厚肉の円筒状に形成され、その伝熱体軸心ＣＬは第１方向Ｄ１に延びている。そして、基部１８に対し不図示の熱源が熱伝導可能に連結されている。従って、その熱源が発する熱は、基部１８から複数の第１伝熱部１６１のそれぞれへと伝わる。
The
なお、図１９では、第１固体冷却部材２１および熱源の図示が省略されている。また、図２０および図２１では、基部１８は二点鎖線で簡略化されて図示され、第１固体冷却部材２１および第１伝熱部１６１はそれぞれ、多数設けられているうちの一部が抜粋されて図示されている。
In FIG. 19, the first
複数の第１伝熱部１６１はそれぞれ、伝熱体軸心ＣＬまわりの周方向である伝熱体周方向Ｄｃを厚み方向とした板状を成し、相互間隔をあけて伝熱体周方向Ｄｃへ並んで配置されている。また、複数の第１伝熱部１６１はそれぞれ、伝熱体軸心ＣＬの径方向である伝熱体径方向の内側の端部にて基部１８に連結している。すなわち、複数の第１伝熱部１６１はそれぞれ、基部１８から伝熱体径方向の外側へ突き出るように形成されている。そして、伝熱体周方向Ｄｃに隣り合う第１伝熱部１６１同士の間には、溝状のフィン溝空間１４ａが形成され、複数のフィン溝空間１４ａにはそれぞれ、第１固体冷却部材２１が収まっている。
Each of the plurality of first
すなわち、複数の第１伝熱部１６１と複数の第１固体冷却部材２１はそれぞれ、伝熱体軸心ＣＬを中心として放射状に配置され、伝熱体周方向Ｄｃに交互に並んで設けられている。
That is, the plurality of first
第１固体冷却部材２１は、第１方向Ｄ１に沿った方向視で波形状になっており、伝熱体径方向に伸縮する。詳細には、第１固体冷却部材２１のうち伝熱体径方向の内側に設けられた他端部２１２は、伝熱体１４の基部１８に対し相対移動不能に連結されている。一方、第１固体冷却部材２１のうち伝熱体径方向の外側に設けられた一端部２１１は、不図示のアクチュエータに連結されており、そのアクチュエータによって、所定のストロークで伝熱体径方向に往復運動させられる。これにより、第１固体冷却部材２１は、伝熱体径方向に伸縮させられる。
The first
そして、その第１固体冷却部材２１の一端部２１１の往復運動に伴って、第５実施形態と同様に、第１固体冷却部材２１は、オーステナイト相になる第１弛緩状態とマルテンサイト相になる第１負荷状態とに交互に変化すると共に、第１伝熱部１６１に対し接離する。
Then, as the one
なお、図２０は、第１固体冷却部材２１の一端部２１１の往復運動でその一端部２１１が伝熱体径方向の内側のストローク端に位置している状態を示し、この状態では、第１固体冷却部材２１は第１弛緩状態になり第１伝熱部１６１に接触する。また、図２１は、第１固体冷却部材２１の一端部２１１の往復運動でその一端部２１１が伝熱体径方向の外側のストローク端に位置している状態を示し、この状態では、第１固体冷却部材２１は第１負荷状態になり第１伝熱部１６１から離れる。
Note that FIG. 20 shows a state in which the one
以上説明したことを除き、本実施形態は第５実施形態と同様である。そして、本実施形態では、前述の第５実施形態と共通の構成から奏される効果を第５実施形態と同様に得ることができる。 Except as described above, the present embodiment is the same as the fifth embodiment. Then, in the present embodiment, the effect obtained from the configuration common to the above-mentioned fifth embodiment can be obtained in the same manner as in the fifth embodiment.
（第７実施形態）
次に、第７実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主として説明する。
(7th Embodiment)
Next, the seventh embodiment will be described. In this embodiment, the differences from the above-mentioned first embodiment will be mainly described.
