JP7354709B2 - Heat exchanger - Google Patents

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Description

本発明は、温度調節対象物の温度を調節する熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger for controlling the temperature of a temperature-controlled object.

従来の熱交換器は、一般に、図15に示すような基本構成を有するものである。ここで、図15は従来の熱交換器の一例を示す図であり、(a)は概略平面図、(b)は(a)のC-C線における概略断面図である。 A conventional heat exchanger generally has a basic configuration as shown in FIG. Here, FIG. 15 is a diagram showing an example of a conventional heat exchanger, in which (a) is a schematic plan view and (b) is a schematic cross-sectional view taken along the line CC in (a).

すなわち、従来の熱交換器101は、図15に示すように、入口から出口に向かって熱媒体としての流体が流れる流路構造102を備えるものであり、温度調節対象物104の表面に接するように配置される。流路構造102は、一般に、管状の形態を有している。 That is, as shown in FIG. 15, the conventional heat exchanger 101 includes a flow path structure 102 through which a fluid as a heat medium flows from an inlet to an outlet, and has a flow path structure 102 in which a fluid as a heat medium flows in contact with the surface of a temperature-controlled object 104. will be placed in Channel structure 102 generally has a tubular configuration.

例えば、図15に示す例において、温度調節対象物104を冷却する場合は、熱交換器101を構成する流路構造102を流れる流体は冷媒になる。逆に、温度調節対象物104を加熱する場合は、熱交換器101を構成する流路構造102を流れる流体は熱媒になる。 For example, in the example shown in FIG. 15, when cooling the temperature-controlled object 104, the fluid flowing through the channel structure 102 that constitutes the heat exchanger 101 becomes a refrigerant. Conversely, when heating the temperature-controlled object 104, the fluid flowing through the channel structure 102 that constitutes the heat exchanger 101 becomes a heat medium.

一方、荷重に応じて熱伝導率が変化する構造体が提案されている(非特許文献1)。この構造体は、複数の金属板を、空気層を介して積層した構造体であって、金属板間の離間距離を保持するために、対向する金属板の側面を断面がコの字型の樹脂部品で保持している。 On the other hand, a structure whose thermal conductivity changes depending on the load has been proposed (Non-Patent Document 1). This structure is a structure in which multiple metal plates are laminated with an air layer in between.In order to maintain the distance between the metal plates, the sides of the opposing metal plates are shaped like a U-shape in cross section. It is held in place by resin parts.

この構造体は、荷重をかけていない時は、複数の金属板が空気層で離間されているために熱伝導率が小さいが、荷重をかけることにより、複数の金属板が接触して熱伝導率が大きくなる。例えば、厚さ1mmの8枚の銅板を0.25mmの空気層で離間した構成における熱伝導率は、荷重の有無により、0.001W/(m・K)から100W/(m・K)まで10万倍程度変化する。 This structure has low thermal conductivity when no load is applied because the metal plates are separated by air spaces, but when a load is applied, the metal plates come into contact and conduct heat. rate increases. For example, the thermal conductivity of a configuration in which eight copper plates with a thickness of 1 mm are separated by an air layer of 0.25 mm ranges from 0.001 W/(m・K) to 100 W/(m・K) depending on the presence or absence of a load. It changes by about 100,000 times.

但し、上記の構造体は、荷重に応じて熱伝導率が変化するものであるが、温度に応じては変化しない。 However, although the thermal conductivity of the above structure changes depending on the load, it does not change depending on the temperature.

Phoenix et al. "Adaptive Thermal Conductivity Metamaterials: Enabling Active and Passive Thermal Control" Journal of Thermal Science and Engineering Applications, October 2018, Vol.10, 051020-1Phoenix et al. "Adaptive Thermal Conductivity Metamaterials: Enabling Active and Passive Thermal Control" Journal of Thermal Science and Engineering Applications, October 2018, Vol.10, 051020-1

図15に示す従来の熱交換器においては、温度調節対象物104の温度は一様になり難い。この理由について図16を用いて説明する。 In the conventional heat exchanger shown in FIG. 15, the temperature of the temperature-controlled object 104 is difficult to become uniform. The reason for this will be explained using FIG. 16.

ここで、図16は従来の熱交換器101の作用効果について示す図であり、(a)は温度調節対象物104を冷却する場合について説明する図、(b)は温度調節対象物104を加熱する場合について説明する図である。 Here, FIG. 16 is a diagram showing the function and effect of the conventional heat exchanger 101, in which (a) is a diagram illustrating the case where the temperature-controlled object 104 is cooled, and (b) is a diagram illustrating the case where the temperature-controlled object 104 is heated. It is a figure explaining the case where it does.

なお、図16は従来の熱交換器における各温度の高低関係を概念的に説明するための図であり、温度調節対象物、冷媒、熱媒の各温度勾配は、厳密なものでは無い。 Note that FIG. 16 is a diagram for conceptually explaining the relationship between temperatures in a conventional heat exchanger, and the temperature gradients of the temperature-controlled object, refrigerant, and heat medium are not strict.

例えば、温度調節対象物104を冷却する場合について説明すると、図16(a)に示すように、入口側では流路構造102内の冷媒の温度(T101)は低く、それゆえ、温度調節対象物104から流路構造102内の冷媒への熱移動も大きいものとなり、その結果、入口側の温度調節対象物104の温度(T103)は低くなる。 For example, to explain the case of cooling the temperature-controlled object 104, as shown in FIG. The heat transfer from 104 to the refrigerant in the flow path structure 102 also becomes large, and as a result, the temperature (T103) of the temperature-adjusted object 104 on the inlet side becomes low.

しかしながら、入口側から出口側に進むにつれて、温度調節対象物104からの熱移動による熱が流路構造102内の冷媒に累積的に蓄積されるため、出口側の流路構造102内の冷媒の温度(T102)は、入口側の温度(T101)よりも高くなる。 However, as it progresses from the inlet side to the outlet side, heat due to heat transfer from the temperature-controlled object 104 accumulates in the refrigerant in the flow path structure 102, so that the refrigerant in the flow path structure 102 on the outlet side The temperature (T102) is higher than the temperature on the inlet side (T101).

そして、このように冷媒の温度が高い場合、温度調節対象物104もあまり冷却されず、その結果、出口側の温度調節対象物104の温度(T104)は高くなる。 When the temperature of the refrigerant is thus high, the temperature-adjusted object 104 is not cooled much either, and as a result, the temperature (T104) of the temperature-adjusted object 104 on the outlet side becomes high.

それゆえ、温度調節対象物104の温度は、入口側で低く、出口側で高くなり、一様にならない。すなわち、入口側と出口側で温度差(ΔT=T104-T103)を有するものとなる。 Therefore, the temperature of the temperature-controlled object 104 is low on the inlet side and high on the outlet side, and is not uniform. That is, there is a temperature difference (ΔT=T104-T103) between the inlet side and the outlet side.

同様に、温度調節対象物104を加熱する場合について説明すると、図16(b)に示すように、入口側では流路構造102内の熱媒の温度(T111)は高く、それゆえ、流路構造102内の熱媒から温度調節対象物104への熱移動も大きいものとなり、その結果、入口側の温度調節対象物104の温度(T113)は高くなる。 Similarly, to explain the case of heating the temperature controlled object 104, as shown in FIG. The heat transfer from the heating medium in the structure 102 to the temperature-adjusted object 104 also becomes large, and as a result, the temperature (T113) of the temperature-adjusted object 104 on the inlet side becomes high.

しかしながら、入口側から出口側に進むにつれて、温度調節対象物104への熱移動による熱が流路構造102内の熱媒から累積的に放出されるため、出口側の流路構造102内の熱媒の温度(T112)は、入口側の温度(T111)よりも低くなる。 However, as the process progresses from the inlet side to the outlet side, heat due to heat transfer to the temperature-controlled object 104 is cumulatively released from the heat medium in the channel structure 102, so that the heat in the channel structure 102 on the outlet side The temperature of the medium (T112) is lower than the temperature on the inlet side (T111).

そして、このように熱媒の温度が低い場合、温度調節対象物104もあまり加熱されず、その結果、出口側の温度調節対象物104の温度(T114)は低くなる。 When the temperature of the heating medium is low as described above, the temperature-adjusted object 104 is not heated much, and as a result, the temperature (T114) of the temperature-adjusted object 104 on the outlet side becomes low.

それゆえ、温度調節対象物104の温度は、入口側で高く、出口側で低くなり、一様にならない。すなわち、入口側と出口側で温度差(ΔT=T113-T114)を有するものとなる。 Therefore, the temperature of the temperature-controlled object 104 is high on the inlet side and low on the outlet side, and is not uniform. That is, there is a temperature difference (ΔT=T113-T114) between the inlet side and the outlet side.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、本発明の主たる目的は、温度調節対象物の温度を一様にすることができる熱交換器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object of the present invention is to provide a heat exchanger that can uniformize the temperature of a temperature-controlled object.

第1の発明は、温度調節対象物の温度を調節する熱交換器であって、入口と出口を有し、前記入口から前記出口に向かって流体が流れる流路構造と、前記流路構造と前記温度調節対象物との間に配置され、前記流路構造と前記温度調節対象物の間の熱移動を制御する熱伝導率制御体と、を備え、前記熱伝導率制御体は、少なくとも2枚の熱伝導性材料板が離間層を介して積層配置されており、前記2枚の熱伝導性材料板が離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持され、前記熱伝導性材料板の積層方向の最上部の上側または最下部の下側に、前記熱伝導性材料板と対向するようにバイメタル板が配置されている構成を有する、熱交換器である。 A first aspect of the present invention is a heat exchanger for adjusting the temperature of a temperature-controlled object, which has an inlet and an outlet, and has a flow path structure in which a fluid flows from the inlet toward the outlet; a thermal conductivity control body disposed between the temperature control target and controlling heat transfer between the flow path structure and the temperature control target, the thermal conductivity control body comprising at least two Two thermally conductive material plates are stacked with a spacing layer in between, and the two thermally conductive material plates are held so as to be able to change from a separated state to a contact state and from a contact state to a separated state. , a heat exchanger having a configuration in which a bimetal plate is disposed above the top or below the bottom of the thermally conductive material plates in the stacking direction so as to face the thermally conductive material plates. .

第2の発明は、第1の発明に係る熱交換器であって、前記熱伝導率制御体の前記バイメタル板が、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板、または前記積層方向の最下部の前記熱伝導性材料板に対して、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持されている、熱交換器である。 A second invention is the heat exchanger according to the first invention, in which the bimetal plate of the thermal conductivity control body is the topmost thermally conductive material plate in the stacking direction, or the bimetal plate in the stacking direction. The heat exchanger is held so as to be able to change from a separated state to a contact state and from a contact state to a separated state with respect to the lowermost thermally conductive material plate.

第3の発明は、第1または第2の発明に係る熱交換器であって、前記熱伝導率制御体の前記熱伝導性材料板は、前記熱伝導性材料板よりも熱伝導率が小さい材料から構成される保持部によって、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持されている、熱交換器である。 A third invention is the heat exchanger according to the first or second invention, wherein the thermally conductive material plate of the thermal conductivity control body has a lower thermal conductivity than the thermally conductive material plate. This is a heat exchanger that is held by a holding part made of a material so that it can change from a separated state to a contact state and from a contact state to a separated state.

第4の発明は、第1から第3までのいずれかの発明に係る熱交換器であって、前記熱伝導率制御体の前記バイメタル板が、対向する前記熱伝導性材料板の側に、熱膨張係数が大きい金属材料層を有し、前記熱伝導性材料板の側とは反対側に、熱膨張係数が小さい金属材料層を有している、熱交換器である。 A fourth invention is the heat exchanger according to any one of the first to third inventions, in which the bimetal plate of the thermal conductivity control body is located on the side of the opposing thermally conductive material plate, The heat exchanger has a metal material layer with a large coefficient of thermal expansion, and a metal material layer with a small coefficient of thermal expansion on the opposite side to the side of the thermally conductive material plate.

第5の発明は、第4の発明に係る熱交換器であって、前記熱伝導性材料板の積層方向の最上部の上側に、前記バイメタル板が配置されており、前記バイメタル板が前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と離間しており、前記バイメタル板の温度が上がることによって、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と接触する、熱交換器である。 A fifth invention is the heat exchanger according to the fourth invention, wherein the bimetal plate is disposed above the top of the thermally conductive material plates in the stacking direction, and the bimetal plate The heat exchanger is spaced apart from the topmost thermally conductive material plate in the stacking direction, and comes into contact with the topmost thermally conductive material plate in the stacking direction when the temperature of the bimetal plate increases.

第6の発明は、第4の発明に係る熱交換器であって、前記熱伝導性材料板の積層方向の最上部の上側に、前記バイメタル板が配置されており、前記バイメタル板が前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と接触しており、前記バイメタル板の温度が下がることによって、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と離間する、熱交換器である。 A sixth invention is the heat exchanger according to the fourth invention, wherein the bimetal plate is disposed above the top of the thermally conductive material plates in the stacking direction, and the bimetal plate The heat exchanger is in contact with the topmost thermally conductive material plate in the stacking direction, and is separated from the topmost thermally conductive material plate in the stacking direction as the temperature of the bimetallic plate decreases.

