JP6129664B2 - 熱伝達装置 - Google Patents
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Description
本発明は、熱伝達装置に関する。
従来、対流体中に設置され対流体を介して放冷又は加熱を行う熱エネルギ体は、通常流体が熱エネルギ体を通過することによって、伝熱効果を向上させる。しかしながら、流体ポンピング装置を加設することにより、流体をポンピングする場合、流体は熱エネルギ体を通過することができないおそれがある。
H. Gomaa, A.M. Al Taweel、Effect of oscillatory motion on heat transfer at vertical flat surfaces、International Journal of Heat and Mass Transfer、Volume 48、 Issue 8、 April 2005、 Pages 1494-1504
本発明は、放熱効果を高めることが可能な熱伝達装置を提供することを目的とする。
本発明の熱伝達装置は、電気エネルギにより振動作動装置（２００）が駆動され、振動作動装置（２００）が相対的に高温である熱エネルギ体（１０１）に連結されており、周辺の相対的に低温である気相又は液相の流体を振動かつ変位させることで循環流動させ、流体に熱エネルギを伝達する。
または、電気エネルギ駆動装置（３００）により振動作動装置（２００）が駆動され、振動作動装置（２００）が相対的に低温である熱エネルギ体（１０１）に連結されており、周辺の相対的に高温である気相又は液相の流体を振動かつ変位させることで循環流動させ、流体の熱エネルギを吸収する。
または、電気エネルギ駆動装置（３００）により振動作動装置（２００）が駆動され、振動作動装置（２００）が相対的に低温である熱エネルギ体（１０１）に連結されており、周辺の相対的に高温である気相又は液相の流体を振動かつ変位させることで循環流動させ、流体の熱エネルギを吸収する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による熱伝達装置を図１に示す。
図１に示すように、本実施形態の熱伝達装置の主な構成は、以下の通りである。
熱エネルギ体（１０１）は、流体と相対的に温度差を有する熱エネルギ体により構成される。接続部（９００）及び軟性電気伝導体（８００）の熱エネルギ体（１０１）により構成されることを含む。接続部（９００）と熱エネルギ体（１０１）との間で、軟性電気伝導体（８００）、例えば軟性導電線、軟性導電板を通して導電接続し、かつ熱エネルギ体（１０１）は、外部の電気エネルギ信号を出力又は入力する各種のアナログ又はデジタル信号を処理するチップ又は半導体パワーデバイス、ＬＥＤチップ、熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電装置、入力する電気エネルギを放冷又は加熱用半導体により構成される熱エネルギ体により構成される、又は化学エネルギを熱エネルギに変換する化学エネルギを放冷又は加熱用熱エネルギ体により構成されることを含む。
本発明の第一実施形態による熱伝達装置を図１に示す。
図１に示すように、本実施形態の熱伝達装置の主な構成は、以下の通りである。
熱エネルギ体（１０１）は、流体と相対的に温度差を有する熱エネルギ体により構成される。接続部（９００）及び軟性電気伝導体（８００）の熱エネルギ体（１０１）により構成されることを含む。接続部（９００）と熱エネルギ体（１０１）との間で、軟性電気伝導体（８００）、例えば軟性導電線、軟性導電板を通して導電接続し、かつ熱エネルギ体（１０１）は、外部の電気エネルギ信号を出力又は入力する各種のアナログ又はデジタル信号を処理するチップ又は半導体パワーデバイス、ＬＥＤチップ、熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電装置、入力する電気エネルギを放冷又は加熱用半導体により構成される熱エネルギ体により構成される、又は化学エネルギを熱エネルギに変換する化学エネルギを放冷又は加熱用熱エネルギ体により構成されることを含む。
振動作動装置（２００）は、駆動電源（４００）から入力する電気エネルギにより直接駆動され、又は電気エネルギ駆動装置（３００）を経て出力する電気エネルギに駆動されることにより、必要な振動周波数と振動幅の電気エネルギを振動・変位に変換する物理構造装置を生じさせ、熱エネルギ体（１０１）を直接駆動して振動・変位させることにより、流体に熱エネルギを伝達し、及び流体を循環流動させる。又は延伸した振動アーム（１０２）を経て、連結する熱エネルギ体（１０１）を駆動して振動・変位させることにより、流体に熱エネルギを伝達し、及び流体を循環流動させる。