図２２に示すように、本実施形態の熱交換装置１０は、伝熱体１４に対する第１方向Ｄ１の一方側に設けられ伝熱体１４に連結された送風装置２６を備えている。この点において、本実施形態は第１実施形態と異なっている。
As shown in FIG. 22, the
なお、図２２では、２つの作動ユニット２０が図示されているが、本実施形態の熱交換装置１０が有する作動ユニット２０の数は、１つ、２つ、または、３つ以上であっても差し支えない。また、図２２では、作動ユニット２０の図示は簡略化されている。
Although two operating
具体的に、本実施形態の送風装置２６は、第１固体冷却部材２１まわりおよび第２固体冷却部材２２まわりに周囲媒体を流通させる流体機械である。本実施形態では、図２〜図４、図２２に示すように、第１実施形態と同様に、送風装置２６が吹き出す周囲媒体としての空気は、第１方向Ｄ１の一方側から複数のフィン溝空間１４ａのそれぞれへ、矢印Ａ１で示すように送風される。従って、第１固体冷却部材２１まわりおよび第２固体冷却部材２２まわりにおいて、周囲媒体は第１実施形態と同様に流通する。
Specifically, the
また、送風装置２６は伝熱体１４に対し例えばボルト止めまたは接着等によって固定されている。そのため、送風装置２６のファン回転に伴う振動は、伝熱体１４および作動ユニット２０へ外乱振動として伝達される。すなわち、送風装置２６は、その外乱振動を発生させる加振源でもある。そして、連結部２３を第３方向Ｄ３に振動させる不図示のアクチュエータは、その外乱振動に同期した振動数（言い換えれば、周波数）で連結部２３を振動させる。
Further, the
従って、本実施形態では、作動ユニット２０の連結部２３を第３方向Ｄ３に往復運動させるために、送風装置２６からの外乱振動が利用される。すなわち、第１固体冷却部材２１は、外乱振動が伝達されることによって、第１弛緩状態と第１負荷状態との間で繰り返し弾性変形させられ、第２固体冷却部材２２は、外乱振動が伝達されることによって、第２弛緩状態と第２負荷状態との間で繰り返し弾性変形させられる。
Therefore, in the present embodiment, the disturbance vibration from the
更に、本実施形態では、第１固体冷却部材２１は共振させられることによって、第１弛緩状態と第１負荷状態との間で繰り返し弾性変形させられる。それと共に、第２固体冷却部材２２も共振させられることによって、第２弛緩状態と第２負荷状態との間で繰り返し弾性変形させられる。
Further, in the present embodiment, the first
例えば、送風装置２６から伝達される外乱振動の周波数は予め実験的に判っている。そして、その外乱振動の周波数に基づき、作動ユニット２０を構成する第１、第２固体冷却部材２１、２２と連結部２３とが共振するように、第１、第２固体冷却部材２１、２２のそれぞれのバネ定数、および連結部２３の質量などが決定されている。このようにすれば、外乱振動によって、第１、第２固体冷却部材２１、２２と連結部２３とを共振させることができる。
For example, the frequency of the disturbance vibration transmitted from the
このとき、第１、第２固体冷却部材２１、２２のそれぞれのバネ定数、および連結部２３の質量などは、複数の作動ユニット２０で統一されていてもよいが、複数の作動ユニット２０のそれぞれで互いに異なるように決定されていてもよい。そのように連結部２３の質量などを複数の作動ユニット２０のそれぞれで異ならせれば、幅広い外乱振動の周波数に対応して、第１、第２固体冷却部材２１、２２と連結部２３との共振を発生させることが可能である。
At this time, the spring constants of the first and second
上述したように、本実施形態によれば、第１固体冷却部材２１は、送風装置２６から外乱振動が伝達されることによって、第１弛緩状態と第１負荷状態との間で繰り返し変形させられる。従って、その第１固体冷却部材２１を繰り返し弾性変形させるためのアクチュエータなどの動力源が発生する動力を小さくすることが可能である。また、場合によっては、そのアクチュエータなどの動力源自体を省くことも可能である。
As described above, according to the present embodiment, the first
また、本実施形態によれば、第１固体冷却部材２１まわりおよび第２固体冷却部材２２まわりに周囲媒体を流通させる送風装置２６の振動が、外乱振動として第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２とへ伝達される。従って、その送風装置２６が発する振動を、第１、第２固体冷却部材２１、２２のそれぞれの繰り返し弾性変形に利用することが可能である。
Further, according to the present embodiment, the vibration of the
また、本実施形態によれば、第１固体冷却部材２１は共振させられることによって、第１弛緩状態と第１負荷状態との間で繰り返し弾性変形させられる。それと共に、第２固体冷却部材２２も共振させられることによって、第２弛緩状態と第２負荷状態との間で繰り返し弾性変形させられる。従って、その共振によって生じる第１および第２固体冷却部材２１、２２の自励振動を利用することにより、第１および第２固体冷却部材２１、２２を繰り返し弾性変形させるために必要とされる動力を低減することが可能である。
Further, according to the present embodiment, the first
以上説明したことを除き、本実施形態は第１実施形態と同様である。そして、本実施形態では、前述の第１実施形態と共通の構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。 Except as described above, the present embodiment is the same as the first embodiment. Then, in the present embodiment, the effect obtained from the configuration common to the above-mentioned first embodiment can be obtained in the same manner as in the first embodiment.