第7の発明は、第1から第3までのいずれかの発明に係る熱交換器であって、前記熱伝導率制御体の前記バイメタル板が、対向する前記熱伝導性材料板の側に、熱膨張係数が小さい金属材料層を有し、前記熱伝導性材料板の側とは反対側に、熱膨張係数が大きい金属材料層を有している、熱交換器である。 A seventh invention is the heat exchanger according to any one of the first to third inventions, wherein the bimetal plate of the thermal conductivity control body is on the side of the opposing thermally conductive material plate, The heat exchanger has a metal material layer with a small coefficient of thermal expansion, and a metal material layer with a large coefficient of thermal expansion on the side opposite to the side of the thermally conductive material plate.

第8の発明は、第7の発明に係る熱交換器であって、前記熱伝導性材料板の積層方向の最上部の上側に、前記バイメタル板が配置されており、前記バイメタル板が前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と離間しており、前記バイメタル板の温度が下がることによって、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と接触する、熱交換器である。 An eighth invention is the heat exchanger according to the seventh invention, wherein the bimetal plate is disposed above the top of the thermally conductive material plates in the stacking direction, and the bimetal plate The heat exchanger is spaced apart from the topmost thermally conductive material plate in the stacking direction, and comes into contact with the topmost thermally conductive material plate in the stacking direction as the temperature of the bimetallic plate decreases.

第9の発明は、第7の発明に係る熱交換器であって、前記熱伝導性材料板の積層方向の最上部の上側に、前記バイメタル板が配置されており、前記バイメタル板が前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と接触しており、前記バイメタル板の温度が上がることによって、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と離間する、熱交換器である。 A ninth invention is the heat exchanger according to the seventh invention, wherein the bimetal plate is disposed above the top of the thermally conductive material plates in the stacking direction, and the bimetal plate The heat exchanger is in contact with the topmost thermally conductive material plate in the stacking direction, and is separated from the topmost thermally conductive material plate in the stacking direction as the temperature of the bimetallic plate increases.

第10の発明は、第1から第9までのいずれかの発明に係る熱交換器であって、前記熱伝導率制御体が、前記流路構造に対して複数配置されている、熱交換器である。 A tenth invention is the heat exchanger according to any one of the first to ninth inventions, wherein a plurality of the thermal conductivity control bodies are arranged with respect to the flow path structure. It is.

本発明によれば、温度調節対象物の温度を一様にすることができる。 According to the present invention, the temperature of the temperature-controlled object can be made uniform.

本発明に係る熱交換器の第1の実施形態の一例を示す図A diagram showing an example of a first embodiment of a heat exchanger according to the present invention 本発明に係る熱交換器の第1の実施形態の他の平面形態の例を示す図A diagram showing an example of another planar form of the first embodiment of the heat exchanger according to the present invention 本発明に係る熱交換器の第1の実施形態の他の断面形態の例を示す図A diagram showing an example of another cross-sectional form of the first embodiment of the heat exchanger according to the present invention 図1に示す熱交換器が備える熱伝導率制御体の一例を示す斜視図A perspective view showing an example of a thermal conductivity control body included in the heat exchanger shown in FIG. 1 図4に示す熱伝導率制御体の正面図Front view of the thermal conductivity control body shown in Figure 4 図1に示す熱交換器が備える熱伝導率制御体の他の例を示す正面図A front view showing another example of the thermal conductivity control body included in the heat exchanger shown in FIG. 1 図5に示す熱伝導率制御体の作用について示す図Diagram showing the action of the thermal conductivity control body shown in FIG. 図5に示す熱伝導率制御体における温度と熱伝導率の関係について示す図Diagram showing the relationship between temperature and thermal conductivity in the thermal conductivity control body shown in Figure 5 図1に示す熱交換器の作用効果について示す図Diagram showing the effects of the heat exchanger shown in Figure 1 本発明に係る熱交換器の第2の実施形態の一例を示す図A diagram showing an example of a second embodiment of the heat exchanger according to the present invention 図10に示す熱交換器が備える熱伝導率制御体の一例を示す図A diagram showing an example of a thermal conductivity control body included in the heat exchanger shown in FIG. 10 図11に示す熱伝導率制御体の作用について示す図Diagram showing the action of the thermal conductivity control body shown in FIG. 11 図11に示す熱伝導率制御体における温度と熱伝導率の関係について示す図Diagram showing the relationship between temperature and thermal conductivity in the thermal conductivity control body shown in FIG. 11 図10に示す熱交換器の作用効果について示す図Diagram showing the effects of the heat exchanger shown in FIG. 従来の熱交換器の一例を示す図Diagram showing an example of a conventional heat exchanger 従来の熱交換器の作用効果について示す図Diagram showing the effects of conventional heat exchangers

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in the drawings, for convenience of illustration and ease of understanding, the scale, vertical and horizontal dimension ratios, etc. are appropriately changed and exaggerated from those of the actual objects.

また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件および物理的特性並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平らな」、「同じ」等の用語や長さや角度並びに物理的特性の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。さらに、図面においては、明瞭にするために、同様の機能を期待し得る複数の部分の形状を、規則的に記載しているが、厳密な意味に縛られることなく、当該機能を期待することができる範囲内で、当該部分の形状は互いに異なっていてもよい。また、図面においては、部材同士の接合面などを示す境界線を、便宜上、単なる直線で示しているが、厳密な直線であることに縛られることはなく、所望の接合性能を期待することができる範囲内で、当該境界線の形状は任意である。 In addition, terms used in this specification to specify shapes, geometrical conditions, physical properties, and their degrees, such as terms such as "flat" and "same", lengths, angles, and values of physical properties, etc. shall be interpreted to include the extent to which similar functions can be expected, without being bound by a strict meaning. Furthermore, in the drawings, for clarity, the shapes of multiple parts that can be expected to have similar functions are shown in a regular manner, but without being bound by a strict meaning, it is possible to expect the functions The shapes of the portions may be different from each other as long as the shapes can be different from each other. In addition, in the drawings, boundaries indicating bonding surfaces between members are shown as simple straight lines for convenience, but they are not restricted to exact straight lines and can be used to achieve the desired bonding performance. The shape of the boundary line is arbitrary within the range possible.

なお、本明細書において、「離間状態」とは、積層方向において対向する2枚の板が、互いに接触しておらず、物理的に離れている状態をいう。 In this specification, the term "separated state" refers to a state in which two plates facing each other in the stacking direction are not in contact with each other and are physically separated.

また、「離間する」とは、積層方向において対向する2枚の板を、互いに接触していた状態から、物理的に離れた状態にすることをいう。
<第1の実施形態>
まず、図1~図9を用いて、本発明に係る熱交換器の第1の実施形態について説明する。
Moreover, "separating" refers to changing two plates facing each other in the stacking direction from a state in which they were in contact with each other to a state in which they are physically separated.
<First embodiment>
First, a first embodiment of a heat exchanger according to the present invention will be described using FIGS. 1 to 9.

この第1の実施形態の熱交換器は、温度調節対象物を冷却する作用を奏するタイプの熱交換器である。
(熱交換器1)
図1は、本実施形態の熱交換器の一例を示す図であり、(a)は概略平面図、(b)は(a)のA-A線における概略断面図である。
The heat exchanger of the first embodiment is a type of heat exchanger that functions to cool the temperature-controlled object.
(Heat exchanger 1)
FIG. 1 is a diagram showing an example of a heat exchanger according to the present embodiment, in which (a) is a schematic plan view, and (b) is a schematic cross-sectional view taken along line AA in (a).

図1に示すように、熱交換器1は、流路構造2と熱伝導率制御体3とを備えている。 As shown in FIG. 1, the heat exchanger 1 includes a flow path structure 2 and a thermal conductivity control body 3.

流路構造2は、入口と出口を有し、入口から出口に向かって熱媒体としての流体が流れる構造を有するものである。本実施形態において、流路構造2を流れる流体は冷媒になる。 The flow path structure 2 has an inlet and an outlet, and has a structure in which fluid as a heat medium flows from the inlet to the outlet. In this embodiment, the fluid flowing through the channel structure 2 is a refrigerant.

流路構造2は熱伝導性を有する材料(金属等)から構成され、通常、管状の形態となるが、その断面は、円形に限定されず、楕円形や矩形状、各種多角形およびその角が丸められた形態とすることができる。 The flow path structure 2 is made of a thermally conductive material (metal, etc.) and usually has a tubular shape, but its cross section is not limited to a circle, but may be oval, rectangular, various polygons, or their corners. can be in a rounded form.

熱伝導率制御体3は、流路構造2と温度調節対象物4Aとの間に配置され、流路構造2と温度調節対象物4Aとの間の熱移動を制御するものである。 The thermal conductivity control body 3 is disposed between the channel structure 2 and the temperature-controlled object 4A, and controls heat transfer between the channel structure 2 and the temperature-controlled object 4A.

熱伝導率制御体3は、流路構造2と同じ長さを有していても良いが、現実的には、図1に示すように、流路構造2の延びる方向に沿って、流路構造2に対して複数の熱伝導率制御体3が配置される。 The thermal conductivity control body 3 may have the same length as the channel structure 2, but in reality, the channel structure 2 extends along the direction in which the channel structure 2 extends, as shown in FIG. A plurality of thermal conductivity control bodies 3 are arranged with respect to the structure 2 .

複数の熱伝導率制御体3は、図1に示すように隙間を空けて配置されていてもよく、また、隙間を空けずに配置されていてもよい。熱伝導率制御体3の構成や作用効果については、図4~図8を用いて後に詳しく説明する。 The plurality of thermal conductivity control bodies 3 may be arranged with gaps as shown in FIG. 1, or may be arranged without gaps. The configuration and effects of the thermal conductivity control body 3 will be explained in detail later using FIGS. 4 to 8.

温度調節対象物4Aは、熱交換器1により目的とする温度に調節される対象物である。本実施形態において、温度調節対象物4Aは、熱交換器1により冷却される物である。その形態は、図1に例示する長板状に限らず、平板状、筒状、直方体状等の各種の形態であってよい。 The temperature-adjusted object 4A is an object whose temperature is adjusted to a desired temperature by the heat exchanger 1. In this embodiment, the temperature-controlled object 4A is an object that is cooled by the heat exchanger 1. Its shape is not limited to the long plate shape illustrated in FIG. 1, but may be various shapes such as a flat plate shape, a cylindrical shape, and a rectangular parallelepiped shape.

なお、図1においては、理解を容易とするために、温度調節対象物4Aが長板状であり、平面視において、流路構造2が一方向(図中のX方向)に延びる簡易な構成の熱交換器1を例示したが、本実施形態の熱交換器は、これに限定されない。 In addition, in FIG. 1, for ease of understanding, the temperature control object 4A has a long plate shape, and the flow path structure 2 has a simple configuration extending in one direction (X direction in the figure) in plan view. Although the heat exchanger 1 of this embodiment is illustrated, the heat exchanger of this embodiment is not limited to this.

例えば、図2に示すように、温度調節対象物4Aの表面の面積がより大きいものであり、平面視において、流路構造2が温度調節対象物4Aの表面を蛇行する形態で配置されていてもよい。 For example, as shown in FIG. 2, the surface area of the temperature-controlled object 4A is larger, and the flow path structure 2 is arranged in a meandering manner on the surface of the temperature-controlled object 4A when viewed from above. Good too.

また、図示はしないが、温度調節対象物4Aが略筒状の形態であり、流路構造2が温度調節対象物4Aの表面に沿って螺旋状の形態で配置されていてもよい。 Although not shown, the temperature control object 4A may have a substantially cylindrical shape, and the flow path structure 2 may be arranged in a spiral shape along the surface of the temperature control object 4A.

また、図1においては、断面視において、矩形状の断面を有する流路構造2の一の側(図1において下側)にのみ熱伝導率制御体3を備える形態の熱交換器1を例示したが、本実施形態の熱交換器は、これに限定されない。 Further, FIG. 1 illustrates a heat exchanger 1 having a thermal conductivity control body 3 only on one side (lower side in FIG. 1) of a channel structure 2 having a rectangular cross section when viewed in cross section. However, the heat exchanger of this embodiment is not limited to this.

例えば、図3(a)に示すように、熱交換器1は、断面視において、矩形状の断面を有する流路構造2の2つの側(図3(a)において上側と下側)に熱伝導率制御体3を備えており、流路構造2の上記2つの側で、2つの温度調節対象物4Aを冷却するものであってもよい。 For example, as shown in FIG. 3(a), the heat exchanger 1 has a flow path structure 2 having a rectangular cross section. The conductivity controller 3 may be provided to cool the two temperature-adjusted objects 4A on the two sides of the channel structure 2.

また、図3(b)に示すように、熱交換器1は、断面視において、流路構造2の周囲に熱伝導率制御体3を備えており、このような形態の熱伝導率制御体3を備えた熱交換器1が、温度調節対象物4Aを貫くように配置されている形態であってもよい。
(熱伝導率制御体3)
図4は、図1に示す熱交換器1が備える熱伝導率制御体3の一例を示す斜視図であり、図5は、図4に示す熱伝導率制御体3の正面図である。また、図6は、図1に示す熱交換器1が備える熱伝導率制御体3の他の例を示す正面図である。
Further, as shown in FIG. 3(b), the heat exchanger 1 includes a thermal conductivity control body 3 around the flow path structure 2 in a cross-sectional view. The heat exchanger 1 provided with the heat exchanger 3 may be arranged so as to penetrate through the temperature-adjusted object 4A.
(Thermal conductivity control body 3)
4 is a perspective view showing an example of the thermal conductivity control body 3 included in the heat exchanger 1 shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a front view of the thermal conductivity control body 3 shown in FIG. 4. Further, FIG. 6 is a front view showing another example of the thermal conductivity control body 3 included in the heat exchanger 1 shown in FIG. 1.