電気エネルギ駆動装置（３００）は、駆動電源（４００）から来る電気エネルギを受け、相対電圧及び周波数を生じさせ、出力する駆動電気エネルギにより振動作動装置（２００）を駆動し、電気エネルギ駆動装置（３００）は独立装置により構成され、又は振動作動装置（２００）に結合することを含む。
固定座（５００）に振動作動装置（２００）の基体又は固定ベースにより構成される固定座を設置する。
筐体（６００）に振動作動装置（２００）、延伸した振動アーム（１０２）の両方、またいずれか一方、及び熱エネルギ体（１０１）の容器構造を設置し、その内部空間に流体（７００）を填入する。
流体（７００）は、気相、液相、粘性油状物又はペースト状液体により構成され、筐体（６００）と振動作動装置（２００）、熱エネルギ体（１０１）、振動アーム（１０２）との間に填入し、熱エネルギを輸送する。
筐体（６００）に振動作動装置（２００）、延伸した振動アーム（１０２）の両方、またいずれか一方、及び熱エネルギ体（１０１）の容器構造を設置し、その内部空間に流体（７００）を填入する。
流体（７００）は、気相、液相、粘性油状物又はペースト状液体により構成され、筐体（６００）と振動作動装置（２００）、熱エネルギ体（１０１）、振動アーム（１０２）との間に填入し、熱エネルギを輸送する。
軟性電気伝導体（８００）は、熱エネルギ体（１０１）と接続部（９００）との間に設置され、電気エネルギ輸送、信号電気エネルギの軟性導電線又は軟性導電板の両方、又はいずれか一方により構成される。
接続部（９００）は、導電端子、導電線、導電プラグ、ソケット、又はコネクタにより構成される電気エネルギ伝送インタフェース装置であり、電源の電気エネルギと信号の電気エネルギの両方、又はいずれか一方を輸送する。
上述の熱エネルギ体（１０１）、振動作動装置（２００）及び電気エネルギ駆動装置（３００）は、駆動電源（４００）に駆動される。駆動電源（４００）はから来る市内の電源又は独立電源の交流や直流電気エネルギを含み、熱エネルギ体（１０１）の電気エネルギを駆動し、及び振動作動装置（２００）の電気エネルギを直接供給し、又は電気エネルギ駆動装置（３００）を経て、更に振動作動装置（２００）を駆動する。
（第二実施形態）
図２に本実施形態は電磁式振動装置（２００１）により振動作動装置（２００）を構成することによって、熱エネルギ体（１０１）を駆動する主要構造を示す模式図である。
図２の主な構成は、以下の通りである。
図２に本実施形態は電磁式振動装置（２００１）により振動作動装置（２００）を構成することによって、熱エネルギ体（１０１）を駆動する主要構造を示す模式図である。
図２の主な構成は、以下の通りである。
熱エネルギ体（１０１）は、流体と相対的に温度差を有する熱エネルギ体により構成される。接続部（９００）及び軟性電気伝導体（８００）の熱エネルギ体（１０１）により構成されることを含む。接続部（９００）と熱エネルギ体（１０１）との間で、軟性電気伝導体（８００）、例えば軟性導電線、軟性導電板を通して導電接続し、かつ熱エネルギ体（１０１）は、外部の電気エネルギ信号を出力又は入力する各種のアナログ又はデジタル信号を処理するチップ又は半導体パワーデバイス、ＬＥＤチップ、熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電装置、入力する電気エネルギを放冷又は加熱用熱半導体により構成される熱エネルギ体により構成される、又は化学エネルギを熱エネルギに変換する化学エネルギを放冷又は加熱用熱エネルギ体により構成されることを含む。
電磁式振動装置（２００１）は、導磁性の振動リード（２０１）、鉄心（２０２）、励磁コイル（２０３）により構成される。駆動電源（４００）から入力する電気エネルギにより直接駆動され、又は電気エネルギ駆動装置（３００）から出力する電気エネルギに駆動される。その通電により振動・変位させ、熱エネルギ体（１０１）を直接駆動して振動・変位させることにより、流体に熱エネルギを伝達し、及び流体を循環流動させ、又は振動リード（２０１）により延伸した振動アーム（１０２）を経て、連結する熱エネルギ体（１０１）を駆動して振動・変位させることにより、流体に熱エネルギを伝達し、及び流体を循環流動させる。