なお、本実施形態は第１実施形態に基づいた変形例であるが、本実施形態を前述の第２〜第６実施形態の何れかと組み合わせることも可能である。 Although this embodiment is a modification based on the first embodiment, it is also possible to combine this embodiment with any of the above-mentioned second to sixth embodiments.
（第８実施形態）
次に、第８実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主として説明する。
(8th Embodiment)
Next, the eighth embodiment will be described. In this embodiment, the differences from the above-mentioned first embodiment will be mainly described.
本実施形態の熱交換装置１０は、自動車や電車などの輸送機器（言い換えれば、モビリティ）に搭載される。そして、図２３に示すように、例えば走行振動など輸送機器の振動Ｓｍ（言い換えれば、モビリティ振動Ｓｍ）が、伝熱体１４および作動ユニット２０へ外乱振動として伝達される。すなわち、その輸送機器は、その外乱振動を発生させる加振源である。そして、第７実施形態と同様に、連結部２３を第３方向Ｄ３に振動させる不図示のアクチュエータは、その外乱振動に同期した振動数で連結部２３を振動させる。
The
従って、本実施形態では、作動ユニット２０の連結部２３を第３方向Ｄ３に往復運動させるために、輸送機器からの外乱振動が利用される。すなわち、本実施形態でも第７実施形態と同様に、第１および第２固体冷却部材２１、２２はそれぞれ、外乱振動が伝達されることによって、繰り返し弾性変形させられる。
Therefore, in the present embodiment, the disturbance vibration from the transport device is used to reciprocate the connecting
更に、本実施形態でも第７実施形態と同様に、第１固体冷却部材２１は共振させられることによって、第１弛緩状態と第１負荷状態との間で繰り返し弾性変形させられる。それと共に、第２固体冷却部材２２も共振させられることによって、第２弛緩状態と第２負荷状態との間で繰り返し弾性変形させられる。
Further, in the present embodiment as in the seventh embodiment, the first
なお、輸送機器の振動Ｓｍが主として鉛直方向の振動である場合には、連結部２３が往復運動する方向である第３方向Ｄ３が鉛直方向またはそれに近い方向になるように、熱交換装置１０の姿勢を定めるのが好ましい。
When the vibration Sm of the transportation equipment is mainly vertical vibration, the
上述したように、本実施形態によれば、熱交換装置１０は輸送機器に搭載され、その輸送機器の振動Ｓｍが、外乱振動として第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２とへ伝達される。従って、その輸送機器が発する振動Ｓｍを、第１、第２固体冷却部材２１、２２のそれぞれの繰り返し弾性変形に利用することが可能である。
As described above, according to the present embodiment, the
以上説明したことを除き、本実施形態は第１実施形態と同様である。そして、本実施形態では、前述の第１実施形態と共通の構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。また、前述の第７実施形態と共通の構成から奏される効果を第７実施形態と同様に得ることもできる。 Except as described above, the present embodiment is the same as the first embodiment. Then, in the present embodiment, the effect obtained from the configuration common to the above-mentioned first embodiment can be obtained in the same manner as in the first embodiment. In addition, the same effect as that of the seventh embodiment can be obtained from the same configuration as that of the seventh embodiment described above.