図4、5に示すように、本実施形態に係る熱交換器1が備える熱伝導率制御体3においては、3枚の熱伝導性材料板11が、それぞれ離間層12を介して積層配置されており、熱伝導性材料板11の積層方向の最上部の上側(図4、5におけるZ方向)に、熱伝導性材料板11と対向するようにバイメタル板14が配置されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, in the thermal conductivity control body 3 included in the heat exchanger 1 according to the present embodiment, three thermally conductive material plates 11 are arranged in a stacked manner with a spacing layer 12 in between. A bimetallic plate 14 is arranged above the top of the thermally conductive material plate 11 in the stacking direction (Z direction in FIGS. 4 and 5) so as to face the thermally conductive material plate 11.

バイメタル板14は、熱膨張係数が異なる2枚の金属材料層を貼り合わせたものであるが、図4、5に示す熱伝導率制御体3において、バイメタル板14は、熱伝導性材料板11の側に、熱膨張係数が大きい金属材料層14Hを有し、熱伝導性材料板11の側とは反対側に、熱膨張係数が小さい金属材料層14Lを有している。 The bimetal plate 14 is made by pasting together two metal material layers with different coefficients of thermal expansion, but in the thermal conductivity control body 3 shown in FIGS. It has a metal material layer 14H with a large coefficient of thermal expansion on the side thereof, and has a metal material layer 14L with a small coefficient of thermal expansion on the side opposite to the side of the thermally conductive material plate 11.

また、図4、5に示す熱伝導率制御体3においては、3枚の熱伝導性材料板11およびバイメタル板14は、保持部13によって保持されている。 Further, in the thermal conductivity control body 3 shown in FIGS. 4 and 5, the three thermally conductive material plates 11 and the bimetal plate 14 are held by the holding part 13.

保持部13は、熱伝導性材料板11よりも熱伝導率が小さい材料から構成されており、3枚の熱伝導性材料板11およびバイメタル板14は、それぞれ、保持部13によって、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持されている。 The holding portion 13 is made of a material having a lower thermal conductivity than the thermally conductive material plate 11, and the three thermally conductive material plates 11 and the bimetallic plate 14 are each kept from the separated state by the holding portion 13. The contact state and the separation state from the contact state are maintained.

ここで、図4、5に示す熱伝導率制御体3においては、主に煩雑となるのを避けるため、3枚の熱伝導性材料板11が、それぞれ離間層12を介して積層配置されている形態を示したが、本発明において、熱伝導性材料板11の数は、少なくとも2枚あればよく、4枚以上であってもよい。そして、いずれの場合も、複数の熱伝導性材料板11は、それぞれ離間層12を介して積層配置されている。 Here, in the thermal conductivity control body 3 shown in FIGS. 4 and 5, three thermally conductive material plates 11 are arranged in a laminated manner with a spacing layer 12 in between, mainly to avoid complexity. However, in the present invention, the number of thermally conductive material plates 11 may be at least two, and may be four or more. In either case, the plurality of thermally conductive material plates 11 are arranged in a stacked manner with spaced layers 12 interposed therebetween.

なお、通常、離間層12を介して積層配置される熱伝導性材料板11の数が多いほど、熱伝導率制御体3の熱伝導率の変化量(すなわち、変化する熱伝導率の最大値と最小値の差)を大きくすることができる。但し、熱伝導性材料板11の数が多い場合、熱伝導性材料板11の厚みが同じであれば、熱伝導率制御体3の厚みも大きくなる。また構造も複雑になるおそれがある。 Note that normally, the larger the number of thermally conductive material plates 11 stacked with the spacer layer 12 in between, the greater the amount of change in thermal conductivity of the thermal conductivity control body 3 (i.e., the maximum value of the thermal conductivity that changes). and the minimum value) can be increased. However, if the number of thermally conductive material plates 11 is large, and the thickness of the thermally conductive material plates 11 is the same, the thickness of the thermal conductivity control body 3 will also be large. Moreover, the structure may also become complicated.

それゆえ、離間層12を介して積層配置される熱伝導性材料板11の数は、用途等に応じて適宜選択されることになる。用途にもよるが、熱伝導性材料板11の好適な枚数として、6枚~10枚を挙げることができる。 Therefore, the number of thermally conductive material plates 11 arranged in a stacked manner with the spacing layer 12 in between is appropriately selected depending on the application and the like. Although it depends on the application, a preferable number of thermally conductive material plates 11 is 6 to 10.

例えば、熱伝導性材料板11として厚さ1mmの8枚の銅板を用い、0.25mm厚の空気層を離間層12とした場合、熱伝導率制御体3の熱伝導率を、10万倍程度変化させることが可能である。 For example, if eight copper plates with a thickness of 1 mm are used as the thermally conductive material plates 11 and an air layer with a thickness of 0.25 mm is used as the separation layer 12, the thermal conductivity of the thermal conductivity control body 3 is increased by 100,000 times. It is possible to vary the degree.

また、図4、5に示す熱伝導率制御体3においては、保持部13として、熱伝導性材料板11およびバイメタル板14を、それぞれの側面で保持する断面がコの字型となる形態の保持部を例示したが、本発明は、これに限定されない。 Further, in the thermal conductivity control body 3 shown in FIGS. 4 and 5, the holding portion 13 has a U-shaped cross section that holds the thermally conductive material plate 11 and the bimetal plate 14 on their respective sides. Although the holding part is illustrated, the present invention is not limited to this.

例えば、図6(a)に示す熱伝導率制御体3aの保持部13aのように、離間層12に配置され、熱伝導性材料板11およびバイメタル板14を、それぞれの互いに対向する面の端部で保持するような形態(いわゆる、スペーサーの形態)であってもよい。 For example, like the holding part 13a of the thermal conductivity control body 3a shown in FIG. It may also be held in the form of a spacer (a so-called spacer form).

このような形態の場合、離間層12の厚み(すなわち離間距離)は保持部13aの厚みと同じになるため、バイメタル板14と熱伝導性材料板11との離間距離、および、積層配置される熱伝導性材料板11同士の離間距離を、コントロールしやすいという利点がある。 In such a form, the thickness of the spacing layer 12 (that is, the spacing distance) is the same as the thickness of the holding part 13a, so the spacing distance between the bimetal plate 14 and the thermally conductive material plate 11, and the thickness of the stacked layer There is an advantage that the distance between the thermally conductive material plates 11 can be easily controlled.

また、図6(b)に示す熱伝導率制御体3bの保持部13bのように、壁状の形態を有し、保持部13bの側面に設けられた溝部に、熱伝導性材料板11およびバイメタル板14のそれぞれ対応する外縁が嵌め込まれるようにして、熱伝導性材料板11およびバイメタル板14のそれぞれの端部を保持するような形態であってもよい。 Further, like the holding part 13b of the thermal conductivity control body 3b shown in FIG. 6(b), it has a wall-like form, and the thermally conductive material plate 11 and The respective ends of the thermally conductive material plate 11 and the bimetal plate 14 may be held by fitting the corresponding outer edges of the bimetal plate 14 into each other.

このような形態の場合も、保持部13bは、いわゆるスペーサーの形態の部分を有しているため、上述した保持部13aと同様に、離間層12の厚み(離間距離)をコントロールしやすいという利点がある。 In the case of this form as well, since the holding part 13b has a so-called spacer-shaped part, it has the advantage that the thickness (separation distance) of the spacing layer 12 can be easily controlled, similar to the above-mentioned holding part 13a. There is.

また、保持部13bは、積層方向の最上部から最下部までの熱伝導性材料板11およびバイメタル板14を、一つの壁状の形態で保持するため、熱伝導率制御体3bを、全体として、より堅牢な構成とすることができる。 Furthermore, since the holding portion 13b holds the thermally conductive material plate 11 and the bimetallic plate 14 from the top to the bottom in the stacking direction in one wall-like form, the thermal conductivity control body 3b as a whole is , a more robust configuration can be achieved.

なお、図4、5に示す熱伝導率制御体3においては、バイメタル板14が上側(図4、5におけるZ方向)に配置されている形態を示したが、本発明においては、バイメタル板14が下側(図4、5におけるZ方向と逆方向)に配置されていてもよい。 In addition, in the thermal conductivity control body 3 shown in FIGS. 4 and 5, the bimetal plate 14 is arranged on the upper side (Z direction in FIGS. 4 and 5), but in the present invention, the bimetal plate 14 may be arranged on the lower side (in the direction opposite to the Z direction in FIGS. 4 and 5).

この場合は、熱伝導性材料板11の積層方向の最下部の下側に、バイメタル板14が配置されている形態となる。 In this case, the bimetal plate 14 is arranged below the lowest part of the thermally conductive material plate 11 in the stacking direction.

なお、この場合も、バイメタル板14は、熱伝導性材料板11の側に、熱膨張係数が大きい金属材料層14Hを有し、熱伝導性材料板11の側とは反対側に、熱膨張係数が小さい金属材料層14Lを有している。 In this case as well, the bimetal plate 14 has a metal material layer 14H with a large coefficient of thermal expansion on the side of the thermally conductive material plate 11, and a layer 14H of a metal material with a large coefficient of thermal expansion on the side opposite to the side of the thermally conductive material plate 11. It has a metal material layer 14L with a small coefficient.

すなわち、バイメタル板14が下側(図4、5におけるZ方向と逆方向)に配置されている形態は、図4、5に示す熱伝導率制御体3が、その構成を維持したままで、上下に反転した形態となる。 That is, in the form in which the bimetal plate 14 is disposed on the lower side (in the direction opposite to the Z direction in FIGS. 4 and 5), the thermal conductivity control body 3 shown in FIGS. 4 and 5 maintains its configuration, It is inverted vertically.

以下、熱伝導率制御体3を構成する各構成部分について説明する。
(熱伝導性材料板11)
熱伝導性材料板11は、熱伝導性を有する材料から構成される板状の物質である。本発明において、通常、熱伝導性材料板11の熱伝導率は大きい方が好ましい。
Each component of the thermal conductivity control body 3 will be explained below.
(Thermal conductive material plate 11)
The thermally conductive material plate 11 is a plate-shaped substance made of a thermally conductive material. In the present invention, it is usually preferable that the thermal conductivity of the thermally conductive material plate 11 is high.

用途にもよるが、熱伝導性材料板11の熱伝導率としては、例えば、20℃近辺において、80W/(m・K)以上であることが好ましく、200W/(m・K)以上であることが、より好ましく、400W/(m・K)以上であることが、さらに好ましい。 Although it depends on the application, the thermal conductivity of the thermally conductive material plate 11 is preferably 80 W/(m・K) or more, and 200 W/(m・K) or more at around 20° C., for example. More preferably, it is 400 W/(m·K) or more.

また、本発明において、熱伝導性材料板11は弾性変形可能なものであり、バイメタル板14からの押圧によって変形して、対向する熱伝導性材料板11と接触状態になり、バイメタル板14による押圧からの解放によって元の形態に復元して、対向する熱伝導性材料板11と離間状態になる。 Further, in the present invention, the thermally conductive material plate 11 is elastically deformable, and is deformed by the pressure from the bimetal plate 14 and comes into contact with the opposing thermally conductive material plate 11. When released from the pressure, it restores to its original shape and becomes separated from the opposing thermally conductive material plate 11.

そして、積層配置された熱伝導性材料板11は、離間状態で断熱効果を奏することができ、接触状態で伝熱効果を奏することができるものである。 The stacked thermally conductive material plates 11 can exhibit a heat insulating effect when they are separated, and can exhibit a heat transfer effect when they are in contact.

本発明においては、熱伝導性材料板11として、金属板を好適に用いることができる。
金属板としては、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)等から構成されるもの、及び、これらを含む合金等を挙げることができる。
In the present invention, a metal plate can be suitably used as the thermally conductive material plate 11.
Examples of metal plates include those made of copper (Cu), aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), nickel (Ni), iron (Fe), and alloys containing these. be able to.

例えば、20℃近辺において、銅(Cu)の熱伝導率は403W/(m・K)である。
また、アルミニウム(Al)の熱伝導率は236W/(m・K)である。
For example, at around 20° C., the thermal conductivity of copper (Cu) is 403 W/(m·K).
Further, the thermal conductivity of aluminum (Al) is 236 W/(m·K).

同様に、金(Au)の熱伝導率は319W/(m・K)、銀(Ag)の熱伝導率は428W/(m・K)、ニッケル(Ni)の熱伝導率は94W/(m・K)、鉄(Fe)の熱伝導率は84W/(m・K)である。 Similarly, the thermal conductivity of gold (Au) is 319 W/(m・K), the thermal conductivity of silver (Ag) is 428 W/(m・K), and the thermal conductivity of nickel (Ni) is 94 W/(m・K).・K), the thermal conductivity of iron (Fe) is 84 W/(m・K).