電気エネルギ駆動装置（３００）は、駆動電源（４００）から来る電気エネルギを受け、相対電圧及び周波数を生じさせ、出力する駆動電気エネルギにより電磁式振動装置（２００１）の励磁コイル（２０３）を駆動し、電気エネルギ駆動装置（３００）は独立装置により構成され、又は電磁式振動装置（２００１）に結合することを含む。
固定座（５００）に電磁式振動装置（２００１）の基体又は固定ベースにより構成される固定座を設置する。
筐体（６００）に電磁式振動装置（２００１）、延伸した振動アーム（１０２）の両方、またいずれか一方、及び熱エネルギ体（１０１）の容器構造を設置し、その内部空間に流体（７００）を填入する。
流体（７００）は、気相、液相、粘性油状物又はペースト状液体により構成され、筐体（６００）と電磁式振動装置（２００１）、熱エネルギ体（１０１）、振動アーム（１０２）との間に填入し、熱エネルギを輸送する。
軟性電気伝導体（８００）は、熱エネルギ体（１０１）と接続部（９００）との間に設置され、電気エネルギ輸送、信号電気エネルギの軟性導電線又は軟性導電板の両方、又はいずれか一方により構成される。
接続部（９００）は、導電端子、導電線、導電プラグ、ソケット、又はコネクタにより構成される電気エネルギ伝送インタフェース装置であり、電源の電気エネルギと信号の電気エネルギの両方、又はいずれか一方を輸送する。
（第三実施形態）
図３に本実施形態は固相振動装置（２００２）により振動作動装置（２００）を構成することによって、熱エネルギ体（１０１）を駆動する主要構造を示す模式図である。
図３の主な構成は、以下の通りである。
図３に本実施形態は固相振動装置（２００２）により振動作動装置（２００）を構成することによって、熱エネルギ体（１０１）を駆動する主要構造を示す模式図である。
図３の主な構成は、以下の通りである。
熱エネルギ体（１０１）は、流体と相対的に温度差を有する熱エネルギ体により構成される。接続部（９００）及び軟性電気伝導体（８００）の熱エネルギ体（１０１）により構成されることを含む。接続部（９００）と熱エネルギ体（１０１）との間で、軟性電気伝導体（８００）、例えば軟性導電線、軟性導電板を通して導電接続し、かつ熱エネルギ体（１０１）は、外部の電気エネルギ信号を出力又は入力する各種のアナログ又はデジタル信号を処理するチップ又は半導体パワーデバイス、ＬＥＤチップ、熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電装置、入力する電気エネルギを放冷又は加熱用熱半導体により構成される熱エネルギ体により構成される、又は化学エネルギを熱エネルギに変換する化学エネルギを放冷又は加熱用熱エネルギ体により構成されることを含む。
固相振動装置（２００２）は、駆動電源（４００）から入力する電気エネルギにより直接駆動され、又は電気エネルギ駆動装置（３００）から出力する電気エネルギにより駆動される。固相振動装置（２００２）は、圧電効果又は磁歪効果により変形する変形ユニット（３０１）により構成される。その通電により振動・変位させ、熱エネルギ体（１０１）を直接駆動して振動・変位させることにより、流体に熱エネルギを伝達し、及び流体を循環流動させ、又は延伸した振動アーム（１０２）を経て、連結する熱エネルギ体（１０１）を駆動して振動・変位させることにより、流体に熱エネルギを伝達し、及び流体を循環流動させる。
電気エネルギ駆動装置（３００）は、駆動電源（４００）から来る電気エネルギを受け、相対電圧及び周波数を生じさせ、出力する駆動電気エネルギにより固相振動装置（２００２）を駆動し、電気エネルギ駆動装置（３００）は独立装置により構成され、又は固相振動装置（２００２）に結合することを含む。
固定座（５００）に固相振動装置（２００２）の基体又は固定ベースにより構成される固定座を設置する。
筐体（６００）に固相振動装置（２００２）、延伸した振動アーム（１０２）の両方、またいずれか一方、及び熱エネルギ体（１０１）の容器構造を設置し、その内部空間に流体（７００）を填入する。
筐体（６００）に固相振動装置（２００２）、延伸した振動アーム（１０２）の両方、またいずれか一方、及び熱エネルギ体（１０１）の容器構造を設置し、その内部空間に流体（７００）を填入する。
流体（７００）は、気相、液相、粘性油状物又はペースト状液体により構成され、筐体（６００）と固相振動装置（２００２）、熱エネルギ体（１０１）、振動アーム（１０２）との間に填入し、熱エネルギを輸送する。
軟性電気伝導体（８００）は、熱エネルギ体（１０１）と接続部（９００）との間に設置され、電気エネルギ輸送、信号電気エネルギの軟性導電線又は軟性導電板の両方、又はいずれか一方により構成される。