なお、本実施形態は第１実施形態に基づいた変形例であるが、本実施形態を前述の第２〜第７実施形態の何れかと組み合わせることも可能である。 Although this embodiment is a modification based on the first embodiment, it is also possible to combine this embodiment with any of the above-mentioned second to seventh embodiments.
（第９実施形態）
次に、第９実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主として説明する。
(9th Embodiment)
Next, the ninth embodiment will be described. In this embodiment, the differences from the above-mentioned first embodiment will be mainly described.
図２４〜図２６に示すように、本実施形態では、互いに隣り合う作動ユニット２０同士のうち一方の作動ユニット２０ａに含まれる連結部２３と、他方の作動ユニット２０ｂに含まれる連結部２３とが互いに逆向きに動く。このように動くように、複数の作動ユニット２０に含まれる連結部２３はそれぞれ、不図示のアクチュエータによって第３方向Ｄ３に振動させられる。
As shown in FIGS. 24 to 26, in the present embodiment, the connecting
例えば図２５に示すように、一方の作動ユニット２０ａに含まれる第１固体冷却部材２１が第１弛緩状態になると共に第２固体冷却部材２２が第２負荷状態になる場合には、それと同時に、他方の作動ユニット２０ｂに含まれる第１固体冷却部材２１が第１負荷状態になると共に第２固体冷却部材２２が第２弛緩状態になる。
For example, as shown in FIG. 25, when the first
逆に、図２６に示すように、一方の作動ユニット２０ａに含まれる第１固体冷却部材２１が第１負荷状態になると共に第２固体冷却部材２２が第２弛緩状態になる場合には、それと同時に、他方の作動ユニット２０ｂに含まれる第１固体冷却部材２１が第１弛緩状態になると共に第２固体冷却部材２２が第２負荷状態になる。
On the contrary, as shown in FIG. 26, when the first
このように、一方の作動ユニット２０ａと他方の作動ユニット２０ｂとの間で、連結部２３の振動の位相が１８０°反転している。
In this way, the phase of the vibration of the connecting
なお、図２４〜図２６では、４つの作動ユニット２０が図示されているが、本実施形態の熱交換装置１０が有する作動ユニット２０の数は、２つ以上であれば幾つであっても差し支えない。
Although four operating
上述したように、本実施形態によれば、互いに隣り合う作動ユニット２０同士のうち一方の作動ユニット２０ａに含まれる連結部２３と、他方の作動ユニット２０ｂに含まれる連結部２３とが互いに逆向きに動く。
As described above, according to the present embodiment, the connecting
これにより、例えば図２５に示すように、第１伝熱部１６１が、一方の作動ユニット２０ａに含まれる第１固体冷却部材２１によって冷却される場合には、それと共に、その第１伝熱部１６１と同じフィン部１６を構成する第２伝熱部１６２が、他方の作動ユニット２０ｂに含まれる第２固体冷却部材２２によって冷却される。逆に、図２６に示すように、第１伝熱部１６１が、他方の作動ユニット２０ｂに含まれる第１固体冷却部材２１によって冷却される場合には、それと共に、その第１伝熱部１６１と同じフィン部１６を構成する第２伝熱部１６２が、一方の作動ユニット２０ａに含まれる第２固体冷却部材２２によって冷却される。
As a result, for example, as shown in FIG. 25, when the first
従って、連結部２３の振動において例えば複数の作動ユニット２０の連結部２３が何れも同じ向きに動かされる場合と比較して、フィン部１６の全体の温度バラツキを低減することが可能である。
Therefore, it is possible to reduce the overall temperature variation of the
以上説明したことを除き、本実施形態は第１実施形態と同様である。そして、本実施形態では、前述の第１実施形態と共通の構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。 Except as described above, the present embodiment is the same as the first embodiment. Then, in the present embodiment, the effect obtained from the configuration common to the above-mentioned first embodiment can be obtained in the same manner as in the first embodiment.
なお、本実施形態は第１実施形態に基づいた変形例であるが、本実施形態を前述の第７実施形態または第８実施形態と組み合わせることも可能である。 Although the present embodiment is a modification based on the first embodiment, it is also possible to combine the present embodiment with the above-mentioned seventh embodiment or the eighth embodiment.