また、金属板の厚みとしては、厚みが小さいほど接触状態における伝熱効果が高くなる。なお、金属板の厚みは、大きいほど接触状態に変形させる力も強い力が必要になる。また、厚みが大きいほど熱伝導率制御体3全体の厚みも大きくなるおそれもある。本発明において、好ましい厚みは、用途にもよるが、例えば0.5mm以上2mm以下であり、より好ましくは0.8mm以上1.2mm以下である。
(離間層12)
離間層12は、離間状態において、互いに対向する熱伝導性材料板11の間に介在する層である。また、熱伝導率制御体3において、離間層12は、バイメタル板14と対向する熱伝導性材料板11の間にも介在する。
Further, as for the thickness of the metal plate, the smaller the thickness, the higher the heat transfer effect in the contact state. Note that the larger the thickness of the metal plate, the stronger the force required to transform it into a contact state. Further, as the thickness increases, the overall thickness of the thermal conductivity control body 3 may also increase. In the present invention, the preferred thickness is, for example, 0.5 mm or more and 2 mm or less, and more preferably 0.8 mm or more and 1.2 mm or less, although it depends on the application.
(Separation layer 12)
The spacing layer 12 is a layer interposed between the thermally conductive material plates 11 facing each other in the separated state. Furthermore, in the thermal conductivity control body 3, the spacing layer 12 is also interposed between the bimetal plate 14 and the opposing thermally conductive material plate 11.

離間層12は、バイメタル板14の変形や熱伝導性材料板11の変形に際し、これらの変形を阻害せず、バイメタル板14の変形に伴って、バイメタル板14と熱伝導性材料板11や、対向する熱伝導性材料板11同士は、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能になっている。 The spacing layer 12 does not inhibit the deformation of the bimetal plate 14 or the thermally conductive material plate 11 when the bimetal plate 14 deforms, and as the bimetal plate 14 deforms, the bimetal plate 14 and the thermally conductive material plate 11, The opposing thermally conductive material plates 11 can change from a separated state to a contact state, and from a contact state to a separated state.

離間層12には、物質が存在していても良く、また物質が存在しない真空であってもよい。物質が存在する場合、その物質は熱伝導性材料板11よりも熱伝導率が小さい材料から構成される。用途にもよるが、離間層12の熱伝導率としては、例えば、熱伝導性材料板11の1/1000以下であることが好ましい。 A substance may be present in the spacing layer 12, or a vacuum state in which no substance is present may be provided. If a substance is present, the substance is made of a material having a lower thermal conductivity than the thermally conductive material plate 11. Although it depends on the application, it is preferable that the thermal conductivity of the spacing layer 12 is, for example, 1/1000 or less of that of the thermally conductive material plate 11.

本発明において、通常、離間層12に存在する物質は空気になる。例えば、20℃近辺において、空気の熱伝導率は0.024W/(m・K)である。 In the present invention, the substance normally present in the spacing layer 12 is air. For example, at around 20° C., the thermal conductivity of air is 0.024 W/(m·K).

離間層12は、離間状態において、互いに対向する熱伝導性材料板11や、バイメタル板14と熱伝導性材料板11とを離間するが、その距離(離間距離)は、同じであっても良く、異なっていても良い。また、例えば、互いに対向する熱伝導性材料板11において、対向する面の内側と外縁側とで、その距離(離間距離)は、異なっていても良い。 The spacing layer 12 separates the thermally conductive material plates 11 and the bimetallic plate 14 and the thermally conductive material plates 11 facing each other in the separated state, but the distance (separation distance) may be the same. , may be different. Further, for example, in the thermally conductive material plates 11 facing each other, the distance (separation distance) may be different between the inner side and the outer edge side of the facing surfaces.

離間層12の厚み(すなわち離間距離)は、バイメタル板14の変形によって、バイメタル板14と熱伝導性材料板11や、互いに対向する熱伝導性材料板11を、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態にすることができる大きさであり、離間状態における熱伝導率制御体3の断熱性と、接触状態における熱伝導率制御体3の伝熱性が目的を満たすように決められる。 The thickness of the spacing layer 12 (i.e., the spacing distance) changes depending on the deformation of the bimetal plate 14, such that the bimetal plate 14 and the thermally conductive material plate 11, or the thermally conductive material plates 11 facing each other, change from a separated state to a contact state, and The size is such that it can be changed from a contact state to a separated state, and is determined so that the heat insulation properties of the thermal conductivity control body 3 in the separated state and the heat conductivity of the heat conductivity control body 3 in the contact state satisfy the purpose.

離間層12の厚み(すなわち離間距離)としては、積層配置される熱伝導性材料板11の材料や厚み等にもよるが、例えば、0.1mm以上0.5mm以下の範囲を挙げることができる。
(保持部13)
保持部13(上述した保持部13a、13bも同様)は、互いに対向する熱伝導性材料板11を離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持するものである。
The thickness of the spacing layer 12 (that is, the spacing distance) depends on the material and thickness of the thermally conductive material plates 11 to be stacked, but for example, it can be in the range of 0.1 mm or more and 0.5 mm or less. .
(Holding part 13)
The holding part 13 (the above-mentioned holding parts 13a and 13b are the same) holds the thermally conductive material plates 11 facing each other so that they can be changed from a separated state to a contact state and from a contact state to a separated state. .

また、熱伝導率制御体3において、保持部13は、バイメタル板14も保持し、バイメタル板14と対向する熱伝導性材料板11とを、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持する。 In the thermal conductivity control body 3, the holding part 13 also holds the bimetal plate 14, and changes the bimetal plate 14 and the opposing thermally conductive material plate 11 from a separated state to a contact state and from a contact state to a separated state. Keep it possible.

保持部13は、熱伝導性材料板11よりも熱伝導率が小さい材料から構成されており、弾性変形可能なものである。用途にもよるが、保持部13の熱伝導率としては、例えば、熱伝導性材料板11の1/100以下であることが好ましい。 The holding portion 13 is made of a material having a lower thermal conductivity than the thermally conductive material plate 11, and is elastically deformable. Although it depends on the application, it is preferable that the thermal conductivity of the holding part 13 is, for example, 1/100 or less of that of the thermally conductive material plate 11.

保持部13を構成する材料には、各種の樹脂やゴムを用いることができる。例えば、20℃近辺において、エポキシ樹脂の熱伝導率は0.21W/(m・K)である。 Various resins and rubbers can be used as the material constituting the holding part 13. For example, at around 20° C., the thermal conductivity of epoxy resin is 0.21 W/(m·K).

保持部13は、セラミックス等の焼結体を含むものであってもよい。例えば、セラミックス等の焼結体を含むことで、熱伝導率を小さくすることができる。
(バイメタル板14)
バイメタル板14は、熱膨張係数が異なる2種の金属材料層を貼り合わせたものである。それゆえ、バイメタル板14も熱伝導性材料板11と同様に、熱伝導性を有する。
The holding portion 13 may include a sintered body such as ceramics. For example, by including a sintered body such as ceramics, the thermal conductivity can be reduced.
(Bimetal plate 14)
The bimetal plate 14 is made by bonding two types of metal material layers with different coefficients of thermal expansion. Therefore, like the thermally conductive material plate 11, the bimetal plate 14 also has thermal conductivity.

熱伝導率制御体3において、バイメタル板14は変形により、積層された熱伝導性材料板11を押圧して、互いに対向する熱伝導性材料板11を離間状態から接触状態にする。 In the thermal conductivity control body 3, the bimetal plate 14 deforms and presses the stacked thermally conductive material plates 11, thereby changing the mutually opposing thermally conductive material plates 11 from a separated state to a contact state.

本発明においては、バイメタル板14として、このような作用効果を奏するものであれば、特に制限なく、市販されている各種のものを用いることができ、目的とする温度に応じて、各種のバイメタル板を適宜選択できる。 In the present invention, as the bimetal plate 14, any commercially available plate can be used without particular limitation as long as it has the above-mentioned effects. You can select the board as appropriate.

バイメタル板14としては、例えば、鉄(Fe)とニッケル(Ni)の合金に、マンガン(Mn)、クロム(Cr)、銅(Cu)等を添加して2種類の熱膨張率の異なる金属板を作り、圧延で貼り合わせたものを挙げることができる。熱膨張係数が小さい金属材料層として、ニッケル(Ni)36wt%、鉄(Fe)64wt%の合金(インバーと呼ばれる)を用いてもよい。
<第1の実施形態の作用効果>
次に、図7、8を用いて熱伝導率制御体3の作用効果について説明し、図9を用いて熱交換器1の作用効果について説明する。
As the bimetal plate 14, for example, two types of metal plates with different coefficients of thermal expansion are made by adding manganese (Mn), chromium (Cr), copper (Cu), etc. to an alloy of iron (Fe) and nickel (Ni). An example is one made by manufacturing and pasting them together by rolling. An alloy (referred to as Invar) of 36 wt% nickel (Ni) and 64 wt% iron (Fe) may be used as the metal material layer having a small coefficient of thermal expansion.
<Operations and effects of the first embodiment>
Next, the effects of the thermal conductivity control body 3 will be explained using FIGS. 7 and 8, and the effects of the heat exchanger 1 will be explained using FIG.

ここで、図7(a)に示す熱伝導率制御体3は、図5に示す熱伝導率制御体3と同じものである。そして、3枚の熱伝導性材料板11およびバイメタル板14は、それぞれ、離間状態になっている。 Here, the thermal conductivity control body 3 shown in FIG. 7(a) is the same as the thermal conductivity control body 3 shown in FIG. 5. The three thermally conductive material plates 11 and the bimetallic plates 14 are each in a separated state.

なお、図7(a)に示す熱伝導率制御体3においては、以降の説明を容易とするために、3枚の熱伝導性材料板11を示す符号として、最上部から最下部に向けて、符号11A~11Cも付与している。また、図7(a)から図7(b)への熱伝導率制御体3の変形に伴って、厳密には、保持部13も変形するが、煩雑となるのを避けるため、保持部13の変形については説明および図示を省略している。 In addition, in the thermal conductivity control body 3 shown in FIG. 7(a), in order to facilitate the subsequent explanation, the symbols indicating the three thermally conductive material plates 11 are indicated from the top to the bottom. , numerals 11A to 11C are also given. Strictly speaking, the holding part 13 also deforms as the thermal conductivity control body 3 deforms from FIG. 7(a) to FIG. 7(b), but in order to avoid complication, the holding part 1 Description and illustration of the modification are omitted.

図7(a)に示す熱伝導率制御体3が有しているバイメタル板14は、熱伝導性材料板11(11A)の側に、熱膨張係数が大きい金属材料層14Hを有し、熱伝導性材料板11(11A)の側とは反対側に、熱膨張係数が小さい金属材料層14Lを有している。 The bimetal plate 14 included in the thermal conductivity control body 3 shown in FIG. A metal material layer 14L having a small coefficient of thermal expansion is provided on the opposite side to the conductive material plate 11 (11A).

それゆえ、バイメタル板14の温度が上がると、熱膨張係数が大きい金属材料層14Hが、熱膨張係数が小さい金属材料層14Lよりも膨張し、バイメタル板14は、図7(b)に示すように下側(図中のZ方向の反対側)に凸型となるように変形して、最上部の熱伝導性材料板11(11A)と接触する。 Therefore, when the temperature of the bimetal plate 14 rises, the metal material layer 14H having a large coefficient of thermal expansion expands more than the metal material layer 14L having a small coefficient of thermal expansion, and the bimetal plate 14 expands as shown in FIG. 7(b). It is deformed into a convex shape downwardly (on the opposite side in the Z direction in the figure) and comes into contact with the uppermost thermally conductive material plate 11 (11A).

そして、最上部の熱伝導性材料板11(11A)も、バイメタル板14の変形によって押圧されて下側に凸型となるように変形して、最上部から2番目に位置する熱伝導性材料板11(11B)と接触する。 The uppermost thermally conductive material plate 11 (11A) is also pressed by the deformation of the bimetallic plate 14 and deforms into a downwardly convex shape, and the thermally conductive material plate 11 (11A) located second from the uppermost It comes into contact with the plate 11 (11B).

さらに、最上部から2番目に位置する熱伝導性材料板11(11B)も、押圧されて下側に凸型となるように変形して、最下部の熱伝導性材料板11(11C)と接触する。 Furthermore, the thermally conductive material plate 11 (11B) located second from the top is also pressed and deformed into a convex shape downward, and the thermally conductive material plate 11 (11C) located at the bottom Contact.

このようにして、熱伝導率制御体3のバイメタル板14と全ての熱伝導性材料板11が、図7(b)に示すように接触状態になる。それゆえ、この図7(b)に示す熱伝導率制御体3は、図7(a)に示す熱伝導率制御体3よりも熱伝導率が大きいことになる。 In this way, the bimetal plate 14 of the thermal conductivity control body 3 and all the thermally conductive material plates 11 come into contact as shown in FIG. 7(b). Therefore, the thermal conductivity control body 3 shown in FIG. 7(b) has a higher thermal conductivity than the thermal conductivity control body 3 shown in FIG. 7(a).

一方、この図7(b)に示す状態の温度から図7(a)に示す状態の温度にバイメタル板14の温度が下がると、熱膨張係数が大きい金属材料層14Hが、熱膨張係数が小さい金属材料層14Lよりも収縮し、バイメタル板14は、図7(a)に示すように元の平らな状態に復元して、最上部の熱伝導性材料板11(11A)と離間する。 On the other hand, when the temperature of the bimetal plate 14 decreases from the temperature in the state shown in FIG. 7(b) to the temperature in the state shown in FIG. The bimetal plate 14 contracts more than the metal material layer 14L, returns to its original flat state as shown in FIG. 7(a), and is separated from the uppermost thermally conductive material plate 11 (11A).

そして、最上部の熱伝導性材料板11(11A)も、バイメタル板14の離間によって押圧されなくなり、元の平らな状態に復元して、最上部から2番目に位置する熱伝導性材料板11(11B)と離間する。 Then, the uppermost thermally conductive material plate 11 (11A) is no longer pressed due to the separation of the bimetal plate 14, and restores to its original flat state, and the thermally conductive material plate 11 located second from the uppermost Separate from (11B).