接続部（９００）は、導電端子、導電線、導電プラグ、ソケット、又はコネクタにより構成される電気エネルギ伝送インタフェース装置であり、電源の電気エネルギと信号の電気エネルギの両方、又はいずれか一方を輸送する。
本実施形態の熱伝達装置の振動周波数は、下記の一種又はそれ以上を選択することを含む。
（一）可聴域の下限以下の周波数。
（二）可聴周波数域。
（三）可聴域の上限以上の周波数。
（四）可変する動作周波数。
（一）可聴域の下限以下の周波数。
（二）可聴周波数域。
（三）可聴域の上限以上の周波数。
（四）可変する動作周波数。
１０１・・・熱エネルギ体、
１０２・・・振動アーム、
２００・・・振動作動装置、
２０１・・・振動リード、
２０２・・・鉄心、
２０３・・・励磁コイル、
２００１・・・電磁式振動装置、
２００２・・・固相振動装置、
３００・・・電気エネルギ駆動装置、
３０１・・・変形ユニット、
４００・・・駆動電源、
５００・・・固定座、
６００・・・筐体、
７００・・・流体、
８００・・・軟性電気伝導体、
９００・・・接続部。
１０２・・・振動アーム、
２００・・・振動作動装置、
２０１・・・振動リード、
２０２・・・鉄心、
２０３・・・励磁コイル、
２００１・・・電磁式振動装置、
２００２・・・固相振動装置、
３００・・・電気エネルギ駆動装置、
３０１・・・変形ユニット、
４００・・・駆動電源、
５００・・・固定座、
６００・・・筐体、
７００・・・流体、
８００・・・軟性電気伝導体、
９００・・・接続部。
Claims (4)
- 熱エネルギ体（１０１）、振動作動装置（２００）、固定座（５００）、筐体（６００）、流体（７００）、軟性電気伝導体（８００）、接続部（９００）、電気エネルギ駆動装置（３００）、駆動電源（４００）、および振動アーム（１０２）を備え、
熱エネルギ体（１０１）は、流体と相対的に温度差を有し、接続部（９００）及び軟性電気伝導体（８００）に接続されており、接続部（９００）との間に軟性電気伝導体（８００）が電気的に接続されており、軟性電気伝導体（８００）が軟性導電線または軟性導電板であり、外部の電気エネルギ信号を出力又は入力する各種のアナログ又はデジタル信号を処理するチップ又は半導体パワーデバイス、ＬＥＤチップ、熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電装置、入力される電気エネルギを放冷又は加熱に用いられる半導体により構成され、又は、化学エネルギを熱エネルギに変換することで化学エネルギを放冷又は加熱に用いられ、
振動作動装置（２００）は、駆動電源（４００）から入力される電気エネルギにより直接駆動され、又は電気エネルギ駆動装置（３００）を経て出力する電気エネルギに駆動されることにより、電気エネルギを必要な周波数および振幅の振動を発生させる運動エネルギおよび位置エネルギに変換し、熱エネルギ体（１０１）を直接駆動して振動および変位させることにより、流体に熱エネルギを伝達し流体を循環流動させ、又は、振動アーム（１０２）を介して、熱エネルギ体（１０１）を駆動して振動および変位させることにより、流体に熱エネルギを伝達し流体を循環流動させ、
電気エネルギ駆動装置（３００）は、駆動電源（４００）からの電気エネルギを受け、相対電圧及び周波数を生じ、出力する駆動電気エネルギにより振動作動装置（２００）を駆動し、単独に構成され、又は、振動作動装置（２００）に結合することにより構成され、
固定座（５００）は、振動作動装置（２００）の基体又は固定ベースにより構成され、
筐体（６００）は、振動作動装置（２００）および振動アーム（１０２）のうち少なくとも一方、ならびに、熱エネルギ体（１０１）を収容する構造を有し、内部空間に流体（７００）が填入されており、
流体（７００）は、気相、液相、粘性油状物、又は、ペースト状液体であり、筐体（６００）と、振動作動装置（２００）、熱エネルギ体（１０１）、および振動アーム（１０２）との間に填入されており、熱エネルギを伝達し、
軟性電気伝導体（８００）は、熱エネルギ体（１０１）と接続部（９００）との間に設置されており、電気エネルギの伝送、信号電気エネルギの軟性導電線又は軟性導電板のうち少なくとも一方により構成され、
接続部（９００）は、導電端子、導電線、導電プラグ、ソケット、又はコネクタにより構成され、電源の電気エネルギおよび信号の電気エネルギのうち少なくとも一方を伝送し、
駆動電源（４００）は、熱エネルギ体（１０１）、振動作動装置（２００）、及び、電気エネルギ駆動装置（３００）を駆動し、市内の電源又は独立電源であり、交流または直流電源を含み、熱エネルギ体（１０１）を駆動し、振動作動装置（２００）に電気エネルギを供給し、又は電気エネルギ駆動装置（３００）を介して振動作動装置（２００）を駆動し、