（他の実施形態）
（１）上述の第１実施形態では、図１および図２に示すように、第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２は、第３方向Ｄ３へ波形状を成して延びる薄板状に形成されているが、これは一例である。例えば、第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２との一方または両方が線材で構成され、第３方向Ｄ３に伸縮可能なコイルバネ状に形成されていても差し支えない。
(Other embodiments)
(1) In the above-mentioned first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the first
（２）上述の第７、第８実施形態では、例えば図２に示す第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２は、共振させられることによって繰り返し弾性変形させられるが、これは一例である。例えば、その第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２は、共振させられなくても差し支えない。
(2) In the above-mentioned seventh and eighth embodiments, for example, the first
（３）上述の第７、第８実施形態では、例えば図２に示す連結部２３を第３方向Ｄ３に振動させるアクチュエータが設けられているが、そのアクチュエータが無いことも想定できる。そのアクチュエータが無い場合には、連結部２３は、外乱振動だけにより第３方向Ｄ３に振動させられる。
(3) In the above-mentioned seventh and eighth embodiments, for example, an actuator for vibrating the connecting
（４）上述の各実施形態では、図２等に示す第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２は、弾性熱量効果を発現する金属材料で構成されているが、これは一例である。例えば、第１固体冷却部材２１と第２固体冷却部材２２は、弾性熱量効果を発現するポリマーなどの非金属材料で構成されていても差し支えない。
(4) In each of the above-described embodiments, the first
（５）上述の各実施形態では、例えば図１の矢印Ａ１で示すように流通する周囲媒体は空気であるが、これは一例である。例えば、その周囲媒体は、空気以外の流体であっても差し支えない。 (5) In each of the above-described embodiments, for example, as shown by the arrow A1 in FIG. 1, the circulating medium is air, which is an example. For example, the surrounding medium may be a fluid other than air.
（６）なお、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。 (6) The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified and implemented. Further, the above embodiments are not unrelated to each other, and can be appropriately combined unless the combination is clearly impossible.
また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。 Further, in each of the above embodiments, it goes without saying that the elements constituting the embodiment are not necessarily essential except when it is clearly stated that they are essential or when they are clearly considered to be essential in principle. stomach. Further, in each of the above embodiments, when numerical values such as the number, numerical values, quantities, and ranges of the constituent elements of the embodiment are mentioned, when it is clearly stated that they are particularly essential, and when it is clearly limited to a specific number in principle. It is not limited to the specific number except when it is done.
また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。 Further, in each of the above embodiments, when the material, shape, positional relationship, etc. of the constituent elements, etc. are referred to, except when specifically specified or when the material, shape, positional relationship, etc. are limited to a specific material, shape, positional relationship, etc. in principle. , The material, shape, positional relationship, etc. are not limited.
（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、第１固体冷却部材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。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。その一方で、第１固体冷却部材は、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。
(summary)
According to the first aspect shown in part or all of the above embodiments, the first solid cooling member exhibits an elastic calorific value effect, as compared with the first relaxed state and the first relaxed state thereof. It is repeatedly deformed with the first load state in which the elastic strain is large. In the first relaxed state, the first solid cooling member contacts the first heat transfer portion and exchanges heat with the first heat transfer portion. On the other hand, in the first load state, the first solid cooling member is separated from the first heat transfer portion as the first solid cooling member is elastically deformed from the first relaxed state, and the first solid cooling member is separated from the first heat transfer portion. It exchanges heat with the surrounding media that circulates around it.
また、第２の観点によれば、第２伝熱部には熱源から熱が伝えられる。第２固体冷却部材は弾性熱量効果を発現するものであり、第２弛緩状態とその第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る。第２固体冷却部材は、第２弛緩状態では第２伝熱部に接触しその第２伝熱部と熱交換する。その一方で、第２固体冷却部材は、第２負荷状態では、第２固体冷却部材が第２弛緩状態から弾性変形させられることに伴って第２伝熱部から離れると共に、第２固体冷却部材まわりに流通する周囲媒体と熱交換する。また、第１固体冷却部材が第１弛緩状態になると第２固体冷却部材は第２負荷状態になり、第１固体冷却部材が第１負荷状態になると第２固体冷却部材は第２弛緩状態になる。 Further, according to the second viewpoint, heat is transferred from the heat source to the second heat transfer unit. The second solid cooling member exhibits an elastic calorific value effect, and is repeatedly deformed between the second relaxed state and the second load state in which the elastic strain is larger than the second relaxed state. In the second relaxed state, the second solid cooling member contacts the second heat transfer portion and exchanges heat with the second heat transfer portion. On the other hand, in the second load state, the second solid cooling member is separated from the second heat transfer portion as the second solid cooling member is elastically deformed from the second relaxed state, and the second solid cooling member is separated from the second heat transfer portion. It exchanges heat with the surrounding media that circulates around it. Further, when the first solid cooling member is in the first relaxed state, the second solid cooling member is in the second loaded state, and when the first solid cooling member is in the first loaded state, the second solid cooling member is in the second relaxed state. Become.