同様に、最上部から2番目に位置する熱伝導性材料板11(11B)も、元の平らな状態に復元して、最下部の熱伝導性材料板11(11C)と離間する。 Similarly, the second thermally conductive material plate 11 (11B) from the top is also restored to its original flat state and separated from the thermally conductive material plate 11 (11C) at the bottom.

このようにして、熱伝導率制御体3のバイメタル板14と全ての熱伝導性材料板11が、図7(a)に示すように離間状態になる。それゆえ、この図7(a)に示す熱伝導率制御体3は、図7(b)に示す熱伝導率制御体3よりも熱伝導率が小さいことになる。 In this way, the bimetal plate 14 of the thermal conductivity control body 3 and all the thermally conductive material plates 11 are separated from each other as shown in FIG. 7(a). Therefore, the thermal conductivity control body 3 shown in FIG. 7(a) has a smaller thermal conductivity than the thermal conductivity control body 3 shown in FIG. 7(b).

なお、上記においては、熱伝導率制御体3として、3枚の熱伝導性材料板11が、それぞれ離間層12を介して積層配置されている形態を示したが、本発明において、熱伝導性材料板11の数は、少なくとも2枚あればよく、4枚以上であってもよい。 In the above description, three thermally conductive material plates 11 are laminated as the thermal conductivity control body 3 with the spacing layer 12 in between, but in the present invention, the thermal conductivity control body 3 The number of material plates 11 may be at least two, and may be four or more.

熱伝導性材料板11の数が3枚以外の場合も、各熱伝導性材料板11を互いに接触させることで、この複数の熱伝導性材料板11を備える熱伝導率制御体3の熱伝導率を大きくすることができる。 Even when the number of thermally conductive material plates 11 is other than three, by bringing the respective thermally conductive material plates 11 into contact with each other, the thermal conductivity of the thermal conductivity control body 3 including the plurality of thermally conductive material plates 11 can be improved. rate can be increased.

また、逆に、接触状態の各熱伝導性材料板11を離間させることで、この複数の熱伝導性材料板11を備える熱伝導率制御体3の熱伝導率を小さくすることができる。 Conversely, by separating the thermally conductive material plates 11 that are in contact, the thermal conductivity of the thermal conductivity control body 3 including the plurality of thermally conductive material plates 11 can be reduced.

このように、熱伝導率制御体3においては、温度に応じて熱伝導率を変化させることができる。すなわち、熱伝導率制御体3においては、温度に応じて、断熱状態から伝熱状態とすることや、伝熱状態から断熱状態とすることができる。 In this way, in the thermal conductivity control body 3, the thermal conductivity can be changed depending on the temperature. That is, the thermal conductivity control body 3 can change from an adiabatic state to a heat transfer state, or from a heat transfer state to an adiabatic state, depending on the temperature.

図8は、熱伝導率制御体3における温度と熱伝導率の関係を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between temperature and thermal conductivity in the thermal conductivity control body 3.

例えば、図8に示すように、熱伝導率制御体3においては、目的とする温度(Ta)よりも低い温度では、熱伝導率制御体3が有する複数の熱伝導性材料板11は離間状態にあり、熱伝導率制御体3の熱伝導率は最小値Kaであるが、目的とする温度(Ta)以上の温度では、熱伝導率制御体3が有する複数の熱伝導性材料板11は接触状態になり、その接触状態の程度によって、熱伝導率制御体3の熱伝導率は大きい値になっていく。 For example, as shown in FIG. 8, in the thermal conductivity control body 3, at a temperature lower than the target temperature (Ta), the plurality of thermally conductive material plates 11 of the thermal conductivity control body 3 are in a separated state. The thermal conductivity of the thermal conductivity control body 3 is the minimum value Ka, but at a temperature higher than the target temperature (Ta), the plurality of thermally conductive material plates 11 of the thermal conductivity control body 3 are A contact state is established, and the thermal conductivity of the thermal conductivity control body 3 becomes a large value depending on the degree of the contact state.

なお、図8は、説明を容易とするために、熱伝導率制御体3が断熱状態から伝熱状態、若しくは伝熱状態から断熱状態になる温度が1点(Ta)となる理想的な状態を示したものである。実際には、熱伝導率制御体3が断熱状態から伝熱状態、若しくは伝熱状態から断熱状態になる温度は幅を有している。 For ease of explanation, FIG. 8 shows an ideal state where the temperature at which the thermal conductivity control body 3 changes from the adiabatic state to the heat transfer state or from the heat transfer state to the adiabatic state is one point (Ta). This is what is shown. In reality, the temperature at which the thermal conductivity control body 3 changes from an adiabatic state to a heat transfer state or from a heat transfer state to an adiabatic state has a range.

上記のように、熱伝導率制御体3においては、温度に応じて熱伝導率を変化させることができる。 As described above, in the thermal conductivity control body 3, the thermal conductivity can be changed depending on the temperature.

それゆえ、熱伝導率制御体3を備える熱交換器1によれば、電気的な制御を要することなく、温度に応じて、熱伝導率制御体3で隔てられた物質間の熱移動を制御することができる。さらに、熱伝導率制御体3で隔てられた物質間の熱移動を制御することで、別途エネルギー供給等を要することなく、一方の物質の温度を、一定温度に維持することができる。 Therefore, according to the heat exchanger 1 equipped with the thermal conductivity control body 3, heat transfer between substances separated by the thermal conductivity control body 3 is controlled according to the temperature without requiring electrical control. can do. Furthermore, by controlling heat transfer between the substances separated by the thermal conductivity control body 3, the temperature of one substance can be maintained at a constant temperature without requiring a separate energy supply.

次に、図9を用いて熱交換器1の作用効果について説明する。ここで、図9(a)は、上述した図16(a)と同じ図であり、従来の熱交換器101の作用効果について示す図である。図9(b)は、図1に示す熱交換器1の作用効果について示す図である。 Next, the effects of the heat exchanger 1 will be explained using FIG. 9. Here, FIG. 9(a) is the same diagram as FIG. 16(a) described above, and is a diagram showing the effects of the conventional heat exchanger 101. FIG. 9(b) is a diagram showing the effects of the heat exchanger 1 shown in FIG. 1.

なお、図9は従来の熱交換器101と本実施形態の熱交換器1との作用効果の違い、特に、入口側と出口側における温度差の違いを概念的に説明するための図であり、温度調節対象物や冷媒の各温度勾配は、厳密なものでは無い。 Note that FIG. 9 is a diagram for conceptually explaining the difference in function and effect between the conventional heat exchanger 101 and the heat exchanger 1 of this embodiment, particularly the difference in temperature difference between the inlet side and the outlet side. The temperature gradients of the temperature-controlled object and the refrigerant are not exact.

図9(a)に示すように、従来の熱交換器101(図15参照)においては、入口側では流路構造102内の冷媒の温度(T101)は低く、それゆえ、温度調節対象物104から流路構造102内の冷媒への熱移動も大きいものとなり、その結果、入口側の温度調節対象物104の温度(T103)は低くなる。 As shown in FIG. 9(a), in the conventional heat exchanger 101 (see FIG. 15), the temperature (T101) of the refrigerant in the flow path structure 102 is low on the inlet side, and therefore the temperature of the temperature controlled object 104 is low. The heat transfer from the refrigerant to the refrigerant in the flow path structure 102 also becomes large, and as a result, the temperature (T103) of the temperature-adjusted object 104 on the inlet side becomes low.

しかしながら、入口側から出口側に進むにつれて、温度調節対象物104からの熱移動による熱が流路構造102内の冷媒に累積的に蓄積されるため、出口側の流路構造102内の冷媒の温度(T102)は、入口側の温度(T101)よりも高くなる。 However, as it progresses from the inlet side to the outlet side, heat due to heat transfer from the temperature-controlled object 104 accumulates in the refrigerant in the flow path structure 102, so that the refrigerant in the flow path structure 102 on the outlet side The temperature (T102) is higher than the temperature on the inlet side (T101).

そして、このように冷媒の温度が高い場合、温度調節対象物104もあまり冷却されず、その結果、出口側の温度調節対象物104の温度(T104)は高くなる。 When the temperature of the refrigerant is thus high, the temperature-adjusted object 104 is not cooled much either, and as a result, the temperature (T104) of the temperature-adjusted object 104 on the outlet side becomes high.

それゆえ、温度調節対象物104の温度は、入口側で低く、出口側で高くなり、一様にならない。すなわち、入口側と出口側で温度差(ΔT=T104-T103)を有するものとなる。 Therefore, the temperature of the temperature-controlled object 104 is low on the inlet side and high on the outlet side, and is not uniform. That is, there is a temperature difference (ΔT=T104-T103) between the inlet side and the outlet side.

一方、図9(b)に示すように、本実施形態の熱交換器1(図1参照)においては、まず入口側で、流路構造2内の冷媒(温度T1)により温度調節対象物4Aは冷却され、その温度は低くなるものの、目的とする温度(図8に示す温度Ta)に達すると、熱伝導率制御体3が伝熱状態から断熱状態になり、以降は温度調節対象物4Aから流路構造2内の冷媒への熱移動も停止する。それゆえ、流路構造2内の冷媒の温度上昇も抑えられる。 On the other hand, as shown in FIG. 9(b), in the heat exchanger 1 of this embodiment (see FIG. 1), first, on the inlet side, the refrigerant (temperature T1) in the flow path structure 2 is used to control the temperature of the object 4A. is cooled and its temperature becomes low, but when it reaches the target temperature (temperature Ta shown in FIG. 8), the thermal conductivity control body 3 changes from the heat transfer state to the adiabatic state, and from then on, the temperature controlled object 4A Heat transfer from the coolant to the refrigerant in the flow path structure 2 also stops. Therefore, the temperature rise of the refrigerant within the flow path structure 2 is also suppressed.

なお、上記理由から、入口側の温度調節対象物4Aの温度(T3)は、理論上、目的とする温度(図8に示す温度Ta)と同じになり得る。 For the above reason, the temperature (T3) of the temperature-adjusted object 4A on the inlet side can theoretically be the same as the target temperature (temperature Ta shown in FIG. 8).

そして、熱交換器1においては、図1に示すように、流路構造2と温度調節対象物4Aとの間には入口側から出口側に至るまで熱伝導率制御体3が配置されているため、上記のような熱伝導率制御体3の作用は、入口側から出口側に至るまで発現されることになる。 In the heat exchanger 1, as shown in FIG. 1, a thermal conductivity control body 3 is arranged between the flow path structure 2 and the temperature-controlled object 4A from the inlet side to the outlet side. Therefore, the effect of the thermal conductivity control body 3 as described above is exerted from the inlet side to the outlet side.

それゆえ、入口側から出口側に進んでも、流路構造2内の冷媒の温度は、従来の熱交換器101のようには上昇せず、出口側の温度(T2)は低い温度に抑えられる。 Therefore, even if it advances from the inlet side to the outlet side, the temperature of the refrigerant in the flow path structure 2 does not rise like in the conventional heat exchanger 101, and the temperature (T2) on the outlet side is suppressed to a low temperature. .

そして、このように冷媒の温度が低い、すなわち、出口側の冷媒の温度(T2)と入口側の冷媒の温度(T1)との温度差が小さい場合、温度調節対象物4Aは、出口側においても入口側と同程度に冷却され、出口側の温度調節対象物4Aの温度(T4)も低くなる。 When the temperature of the refrigerant is low in this way, that is, when the temperature difference between the refrigerant temperature on the outlet side (T2) and the refrigerant temperature on the inlet side (T1) is small, the temperature-adjusted object 4A is is cooled to the same extent as the inlet side, and the temperature (T4) of the temperature-controlled object 4A on the outlet side also becomes low.

すなわち、温度調節対象物4Aの入口側と出口側の温度差(ΔT=T4-T3)は小さいものになり、それゆえ、温度調節対象物4Aの温度は、入口側から出口側に至るまで一様になる。 In other words, the temperature difference (ΔT=T4-T3) between the inlet and outlet sides of the temperature-controlled object 4A is small, and therefore the temperature of the temperature-controlled object 4A remains the same from the inlet side to the outlet side. It will be like that.

ここで、出口側でも入口側と同様に、目的とする温度(図8に示す温度Ta)に達すると、熱伝導率制御体3は伝熱状態から断熱状態になり、以降は温度調節対象物4Aから流路構造2内の冷媒への熱移動も停止する。 Here, similarly to the inlet side, when the target temperature (temperature Ta shown in FIG. 8) is reached on the outlet side, the thermal conductivity control body 3 changes from the heat transfer state to the adiabatic state. Heat transfer from 4A to the refrigerant in the channel structure 2 also stops.

それゆえ、本実施形態の熱交換器1においては、理論上、出口側の温度調節対象物4Aの温度(T4)も目的とする温度(図8に示す温度Ta)にすることができる。 Therefore, in the heat exchanger 1 of this embodiment, the temperature (T4) of the temperature-controlled object 4A on the outlet side can also be set to the target temperature (temperature Ta shown in FIG. 8) in theory.

すなわち、本実施形態の熱交換器1においては、温度調節対象物4Aの温度を、入口側から出口側に至るまで一様にするばかりでなく、その温度を目的とする温度(図8に示す温度Ta)にすることができる。 That is, in the heat exchanger 1 of this embodiment, the temperature of the temperature-controlled object 4A is not only made uniform from the inlet side to the outlet side, but also the temperature is adjusted to the target temperature (as shown in FIG. 8). temperature Ta).