電気エネルギにより振動作動装置（２００）が駆動され、振動作動装置（２００）が相対的に高温である熱エネルギ体（１０１）に連結されており、周辺の相対的に低温である気相又は液相の流体を振動かつ変位させることで循環流動させ、流体に熱エネルギを伝達し、又は、
電気エネルギ駆動装置（３００）により振動作動装置（２００）が駆動され、振動作動装置（２００）が相対的に低温である熱エネルギ体（１０１）に連結されており、周辺の相対的に高温である気相又は液相の流体を振動かつ変位させることで循環流動させ、流体の熱エネルギを吸収することを特徴とする熱伝達装置。 - 振動作動装置（２００）は電磁式振動装置（２００１）により構成され、
電磁式振動装置（２００１）は、振動リード（２０１）、鉄心（２０２）、励磁コイル（２０３）により構成され、駆動電源（４００）から入力される電気エネルギにより直接駆動され、又は電気エネルギ駆動装置（３００）から出力する電気エネルギに駆動され、通電により振動および変位を行い、熱エネルギ体（１０１）を直接駆動して振動および変位させることにより、流体に熱エネルギを伝達し流体を循環流動させ、又は、振動リード（２０１）に接続されている振動アーム（１０２）を介して、熱エネルギ体（１０１）を駆動して振動および変位させることにより、流体に熱エネルギを伝達し流体を循環流動させ、
電気エネルギ駆動装置（３００）は、駆動電源（４００）からの電気エネルギを受け、相対電圧及び周波数を生じ、出力する駆動電気エネルギにより電磁式振動装置（２００１）の励磁コイル（２０３）を駆動し、単独に構成され、又は、電磁式振動装置（２００１）に結合することにより構成され、
固定座（５００）は、電磁式振動装置（２００１）の基体又は固定ベースにより構成され、
筐体（６００）は、電磁式振動装置（２００１）および振動アーム（１０２）のうち少なくとも一方、ならびに、熱エネルギ体（１０１）を収容する構造を有し、内部空間に流体（７００）が填入されており、
流体（７００）は、気相、液相、粘性油状物、又は、ペースト状液体であり、筐体（６００）と、電磁式振動装置（２００１）、熱エネルギ体（１０１）、および振動アーム（１０２）との間に填入されており、熱エネルギを伝達する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。 - 振動作動装置（２００）は固相振動装置（２００２）により構成され、
固相振動装置（２００２）は、駆動電源（４００）から入力される電気エネルギにより直接駆動され、又は電気エネルギ駆動装置（３００）から出力する電気エネルギにより駆動され、圧電効果又は磁歪効果により変形する変形ユニット（３０１）により構成され、通電により振動および変位を行い、熱エネルギ体（１０１）を直接駆動して振動および変位させることにより、流体に熱エネルギを伝達し流体を循環流動させ、又は、振動アーム（１０２）を介して、熱エネルギ体（１０１）を駆動して振動および変位させることにより、流体に熱エネルギを伝達し流体を循環流動させ、
電気エネルギ駆動装置（３００）は、駆動電源（４００）からの電気エネルギを受け、相対電圧及び周波数を生じ、出力する駆動電気エネルギにより固相振動装置（２００２）を駆動し、単独に構成され、又は固相振動装置（２００２）に結合することにより構成され、
固定座（５００）は、固相振動装置（２００２）の基体又は固定ベースにより構成され、
筐体（６００）は、固相振動装置（２００２）および振動アーム（１０２）のうち少なくとも一方、ならびに、熱エネルギ体（１０１）を収容する構造を有し、内部空間に流体（７００）が填入されており、
流体（７００）は、気相、液相、粘性油状物、又は、ペースト状液体であり、筐体（６００）と、固相振動装置（２００２）、熱エネルギ体（１０１）、および振動アーム（１０２）との間に填入されており、熱エネルギを伝達する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。 - 振動周波数は、
（一）可聴域の下限以下の周波数、
（二）可聴域の周波数、
（三）可聴域の上限以上の周波数、および、
（四）可変する動作周波数、のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱伝達装置。
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