従って、第１固体冷却部材が第１伝熱部を介して熱源と熱交換する場合には、それと同時に、第２固体冷却部材と周囲媒体との熱交換が行われる。そして、第２固体冷却部材が第２伝熱部を介して熱源と熱交換する場合には、それと同時に、第１固体冷却部材と周囲媒体との熱交換が行われる。これにより、熱源から熱を汲み上げて周囲媒体へ放熱することを継続的に行うことが可能である。 Therefore, when the first solid cooling member exchanges heat with the heat source via the first heat transfer unit, the heat exchange between the second solid cooling member and the surrounding medium is performed at the same time. When the second solid cooling member exchanges heat with the heat source via the second heat transfer unit, at the same time, heat exchange between the first solid cooling member and the surrounding medium is performed. This makes it possible to continuously draw heat from the heat source and dissipate it to the surrounding medium.
また、第３の観点によれば、熱交換装置は、第１固体冷却部材と第２固体冷却部材との間に配置された連結部を備える。第１固体冷却部材と連結部と第２固体冷却部材は、第１固体冷却部材、連結部、第２固体冷却部材の順で部材連結方向に直列に連結されている。そして、連結部が部材連結方向に振動させられることによって、第１固体冷却部材は第１弛緩状態と第１負荷状態との間で繰り返し変形させられると共に、第２固体冷却部材は第２弛緩状態と第２負荷状態との間で繰り返し変形させられる。従って、連結部を部材連結方向に振動させることで、第１固体冷却部材が熱源から熱を汲み上げて周囲媒体へ放熱することと、第２固体冷却部材が熱源から熱を汲み上げて周囲媒体へ放熱することとを並行して実行させることが可能である。 Further, according to the third aspect, the heat exchange device includes a connecting portion arranged between the first solid cooling member and the second solid cooling member. The first solid cooling member, the connecting portion, and the second solid cooling member are connected in series in the order of the first solid cooling member, the connecting portion, and the second solid cooling member in the member connecting direction. Then, by vibrating the connecting portion in the member connecting direction, the first solid cooling member is repeatedly deformed between the first relaxed state and the first load state, and the second solid cooling member is in the second relaxed state. And the second load state are repeatedly deformed. Therefore, by vibrating the connecting portion in the member connecting direction, the first solid cooling member draws heat from the heat source and dissipates heat to the surrounding medium, and the second solid cooling member draws heat from the heat source and dissipates heat to the surrounding medium. It is possible to do what you do in parallel.
また、第４の観点によれば、第１伝熱部と第２伝熱部は連結伝熱部を構成し、それぞれの作動ユニットにおいて、第１固体冷却部材は連結部に対し部材連結方向の一方側に配置され、第２固体冷却部材は連結部に対し部材連結方向の他方側に配置される。複数の作動ユニットと複数の連結伝熱部は、部材連結方向に交差する並び方向へ交互に並んで配置される。そして、互いに隣り合う作動ユニット同士のうち一方の作動ユニットに含まれる連結部と他方の作動ユニットに含まれる連結部とが互いに逆向きに動くように、複数の作動ユニットに含まれる連結部はそれぞれ部材連結方向に振動させられる。 Further, according to the fourth viewpoint, the first heat transfer section and the second heat transfer section constitute a connected heat transfer section, and in each operating unit, the first solid cooling member is in the member connecting direction with respect to the connecting section. The second solid cooling member is arranged on one side, and the second solid cooling member is arranged on the other side in the member connecting direction with respect to the connecting portion. The plurality of operating units and the plurality of connected heat transfer units are arranged alternately side by side in the arrangement direction intersecting the member connecting directions. Then, the connecting portions included in the plurality of operating units are each such that the connecting portion included in one operating unit and the connecting portion included in the other operating unit move in opposite directions among the operating units adjacent to each other. It is vibrated in the member connecting direction.