ただし、実際には、熱伝導率制御体3が断熱状態から伝熱状態、若しくは伝熱状態から断熱状態になる温度は幅を有しており、それゆえ、温度調節対象物4Aも入口側と出口側で温度差(ΔT=T4-T3)を有することになる。 However, in reality, the temperature at which the thermal conductivity control body 3 changes from an adiabatic state to a heat transfer state or from a heat transfer state to an adiabatic state has a range, and therefore, the temperature control object 4A is also on the inlet side. There will be a temperature difference (ΔT=T4-T3) on the exit side.

しかしながら、上述のように、その温度差(ΔT=T4-T3)は、従来の熱交換器101における温度差(ΔT=T104-T103)に比べて、格段に小さいものになり得る。
<第1の実施形態の変形例>
上記の熱交換器1においては、流路構造2の入口側から出口側に至るまで、同じ構成の熱伝導率制御体3が複数配置されている例を示したが、本発明はこれに限定されず、温度調節対象物4Aの温度を一様にすることができるものであればよい。例えば、複数配置される熱伝導率制御体3は、各々異なるものであってもよい。
However, as described above, the temperature difference (ΔT=T4-T3) can be much smaller than the temperature difference (ΔT=T104-T103) in the conventional heat exchanger 101.
<Modification of the first embodiment>
In the heat exchanger 1 described above, an example was shown in which a plurality of thermal conductivity control bodies 3 having the same configuration are arranged from the inlet side to the outlet side of the flow path structure 2, but the present invention is limited to this. It may be any material that can make the temperature of the temperature-adjusted object 4A uniform. For example, the plurality of thermal conductivity control bodies 3 may be different from each other.

例えば、複数配置される熱伝導率制御体3の各バイメタル板14は、異なる材料から構成されているものであってもよい。また、大きさ(面積)が異なるものであってもよい。 For example, each bimetal plate 14 of the plurality of thermal conductivity control bodies 3 may be made of different materials. Further, the sizes (areas) may be different.

また、複数配置される熱伝導率制御体3の各熱伝導性材料板11は、異なる材料から構成されているものであってもよい。その枚数も異なっていてもよい。その厚みも異なるものであってよい。 Further, each of the thermally conductive material plates 11 of the plurality of thermal conductivity control bodies 3 may be made of different materials. The number of sheets may also be different. The thickness may also be different.

また、複数配置される熱伝導率制御体3の各離間層12の厚み(すなわち離間距離)も、異なるものであってもよい。
<第2の実施形態>
次に、図10~図14を用いて、本発明に係る熱交換器の第2の実施形態について説明する。なお、上述した第1の実施形態と重複する内容については、適宜説明を省略する。
Moreover, the thickness (that is, the separation distance) of each spacing layer 12 of the plurality of thermal conductivity control bodies 3 may also be different.
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the heat exchanger according to the present invention will be described using FIGS. 10 to 14. Note that descriptions of contents that overlap with those of the first embodiment described above will be omitted as appropriate.

この第2の実施形態の熱交換器は、温度調節対象物を加熱する作用を奏するタイプの熱交換器である。
(熱交換器21)
図10は、本実施形態の熱交換器の一例を示す図であり、(a)は概略平面図、(b)は(a)のB-B線における概略断面図である。図10に示すように、熱交換器21は、流路構造22と熱伝導率制御体23とを備えている。
The heat exchanger of this second embodiment is a type of heat exchanger that functions to heat the temperature-controlled object.
(Heat exchanger 21)
FIG. 10 is a diagram showing an example of the heat exchanger of this embodiment, in which (a) is a schematic plan view, and (b) is a schematic cross-sectional view taken along the line BB in (a). As shown in FIG. 10, the heat exchanger 21 includes a flow path structure 22 and a thermal conductivity control body 23.

流路構造22は、入口と出口を有し、入口から出口に向かって熱媒体としての流体が流れるものである。この流路構造22は、上述した第1の実施形態の熱交換器1の流路構造2と同様の形態とすることができる。ただし、本実施形態において、流路構造22を流れる流体は熱媒になる。 The flow path structure 22 has an inlet and an outlet, and a fluid serving as a heat medium flows from the inlet to the outlet. This flow path structure 22 can have a similar form to the flow path structure 2 of the heat exchanger 1 of the first embodiment described above. However, in this embodiment, the fluid flowing through the flow path structure 22 becomes a heat medium.

熱伝導率制御体23は、流路構造22と温度調節対象物4Bとの間に配置され、流路構造22と温度調節対象物4Bとの間の熱移動を制御するものである。 The thermal conductivity control body 23 is arranged between the flow path structure 22 and the temperature control object 4B, and controls heat transfer between the flow path structure 22 and the temperature control object 4B.

上述した第1の実施形態の熱交換器1の熱伝導率制御体3と同様に、熱伝導率制御体23は、流路構造22と同じ長さを有していても良いが、現実的には、図10に示すように、流路構造22の延びる方向に沿って、流路構造22に対して複数の熱伝導率制御体23が配置される。 Similar to the thermal conductivity control body 3 of the heat exchanger 1 of the first embodiment described above, the thermal conductivity control body 23 may have the same length as the flow path structure 22; As shown in FIG. 10, a plurality of thermal conductivity control bodies 23 are arranged with respect to the flow path structure 22 along the direction in which the flow path structure 22 extends.

複数の熱伝導率制御体23は、図10に示すように隙間を空けて配置されていてもよく、また、隙間を空けずに配置されていてもよい。熱伝導率制御体23の構成や作用効果については、図11~図13を用いて後に詳しく説明する。 The plurality of thermal conductivity control bodies 23 may be arranged with gaps as shown in FIG. 10, or may be arranged without gaps. The configuration and effects of the thermal conductivity control body 23 will be explained in detail later using FIGS. 11 to 13.

温度調節対象物4Bは、熱交換器21により目的とする温度に調節される対象物である。
本実施形態において、温度調節対象物4Bは、熱交換器21により加熱される物である。
その形態は、図10に例示する長板状に限らず、平板状、筒状、直方体状等の各種の形態、であってよい。
The temperature-adjusted object 4B is an object whose temperature is adjusted to a desired temperature by the heat exchanger 21.
In this embodiment, the temperature-controlled object 4B is an object heated by the heat exchanger 21.
The shape thereof is not limited to the long plate shape illustrated in FIG. 10, but may be various shapes such as a flat plate shape, a cylindrical shape, and a rectangular parallelepiped shape.

なお、図10においては、理解を容易とするために、温度調節対象物4Bが長板状であり、平面視において、流路構造22が一方向(図中のX方向)に延びる簡易な構成の熱交換器21を例示したが、本実施形態の熱交換器は、これに限定されない。 In addition, in FIG. 10, for ease of understanding, the temperature control object 4B has a long plate shape, and the flow path structure 22 has a simple configuration extending in one direction (X direction in the figure) in a plan view. Although the heat exchanger 21 of this embodiment is illustrated, the heat exchanger of this embodiment is not limited to this.

例えば、上述した第1の実施形態の熱交換器1における図2に示す形態と同様に、温度調節対象物4Bの表面の面積がより大きいものであり、平面視において、流路構造22が温度調節対象物4Bの表面を蛇行する形態で配置されていてもよい。 For example, similar to the form shown in FIG. 2 in the heat exchanger 1 of the first embodiment described above, the surface area of the temperature control object 4B is larger, and the flow path structure 22 is They may be arranged in a meandering manner on the surface of the adjustment target 4B.

また、図示はしないが、温度調節対象物4Bが略筒状の形態であり、流路構造22が温度調節対象物4Bの表面に沿って螺旋状の形態で配置されていてもよい。 Although not shown, the temperature control object 4B may have a substantially cylindrical shape, and the flow path structure 22 may be arranged in a spiral shape along the surface of the temperature control object 4B.

また、図10においては、断面視において、矩形状の断面を有する流路構造22の一の側(図10において下側)にのみ熱伝導率制御体23を備える形態の熱交換器21を例示したが、本実施形態の熱交換器は、これに限定されない。 In addition, FIG. 10 illustrates a heat exchanger 21 having a thermal conductivity control body 23 only on one side (lower side in FIG. 10) of a flow path structure 22 having a rectangular cross section when viewed in cross section. However, the heat exchanger of this embodiment is not limited to this.

例えば、上述した第1の実施形態の熱交換器1における図3(a)に示す形態と同様に、熱交換器21は、断面視において、矩形状の断面を有する流路構造22の2つの側に熱伝導率制御体23を備えており、流路構造22の上記2つの側で、2つの温度調節対象物4Bを冷却するものであってもよい。 For example, similar to the form shown in FIG. 3(a) in the heat exchanger 1 of the first embodiment described above, the heat exchanger 21 has two flow path structures 22 having a rectangular cross section in cross-sectional view. The heat conductivity control body 23 may be provided on the side, and the two temperature-adjusted objects 4B may be cooled on the two sides of the flow path structure 22.

また、上述した第1の実施形態の熱交換器1における図3(b)に示す形態と同様に、熱交換器21は、断面視において、流路構造22の周囲に熱伝導率制御体23を備えており、このような形態の熱伝導率制御体23を備えた熱交換器21が温度調節対象物4Bを貫くように配置されている形態であってもよい。
(熱伝導率制御体23)
図11は、図10に示す熱交換器21が備える熱伝導率制御体23の一例を示す図(正面図)である。図11に示すように、本実施形態に係る熱伝導率制御体23においても、上述した熱伝導率制御体3と同様に、3枚の熱伝導性材料板11が、それぞれ離間層12を介して積層配置されており、熱伝導性材料板11の積層方向の最上部の上側(図中のZ方向)に、バイメタル板24が配置されている。
Further, similar to the form shown in FIG. 3(b) in the heat exchanger 1 of the first embodiment described above, the heat exchanger 21 has a thermal conductivity control body 23 around the flow path structure 22 in a cross-sectional view. The heat exchanger 21 provided with the thermal conductivity control body 23 having such a configuration may be arranged so as to penetrate through the temperature-adjusted object 4B.
(Thermal conductivity control body 23)
FIG. 11 is a diagram (front view) showing an example of the thermal conductivity control body 23 included in the heat exchanger 21 shown in FIG. 10. As shown in FIG. 11, in the thermal conductivity control body 23 according to the present embodiment, similarly to the above-described thermal conductivity control body 3, three thermally conductive material plates 11 are connected to each other via the spacing layer 12. A bimetal plate 24 is arranged above the top of the thermally conductive material plate 11 in the stacking direction (Z direction in the figure).

ここで、バイメタル板24も、熱膨張係数が異なる2種の金属材料層を貼り合わせたものであるが、上述した熱伝導率制御体3のバイメタル板14が、熱伝導性材料板11の側に、熱膨張係数が大きい金属材料層14Hを有し、熱伝導性材料板11の側とは反対側に、熱膨張係数が小さい金属材料層14Lを有していたのに対し、図11に示す熱伝導率制御体23のバイメタル板24は、熱伝導性材料板11の側に、熱膨張係数が小さい金属材料層24Lを有し、熱伝導性材料板11の側とは反対側に、熱膨張係数が大きい金属材料層24Hを有している点で、相違している。 Here, the bimetal plate 24 is also made by laminating two types of metal material layers with different coefficients of thermal expansion, but the bimetal plate 14 of the thermal conductivity control body 3 described above is on the side of the thermal conductive material plate 11. In contrast, in FIG. The bimetal plate 24 of the thermal conductivity control body 23 shown has a metal material layer 24L with a small coefficient of thermal expansion on the side of the thermally conductive material plate 11, and on the side opposite to the side of the thermally conductive material plate 11, The difference is that the metal material layer 24H has a large coefficient of thermal expansion.

その他の構成、すなわち、熱伝導性材料板11、離間層12、保持部13については、上述した熱伝導率制御体3と同じものとすることができる。
<第2の実施形態の作用効果>
次に、図12、13を用いて熱伝導率制御体23の作用効果について説明し、図14を用いて熱交換器21の作用効果について説明する。
The other configurations, ie, the thermally conductive material plate 11, the spacing layer 12, and the holding part 13, can be the same as those of the thermal conductivity control body 3 described above.
<Actions and effects of the second embodiment>
Next, the effects of the thermal conductivity control body 23 will be explained using FIGS. 12 and 13, and the effects of the heat exchanger 21 will be explained using FIG.

ここで、図12(a)に示す熱伝導率制御体23は、図11に示す熱伝導率制御体23と同じものである。そして、3枚の熱伝導性材料板11およびバイメタル板24は、それぞれ、離間状態になっている。 Here, the thermal conductivity control body 23 shown in FIG. 12(a) is the same as the thermal conductivity control body 23 shown in FIG. 11. The three thermally conductive material plates 11 and the bimetallic plates 24 are each in a separated state.

なお、図12(a)に示す熱伝導率制御体23においても、以降の説明を容易とするために、3枚の熱伝導性材料板11を示す符号として、最上部から最下部に向けて、符号11A~11Cも付与している。また、図12(a)から図12(b)への熱伝導率制御体23の変形に伴って、厳密には、保持部13も変形するが、煩雑となるのを避けるため、保持部13の変形については説明および図示を省略している。 In addition, also in the thermal conductivity control body 23 shown in FIG. 12(a), in order to facilitate the subsequent explanation, the symbols indicating the three thermally conductive material plates 11 are indicated from the top to the bottom. , numerals 11A to 11C are also given. Strictly speaking, the holding part 13 also deforms as the thermal conductivity control body 23 deforms from FIG. 12(a) to FIG. Description and illustration of the modification are omitted.

図12(a)に示す熱伝導率制御体23が有しているバイメタル板24は、熱伝導性材料板11(11A)の側に、熱膨張係数が小さい金属材料層24Lを有し、熱伝導性材料板11(11A)の側とは反対側に、熱膨張係数が大きい金属材料層24Hを有している。 The bimetal plate 24 included in the thermal conductivity control body 23 shown in FIG. A metal material layer 24H having a large coefficient of thermal expansion is provided on the side opposite to the side of the conductive material plate 11 (11A).

それゆえ、バイメタル板24の温度が下がると、熱膨張係数が大きい金属材料層24Hが、熱膨張係数が小さい金属材料層24Lよりも収縮し、バイメタル板24は、図12(b)に示すように下側(図中のZ方向の反対側)に凸型となるように変形して、最上部の熱伝導性材料板11(11A)と接触する。 Therefore, when the temperature of the bimetal plate 24 decreases, the metal material layer 24H with a large coefficient of thermal expansion contracts more than the metal material layer 24L with a small coefficient of thermal expansion, and the bimetal plate 24 becomes as shown in FIG. 12(b). It is deformed into a convex shape downwardly (on the opposite side in the Z direction in the figure) and comes into contact with the uppermost thermally conductive material plate 11 (11A).

そして、最上部の熱伝導性材料板11(11A)も、バイメタル板24の変形によって押圧されて下側に凸型となるように変形して、最上部から2番目に位置する熱伝導性材料板11(11B)と接触する。 Then, the uppermost thermally conductive material plate 11 (11A) is also pressed by the deformation of the bimetal plate 24 and deforms into a downwardly convex shape, and the thermally conductive material plate 11 (11A) located second from the uppermost It comes into contact with the plate 11 (11B).

さらに、最上部から2番目に位置する熱伝導性材料板11(11B)も、押圧されて下側に凸型となるように変形して、最下部の熱伝導性材料板11(11C)と接触する。 Furthermore, the thermally conductive material plate 11 (11B) located second from the top is also pressed and deformed into a convex shape downward, and the thermally conductive material plate 11 (11C) located at the bottom Contact.

このようにして、熱伝導率制御体23のバイメタル板24と全ての熱伝導性材料板11が、図12(b)に示すように接触状態になる。それゆえ、この図12(b)に示す熱伝導率制御体23は、図12(a)に示す熱伝導率制御体23よりも熱伝導率が大きいことになる。 In this way, the bimetal plate 24 of the thermal conductivity control body 23 and all the thermally conductive material plates 11 come into contact as shown in FIG. 12(b). Therefore, the thermal conductivity control body 23 shown in FIG. 12(b) has a higher thermal conductivity than the thermal conductivity control body 23 shown in FIG. 12(a).

一方、この図12(b)に示す状態の温度から図12(a)に示す状態の温度にバイメタル板24の温度が上がると、熱膨張係数が大きい金属材料層24Hが、熱膨張係数が小さい金属材料層24Lよりも膨張し、バイメタル板24は、図12(a)に示すように元の平らな状態に復元して、最上部の熱伝導性材料板11(11A)と離間する。 On the other hand, when the temperature of the bimetal plate 24 rises from the temperature in the state shown in FIG. 12(b) to the temperature in the state shown in FIG. The bimetal plate 24 expands more than the metal material layer 24L, returns to its original flat state as shown in FIG. 12(a), and is separated from the uppermost thermally conductive material plate 11 (11A).

そして、最上部の熱伝導性材料板11(11A)も、バイメタル板24の離間によって押圧されなくなり、元の平らな状態に復元して、最上部から2番目に位置する熱伝導性材料板11(11B)と離間する。 The uppermost thermally conductive material plate 11 (11A) is also no longer pressed due to the separation of the bimetal plate 24, and restores to its original flat state, and the thermally conductive material plate 11 located second from the uppermost Separate from (11B).

同様に、最上部から2番目に位置する熱伝導性材料板11(11B)も、元の平らな状態に復元して、最下部の熱伝導性材料板11(11C)と離間する。 Similarly, the second thermally conductive material plate 11 (11B) from the top is also restored to its original flat state and separated from the thermally conductive material plate 11 (11C) at the bottom.

このようにして、熱伝導率制御体23のバイメタル板24と全ての熱伝導性材料板11が、図12(a)に示すように離間状態になる。それゆえ、この図12(a)に示す熱伝導率制御体23は、図12(b)に示す熱伝導率制御体23よりも熱伝導率が小さいことになる。 In this way, the bimetal plate 24 of the thermal conductivity control body 23 and all the thermally conductive material plates 11 are separated from each other as shown in FIG. 12(a). Therefore, the thermal conductivity control body 23 shown in FIG. 12(a) has a smaller thermal conductivity than the thermal conductivity control body 23 shown in FIG. 12(b).

このように、熱伝導率制御体23においては、温度に応じて熱伝導率を変化させることができる。すなわち、熱伝導率制御体23においては、温度に応じて、断熱状態から伝熱状態とすることや、伝熱状態から断熱状態とすることができる。 In this way, in the thermal conductivity control body 23, the thermal conductivity can be changed depending on the temperature. That is, the thermal conductivity control body 23 can change from an adiabatic state to a heat transfer state, or from a heat transfer state to an adiabatic state, depending on the temperature.

図13は、熱伝導率制御体23における温度と熱伝導率の関係を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing the relationship between temperature and thermal conductivity in the thermal conductivity control body 23.

例えば、図13に示すように、熱伝導率制御体23においては、目的とする温度(Tb)よりも高い温度では、熱伝導率制御体23が有する複数の熱伝導性材料板11は離間状態にあり、熱伝導率制御体23の熱伝導率は最小値Kbであるが、目的とする温度(Tb)以下の温度では、熱伝導率制御体23が有する複数の熱伝導性材料板11は接触状態になり、その接触状態の程度によって、熱伝導率制御体23の熱伝導率は大きい値になっていく。 For example, as shown in FIG. 13, in the thermal conductivity control body 23, at a temperature higher than the target temperature (Tb), the plurality of thermally conductive material plates 11 included in the thermal conductivity control body 23 are in a separated state. The thermal conductivity of the thermal conductivity control body 23 is the minimum value Kb, but at a temperature below the target temperature (Tb), the plurality of thermally conductive material plates 11 of the thermal conductivity control body 23 are A contact state is established, and the thermal conductivity of the thermal conductivity control body 23 becomes a large value depending on the degree of the contact state.

なお、図13は、説明を容易とするために、熱伝導率制御体23が伝熱状態から断熱状態、若しくは断熱状態から伝熱状態になる温度が1点(Tb)となる理想的な状態を示したものである。実際には、熱伝導率制御体23が伝熱状態から断熱状態、若しくは断熱状態から伝熱状態になる温度は幅を有している。 For ease of explanation, FIG. 13 shows an ideal state in which the temperature at which the thermal conductivity control body 23 changes from a heat transfer state to an adiabatic state or from an adiabatic state to a heat transfer state is one point (Tb). This is what is shown. In reality, the temperature at which the thermal conductivity control body 23 changes from a heat transfer state to an adiabatic state or from an adiabatic state to a heat transfer state has a range.

上記のように、熱伝導率制御体23においては、温度に応じて熱伝導率を変化させることができる。 As described above, in the thermal conductivity control body 23, the thermal conductivity can be changed depending on the temperature.

それゆえ、熱伝導率制御体23を備える熱交換器21によれば、電気的な制御を要することなく、温度に応じて、熱伝導率制御体23で隔てられた物質間の熱移動を制御することができる。さらに、熱伝導率制御体23で隔てられた物質間の熱移動を制御することで、別途エネルギー供給等を要することなく、一方の物質の温度を、一定温度に維持することができる。 Therefore, according to the heat exchanger 21 equipped with the thermal conductivity control body 23, heat transfer between substances separated by the thermal conductivity control body 23 is controlled according to the temperature without requiring electrical control. can do. Furthermore, by controlling heat transfer between the substances separated by the thermal conductivity control body 23, the temperature of one substance can be maintained at a constant temperature without requiring a separate energy supply.

次に、図14を用いて熱交換器21の作用効果について説明する。ここで、図14(a)は、上述した図16(b)と同じ図であり、従来の熱交換器101の作用効果について示す図である。図14(b)は、図10に示す熱交換器21の作用効果について示す図である。 Next, the effects of the heat exchanger 21 will be explained using FIG. 14. Here, FIG. 14(a) is the same diagram as FIG. 16(b) described above, and is a diagram showing the effects of the conventional heat exchanger 101. FIG. 14(b) is a diagram showing the effects of the heat exchanger 21 shown in FIG. 10.

なお、図14は従来の熱交換器101と本実施形態の熱交換器21との作用効果の違い、特に、入口側と出口側における温度差の違いを概念的に説明するための図であり、温度調節対象物や熱媒の各温度勾配は、厳密なものでは無い。 Note that FIG. 14 is a diagram for conceptually explaining the difference in function and effect between the conventional heat exchanger 101 and the heat exchanger 21 of this embodiment, especially the difference in temperature difference between the inlet side and the outlet side. The temperature gradients of the temperature-controlled object and the heating medium are not exact.

図14(a)に示すように、従来の熱交換器101(図15参照)においては、入口側では流路構造102内の熱媒の温度(T111)は高く、それゆえ、流路構造102内の熱媒から温度調節対象物104への熱移動も大きいものとなり、その結果、入口側の温度調節対象物104の温度(T113)は高くなる。 As shown in FIG. 14(a), in the conventional heat exchanger 101 (see FIG. 15), the temperature (T111) of the heat medium in the channel structure 102 is high on the inlet side, and therefore the temperature (T111) of the heat medium in the channel structure 102 is high. The heat transfer from the heating medium inside to the temperature-adjusted object 104 also becomes large, and as a result, the temperature (T113) of the temperature-adjusted object 104 on the inlet side becomes high.

しかしながら、入口側から出口側に進むにつれて、温度調節対象物104への熱移動による熱が流路構造102内の熱媒から累積的に放出されるため、出口側の流路構造102内の熱媒の温度(T112)は、入口側の温度(T111)よりも低くなる。 However, as the process progresses from the inlet side to the outlet side, heat due to heat transfer to the temperature-controlled object 104 is cumulatively released from the heat medium in the channel structure 102, so that the heat in the channel structure 102 on the outlet side The temperature of the medium (T112) is lower than the temperature on the inlet side (T111).

そして、このように熱媒の温度が低い場合、温度調節対象物104もあまり加熱されず、その結果、出口側の温度調節対象物104の温度(T114)は低くなる。 When the temperature of the heating medium is low as described above, the temperature-adjusted object 104 is not heated much, and as a result, the temperature (T114) of the temperature-adjusted object 104 on the outlet side becomes low.

それゆえ、温度調節対象物104の温度は、入口側で高く、出口側で低くなり、一様にならない。すなわち、入口側と出口側で温度差(ΔT=T113-T114)を有するものとなる。 Therefore, the temperature of the temperature-controlled object 104 is high on the inlet side and low on the outlet side, and is not uniform. That is, there is a temperature difference (ΔT=T113-T114) between the inlet side and the outlet side.

一方、図14(b)に示すように、本実施形態の熱交換器21(図10参照)においては、まず入口側で、流路構造22内の熱媒(温度T11)により温度調節対象物4Bは加熱され、その温度は高くなるものの、目的とする温度(図13に示す温度Tb)に達すると、熱伝導率制御体23が伝熱状態から断熱状態になり、以降は流路構造22内の熱媒から温度調節対象物4Bへの熱移動も停止する。それゆえ、流路構造22内の熱媒の温度下降も抑えられる。 On the other hand, as shown in FIG. 14(b), in the heat exchanger 21 of this embodiment (see FIG. 10), first, on the inlet side, the heat medium (temperature T11) in the flow path structure 22 4B is heated and its temperature becomes high, but when it reaches the target temperature (temperature Tb shown in FIG. 13), the thermal conductivity control body 23 changes from the heat transfer state to the adiabatic state, and from then on, the flow path structure 22 Heat transfer from the heating medium inside to the temperature-controlled object 4B also stops. Therefore, the temperature drop of the heat medium within the flow path structure 22 is also suppressed.

なお、上記理由から、入口側の温度調節対象物4Bの温度(T13)は、理論上、目的とする温度(図13に示す温度Tb)と同じになり得る。 For the above reason, the temperature (T13) of the temperature-adjusted object 4B on the inlet side can theoretically be the same as the target temperature (temperature Tb shown in FIG. 13).

そして、熱交換器21においては、図10に示すように、流路構造22と温度調節対象物4Bとの間には入口側から出口側に至るまで熱伝導率制御体23が配置されているため、上記のような熱伝導率制御体23の作用は、入口側から出口側に至るまで発現されることになる。 In the heat exchanger 21, as shown in FIG. 10, a thermal conductivity control body 23 is arranged between the flow path structure 22 and the temperature controlled object 4B from the inlet side to the outlet side. Therefore, the effect of the thermal conductivity control body 23 as described above is exerted from the inlet side to the outlet side.

それゆえ、入口側から出口側に進んでも、流路構造22内の熱媒の温度は、従来の熱交換器101のようには下降せず、出口側の温度(T12)は高い温度に維持される。 Therefore, even when proceeding from the inlet side to the outlet side, the temperature of the heat medium in the flow path structure 22 does not fall like in the conventional heat exchanger 101, and the temperature (T12) on the outlet side is maintained at a high temperature. be done.