これにより、例えば、第１伝熱部が、一方の作動ユニットに含まれる第１固体冷却部材によって冷却される場合には、それと共に、その第１伝熱部と同じ連結伝熱部を構成する第２伝熱部が、他方の作動ユニットに含まれる第２固体冷却部材によって冷却される。逆に、第１伝熱部が、他方の作動ユニットに含まれる第１固体冷却部材によって冷却される場合には、それと共に、その第１伝熱部と同じ連結伝熱部を構成する第２伝熱部が、一方の作動ユニットに含まれる第２固体冷却部材によって冷却される。 As a result, for example, when the first heat transfer unit is cooled by the first solid cooling member included in one of the operating units, it also constitutes the same connected heat transfer unit as the first heat transfer unit. The second heat transfer unit is cooled by the second solid cooling member contained in the other operating unit. On the contrary, when the first heat transfer unit is cooled by the first solid cooling member included in the other operating unit, the second heat transfer unit constituting the same connected heat transfer unit as the first heat transfer unit is formed together with the first heat transfer unit. The heat transfer unit is cooled by the second solid cooling member included in one of the operating units.
従って、連結部の振動において例えば複数の作動ユニットの連結部が何れも同じ向きに動かされる場合と比較して、連結伝熱部の全体の温度バラツキを低減することが可能である。 Therefore, it is possible to reduce the overall temperature variation of the connected heat transfer unit as compared with the case where, for example, the connected portions of the plurality of operating units are all moved in the same direction due to the vibration of the connected portion.
また、第５の観点によれば、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、第１弛緩状態と第１負荷状態との間で繰り返し変形させられる。従って、第１固体冷却部材を第１弛緩状態と第１負荷状態との間で繰り返し変形させるために動力を発生するアクチュエータなどの動力源を省くこと、または、その動力源が発生する動力を小さくすることが可能である。 Further, according to the fifth aspect, the first solid cooling member is repeatedly deformed between the first relaxed state and the first load state by transmitting the disturbance vibration. Therefore, a power source such as an actuator that generates power to repeatedly deform the first solid cooling member between the first relaxed state and the first load state is omitted, or the power generated by the power source is reduced. It is possible to do.
また、第６の観点によれば、第１固体冷却部材まわりに周囲媒体を流通させる流体機械の振動が、外乱振動として第１固体冷却部材へ伝達される。従って、その流体機械が発する振動を第１固体冷却部材の繰り返し変形に利用することが可能である。 Further, according to the sixth aspect, the vibration of the fluid machine that circulates the surrounding medium around the first solid cooling member is transmitted to the first solid cooling member as disturbance vibration. Therefore, the vibration generated by the fluid machine can be used for repeated deformation of the first solid cooling member.
また、第７の観点によれば、熱交換装置は輸送機器に搭載され、その輸送機器の振動が、外乱振動として第１固体冷却部材へ伝達される。従って、その輸送機器が発する振動を第１固体冷却部材の繰り返し変形に利用することが可能である。 Further, according to the seventh aspect, the heat exchange device is mounted on the transport device, and the vibration of the transport device is transmitted to the first solid cooling member as disturbance vibration. Therefore, it is possible to utilize the vibration generated by the transport device for the repeated deformation of the first solid cooling member.
また、第８の観点によれば、第１固体冷却部材は、共振させられることによって、第１弛緩状態と第１負荷状態との間で繰り返し変形させられる。従って、その共振によって生じる第１固体冷却部材の自励振動を利用することにより、第１固体冷却部材を繰り返し変形させるために必要とされる動力を低減することが可能である。 Further, according to the eighth aspect, the first solid cooling member is repeatedly deformed between the first relaxed state and the first load state by being resonated. Therefore, by utilizing the self-excited vibration of the first solid cooling member generated by the resonance, it is possible to reduce the power required for repeatedly deforming the first solid cooling member.