そして、このように熱媒の温度が高い、すなわち、入口側の熱媒の温度(T11)と出口側の熱媒の温度(T12)との温度差が小さい場合、温度調節対象物4Bは、出口側においても入口側と同程度に加熱され、出口側の温度調節対象物4Bの温度(T14)も高くなる。 Then, when the temperature of the heating medium is high as described above, that is, when the temperature difference between the temperature of the heating medium on the inlet side (T11) and the temperature of the heating medium on the exit side (T12) is small, the temperature controlled object 4B is The outlet side is heated to the same extent as the inlet side, and the temperature (T14) of the temperature-controlled object 4B on the outlet side also becomes high.

すなわち、温度調節対象物4Bの入口側と出口側の温度差(ΔT=T13-T14)は小さいものになり、それゆえ、温度調節対象物4Bの温度は、入口側から出口側に至るまで一様になる。 In other words, the temperature difference (ΔT=T13-T14) between the inlet side and the outlet side of the temperature-controlled object 4B is small, and therefore the temperature of the temperature-controlled object 4B remains the same from the inlet side to the outlet side. It will be like that.

ここで、出口側でも入口側と同様に、目的とする温度(図13に示す温度Tb)に達すると、熱伝導率制御体23は伝熱状態から断熱状態になり、以降は流路構造22内の熱媒から温度調節対象物4Bへの熱移動も停止する。 Here, similarly to the inlet side, when the target temperature (temperature Tb shown in FIG. 13) is reached on the outlet side, the thermal conductivity control body 23 changes from the heat transfer state to the adiabatic state, and from then on, the flow path structure 22 Heat transfer from the heating medium inside to the temperature-controlled object 4B also stops.

それゆえ、本実施形態の熱交換器21においては、理論上、出口側の温度調節対象物4Bの温度(T14)も目的とする温度(図13に示す温度Tb)にすることができる。 Therefore, in the heat exchanger 21 of this embodiment, the temperature (T14) of the temperature-controlled object 4B on the outlet side can also be set to the target temperature (temperature Tb shown in FIG. 13) in theory.

すなわち、本実施形態の熱交換器21においては、温度調節対象物4Bの温度を、入口側から出口側に至るまで一様にするばかりでなく、その温度を目的とする温度(図13に示す温度Tb)にすることができる。 That is, in the heat exchanger 21 of this embodiment, the temperature of the temperature-controlled object 4B is not only made uniform from the inlet side to the outlet side, but also the temperature is adjusted to the target temperature (as shown in FIG. 13). temperature Tb).

ただし、実際には、熱伝導率制御体23が伝熱状態から断熱状態、若しくは断熱状態から伝熱状態になる温度は幅を有しており、それゆえ、温度調節対象物4Bも入口側と出口側で温度差(ΔT=T13-T14)を有することになる。 However, in reality, the temperature at which the thermal conductivity control body 23 changes from a heat transfer state to an adiabatic state or from an adiabatic state to a heat transfer state has a range, and therefore, the temperature control object 4B is also on the inlet side. There will be a temperature difference (ΔT=T13-T14) on the exit side.

しかしながら、上述のように、その温度差(ΔT=T13-T14)は、従来の熱交換器101における温度差(ΔT=T113-T114)に比べて、格段に小さいものになり得る。
<第2の実施形態の変形例>
上記の熱交換器21においては、流路構造22の入口側から出口側に至るまで、同じ構成の熱伝導率制御体23が複数配置されている例を示したが、本発明はこれに限定されず、温度調節対象物4Bの温度を一様にすることができるものであればよい。例えば、複数配置される熱伝導率制御体23は、各々異なるものであってもよい。
However, as described above, the temperature difference (ΔT=T13-T14) can be much smaller than the temperature difference (ΔT=T113-T114) in the conventional heat exchanger 101.
<Modification of the second embodiment>
In the heat exchanger 21 described above, an example has been shown in which a plurality of thermal conductivity control bodies 23 having the same configuration are arranged from the inlet side to the outlet side of the flow path structure 22, but the present invention is limited to this. It may be any other material as long as it can make the temperature of the temperature-adjusted object 4B uniform. For example, the plurality of thermal conductivity control bodies 23 may be different from each other.

例えば、複数配置される熱伝導率制御体23の各バイメタル板24は、異なる材料から構成されているものであってもよい。また、大きさ(面積)が異なるものであってもよい。 For example, the bimetal plates 24 of the plurality of thermal conductivity control bodies 23 may be made of different materials. Further, the sizes (areas) may be different.

また、複数配置される熱伝導率制御体23の各熱伝導性材料板11は、異なる材料から構成されているものであってもよい。その枚数も異なっていてもよい。その厚みも異なるものであってよい。 Further, each of the thermally conductive material plates 11 of the plurality of thermal conductivity control bodies 23 may be made of different materials. The number of sheets may also be different. The thickness may also be different.

また、複数配置される熱伝導率制御体23の各離間層12の厚み(すなわち離間距離)も、異なるものであってもよい。 Moreover, the thickness (that is, the separation distance) of each spacing layer 12 of the plurality of thermal conductivity control bodies 23 may also be different.

以上、本発明に係る熱交換器について、それぞれの実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。 Although each embodiment of the heat exchanger according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. The above-mentioned embodiments are illustrative, and any embodiment that has substantially the same configuration as the technical idea stated in the claims of the present invention and has similar effects will be covered by the present invention in any case. covered within the technical scope of

1、21 熱交換器
2、22 流路構造
3、23 熱伝導率制御体
4A、4B 温度調節対象物
11 熱伝導性材料板
12 離間層
13、13a、13b 保持部
14、24 バイメタル板
14L、24L 熱膨張係数が小さい金属材料層
14H、24H 熱膨張係数が大きい金属材料層
101 熱交換器
102 流路構造
104 温度調節対象物
1, 21 Heat exchanger 2, 22 Flow path structure 3, 23 Thermal conductivity control body 4A, 4B Temperature control object 11 Thermal conductive material plate 12 Spacing layer 13, 13a, 13b Holding part 14, 24 Bimetal plate 14L, 24L Metal material layer with a small coefficient of thermal expansion 14H, 24H Metal material layer with a large coefficient of thermal expansion 101 Heat exchanger 102 Channel structure 104 Temperature control object

Claims (9)

温度調節対象物の温度を調節する熱交換器であって、
入口と出口を有し、前記入口から前記出口に向かって流体が流れる流路構造と、
前記流路構造と前記温度調節対象物との間に配置され、前記流路構造と前記温度調節対象物の間の熱移動を制御する熱伝導率制御体と、
を備え、
前記熱伝導率制御体は、少なくとも枚の熱伝導性材料板がそれぞれ離間層を介して積層配置されており、互いに対向する前記熱伝導性材料板が離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持され、前記熱伝導性材料板の積層方向の最上部の上側または最下部の下側に、前記熱伝導性材料板と対向するようにバイメタル板が配置されており、
前記バイメタル板が、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板、または前記積層方向の最下部の前記熱伝導性材料板に対して、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持されており、
前記熱伝導性材料板が金属板であり、
前記熱伝導性材料板の熱伝導率が20℃において、400W/(m・K)以上であり、
前記熱伝導性材料板の厚みが0.5mm以上2mm以下であり、
前記離間層の熱伝導率が、前記熱伝導性材料板の1/1000以下であり、
前記離間層の厚みが、0.1mm以上0.5mm以下であり、
前記熱伝導性材料板は弾性変形可能なものであり、前記バイメタル板からの押圧によって変形して、対向する前記熱伝導性材料板と接触状態になり、前記バイメタル板による押圧からの解放によって元の形態に復元して、対向する前記熱伝導性材料板と離間状態になる、熱交換器。
A heat exchanger that adjusts the temperature of a temperature-controlled object,
A channel structure having an inlet and an outlet, through which a fluid flows from the inlet to the outlet;
a thermal conductivity control body that is disposed between the flow path structure and the temperature control object and controls heat transfer between the flow path structure and the temperature control object;
Equipped with
In the thermal conductivity control body, at least three thermally conductive material plates are stacked with spaced layers in between , and the thermally conductive material plates facing each other change from a separated state to a contact state and a contact state. A bimetal plate is disposed above the top or below the bottom of the thermally conductive material plate in the stacking direction so as to face the thermally conductive material plate. and
The bimetal plate changes from a separated state to a contact state and from a contact state to a separated state with respect to the thermally conductive material plate at the top in the stacking direction or the bottom thermally conductive material plate in the stacking direction. It is maintained that it is possible to become
the thermally conductive material plate is a metal plate,
The thermal conductivity of the thermally conductive material plate is 400 W/(m K) or more at 20° C.,
The thickness of the thermally conductive material plate is 0.5 mm or more and 2 mm or less,
The thermal conductivity of the spacing layer is 1/1000 or less of that of the thermally conductive material plate,
The thickness of the spacing layer is 0.1 mm or more and 0.5 mm or less,
The thermally conductive material plate is elastically deformable, and is deformed by pressure from the bimetallic plate to come into contact with the opposing thermally conductive material plate, and returns to its original state by releasing the pressure from the bimetallic plate. The heat exchanger is restored to its shape and separated from the opposing thermally conductive material plate .
前記熱伝導率制御体の前記熱伝導性材料板は、
前記熱伝導性材料板よりも熱伝導率が小さい材料から構成される保持部によって、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持されている、請求項に記載の熱交換器。
The thermally conductive material plate of the thermal conductivity control body is
According to claim 1 , the holding portion is made of a material having a lower thermal conductivity than the thermally conductive material plate, and is held so as to be able to change from a separated state to a contact state and from a contact state to a separated state. Heat exchanger as described.
前記熱伝導率制御体の前記バイメタル板が、
対向する前記熱伝導性材料板の側に、熱膨張係数が大きい金属材料層を有し、
前記熱伝導性材料板の側とは反対側に、熱膨張係数が小さい金属材料層を有している、
請求項1または請求項2に記載の熱交換器。
The bimetal plate of the thermal conductivity control body is
A metal material layer having a large coefficient of thermal expansion is provided on the opposing side of the thermally conductive material plate,
having a metal material layer with a small coefficient of thermal expansion on the side opposite to the side of the thermally conductive material plate;
The heat exchanger according to claim 1 or claim 2 .
前記熱伝導性材料板の積層方向の最上部の上側に、前記バイメタル板が配置されており、
前記バイメタル板が前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と離間しており、
前記バイメタル板の温度が上がることによって、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と接触する、請求項に記載の熱交換器。
The bimetal plate is arranged above the top of the thermally conductive material plate in the stacking direction,
The bimetal plate is spaced apart from the uppermost thermally conductive material plate in the stacking direction,
The heat exchanger according to claim 3 , wherein the bimetallic plate comes into contact with the uppermost thermally conductive material plate in the stacking direction as the temperature of the bimetallic plate increases.
前記熱伝導性材料板の積層方向の最上部の上側に、前記バイメタル板が配置されており、
前記バイメタル板が前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と接触しており、
前記バイメタル板の温度が下がることによって、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と離間する、請求項に記載の熱交換器。
The bimetal plate is arranged above the top of the thermally conductive material plate in the stacking direction,
The bimetal plate is in contact with the uppermost thermally conductive material plate in the stacking direction,
The heat exchanger according to claim 3 , wherein as the temperature of the bimetallic plate decreases, the bimetallic plate separates from the topmost thermally conductive material plate in the stacking direction.
前記熱伝導率制御体の前記バイメタル板が、
対向する前記熱伝導性材料板の側に、熱膨張係数が小さい金属材料層を有し、
前記熱伝導性材料板の側とは反対側に、熱膨張係数が大きい金属材料層を有している、
請求項1または請求項2に記載の熱交換器。
The bimetal plate of the thermal conductivity control body is
A metal material layer having a small coefficient of thermal expansion is provided on the opposing side of the thermally conductive material plate,
having a metal material layer with a large coefficient of thermal expansion on the side opposite to the side of the thermally conductive material plate;
The heat exchanger according to claim 1 or claim 2 .
前記熱伝導性材料板の積層方向の最上部の上側に、前記バイメタル板が配置されており、
前記バイメタル板が前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と離間しており、
前記バイメタル板の温度が下がることによって、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と接触する、請求項に記載の熱交換器。
The bimetal plate is arranged above the top of the thermally conductive material plate in the stacking direction,
The bimetal plate is spaced apart from the uppermost thermally conductive material plate in the stacking direction,
7. The heat exchanger according to claim 6 , wherein the bimetallic plate comes into contact with the uppermost thermally conductive material plate in the stacking direction as the temperature of the bimetallic plate decreases.
前記熱伝導性材料板の積層方向の最上部の上側に、前記バイメタル板が配置されており、
前記バイメタル板が前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と接触しており、
前記バイメタル板の温度が上がることによって、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と離間する、請求項に記載の熱交換器。
The bimetal plate is arranged above the top of the thermally conductive material plate in the stacking direction,
The bimetal plate is in contact with the uppermost thermally conductive material plate in the stacking direction,
The heat exchanger according to claim 6 , wherein as the temperature of the bimetallic plate increases, the bimetallic plate separates from the uppermost thermally conductive material plate in the stacking direction.
前記熱伝導率制御体が、前記流路構造に対して複数配置されている、請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to any one of claims 1 to 8 , wherein a plurality of the thermal conductivity control bodies are arranged with respect to the flow path structure.
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