１０ 熱交換装置
１２ 熱源
２１ 第１固体冷却部材
１６１、１７ 第１伝熱部
10
Claims (8)
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。 The first heat transfer section (161, 17) where heat is transferred from the heat source (12),
A first solid cooling member (21) that is repeatedly deformed between a first relaxed state and a first load state in which elastic strain is larger than that of the first relaxed state and exhibits an elastic calorific value effect is provided.
The first solid cooling member contacts the first heat transfer section and exchanges heat with the first heat transfer section in the first relaxed state, while the first solid cooling member is in the first load state. A heat exchange device that separates from the first heat transfer unit as it is elastically deformed from the first relaxed state and exchanges heat with the surrounding medium circulating around the first solid cooling member.
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。 A second heat transfer unit (162) through which heat is transferred from the heat source,
A second solid cooling member (22) that is repeatedly deformed between a second relaxed state and a second load state in which elastic strain is larger than that of the second relaxed state and exhibits an elastic calorific value effect is provided.
The second solid cooling member contacts the second heat transfer section and exchanges heat with the second heat transfer section in the second relaxed state, while the second solid cooling member is in the second load state. As it is elastically deformed from the second relaxed state, it separates from the second heat transfer portion and exchanges heat with the surrounding medium flowing around the second solid cooling member.
When the first solid cooling member is in the first relaxed state, the second solid cooling member is in the second load state.
The heat exchange device according to claim 1, wherein when the first solid cooling member is in the first load state, the second solid cooling member is in the second relaxed state.
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。 A connecting portion (23) arranged between the first solid cooling member and the second solid cooling member is provided.
The first solid cooling member, the connecting portion, and the second solid cooling member are connected in series in the member connecting direction (D3) in the order of the first solid cooling member, the connecting portion, and the second solid cooling member. ,
By vibrating the connecting portion in the member connecting direction, the first solid cooling member is repeatedly deformed between the first relaxed state and the first load state, and the second solid cooling member is The heat exchange device according to claim 2, wherein the heat exchange device is repeatedly deformed between the second relaxed state and the second load state.
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。 A connecting portion (23) arranged between the first solid cooling member and the second solid cooling member and connected to the first solid cooling member and the second solid cooling member is provided.
The first solid cooling member, the connecting portion, and the second solid cooling member constitute an operating unit (20, 20a, 20b), and a plurality of the operating units are provided.
The first heat transfer unit (161) and the second heat transfer unit constitute a connected heat transfer unit (16), and a plurality of the connected heat transfer units are provided.
In each of the actuating units, the first solid cooling member is arranged on one side of the member connecting direction (D3) with respect to the connecting portion, and the second solid cooling member is arranged on the other side of the connecting portion in the member connecting direction with respect to the connecting portion. Placed on the side,
When the connecting portion is displaced to the one side in the member connecting direction with respect to a predetermined neutral position, the first solid cooling member is in the first relaxed state and the second solid cooling member is in the second relaxed state. Under load,
When the connecting portion is displaced to the other side in the member connecting direction with respect to the neutral position, the first solid cooling member is put into the first load state and the second solid cooling member is relaxed by the second. Be in a state,
The plurality of the actuating units and the plurality of connected heat transfer portions are alternately arranged side by side in the arrangement direction (D2) intersecting the member connection directions.
A plurality of the connecting portions included in the operating unit (20a) of one of the operating units adjacent to each other and the connecting portion included in the other operating unit (20b) so as to move in opposite directions to each other. The heat exchange device according to claim 2, wherein each of the connecting portions included in the operating unit is vibrated in the member connecting direction.
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。 It is a heat exchange device installed in transportation equipment.
The heat exchange device according to claim 5, wherein the vibration (Sm) of the transport device is transmitted to the first solid cooling member as the disturbance vibration.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020103783A JP2021196125A (en) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Heat exchange device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020103783A JP2021196125A (en) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Heat exchange device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021196125A true JP2021196125A (en) | 2021-12-27 |
Family
ID=79197735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020103783A Pending JP2021196125A (en) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | Heat exchange device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2021196125A (en) |
-
2020
- 2020-06-16 JP JP2020103783A patent/JP2021196125A/en active Pending
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