JPH04155162A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱交換器に係り、特に、無電素子のペルチェ効
果を膏効に活用して管路中の流体と管路外の流体との間
に熱交換を行なわせるようにした熱交換器に関する。

（従来技術） 従来、この種の熱交換器においては、’ｔ＃ｌ！の外壁
に絶縁体を介して熱電素子を装着して、この熱電素子の
ペルチェ効果により管路内外の各流体間に熱交換を行な
わせるようにしたものがある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような構成においては、上述のように管路
の外壁と熱電素子との間に絶縁体が介在するため、この
絶縁体が熱伝導を阻害することとなり、その結果、上述
の熱交換の効率が低下するという不具合がある。かかる
場合、絶縁体を省略することにより、熱電素子を、直接
、管路の外壁に半田付けしたとしても、終電素子対数を
増大させにくいという不具合が生じる。

これに対しては、特開昭６２−２８１７７６号公報に示
されているように、熱電素子自体でもって管路を形成す
るようにすることも考えられるがかかる場合には、熱電
素子を管路形状に加工することが困難であるという不具
合が生じる。

そこで、本発明は、以上のようなことに対処すべく、熱
電素子のペルチェ効果を利用して管路中の流体と同管路
外の流体との開に熱交換させるにあたり、当該管路自体
を熱交換用フィンで形成するようにした熱交換器を提供
しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記課題の解決にあたり、本発明の構成は、伝熱材料に
より形成されて同軸的に連結した複数の管部材、及びこ
れら各管部材の各相互連結部間にそれぞれ介装された環
状の各絶縁シール部材を有して、前記各管部材から半径
方向に外方へ環板状フィン部をそれぞれ延出させるよう
にした流体管路と、前記各フィン部の表面にそれぞれ半
田付けされた各第１熱電素子と、前記各フィン部の裏面
に同各フィン部を介し前記Ｍｌ熱電素子にそれぞれ対向
するように半田付けされて同各藁１％、１４素、　　子
と共にそれぞれ同一極性にてペルチェ効果を発揮する各
第２熱電素子と、前記流体管路にそれぞれ同軸的に遊嵌
されるとともに前記各熱電素子の非半田付は面に半田付
けされた伝熱材料からなる複数の環板状フィンとからな
るようにしたことにある。

（作用） このように本発明を構成したことにより、前記流体管路
中を第１流体を流動させ、一方、前記各フィンに沿って
第２流体を流動させるようにした状態にて、前記各フィ
ン部を介し対向する第１及び第２の熱電素子の６対にペ
ルチェ効果をそれぞれ発揮させるようにした場合には、
前記第１及び第２の流体間に前記流体管路の各フィン部
及び前記各フィンを介してペルチェ効果に基く熱交換作
用が生じる。

（効果） かかる場合、上述のように、前記流体管路自体がフィン
としての機能を果たすように構成されているので、同流
体管路と前記各フイ／との間の各熱電素子を介する熱交
換が効率よくなされ得る。

また、前記流体管路自体を前記管部材と前記絶縁シール
部材とを交互に同軸的に連結するようにして構成にある
ので、無電素子対数の増大に制限が生じることもない。

また、前記流体管路と前記各熱電素子とは別体になって
いるので、前記流体管路の管路形状の加工が困難になる
こともない。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面により説明すると、第１
図は本発明がヒータに適用された例を示している。この
ヒータは、本発明の要部を構成する熱交換器Ｓを有して
おり、この熱交換器Ｓは、ポンプＰを介装した給水１１
ＦＰｌと、出水管Ｐ２との間に介装されている。熱交換
器Ｓは、管路ｌＯを有しており、この管路１０は、給水
管Ｐ１に接続した流入管１１と、出水管Ｐ２に接続した
流出管１２と、これら流入管ＩＩ及び流出管１２間に同
軸的に交互に組付けた各段付円筒状管部材１３，１４゜
１５（熱伝導性の良い金属材料からなる）及び各環状絶
縁／−ル部材１６．１７により構成されている。

管部材１３は、小径部１３ａと大径部１３ｂとを同軸的
に一体形成するとともに、大径部１３ｂの外端からフィ
ン部１３Ｃを半径方向へ外方に向は環板状に延出させて
形成されており、この管部材１３は、小径部１３ａにて
、流入管１１の先端部内に嵌着されている。管部材１４
は、第１図及び蔦２図に示すごとく、小径部１４８、大
径部１４ｂ及び環板状フィン部１４ｃを有するように、
管部材１３と実質的に同様に形成されており、この管部
材１４は、小径部１４ａにて、絶縁ノール部材１６を介
し管部材１３の大径部１３ｔ＋内に嵌着されている。ま
た、管部材１５は、第１図及び第２図に示すように、小
径部１５ａ、大径部１５ｂ及び環状フィン部１５Ｃを有
するように、管部材１３と実質的に同様に形成されてお
り、この管部材１５は、小径部１５ａにて、絶縁／−ル
部材１７を介し管部材１４の大径部１４ｂ内に嵌着され
ている。なお、管部材１５の大径部１５ｂ内には流出管
１２の先端部が嵌着されている。

また、熱交換器Ｓは、第１図及び第２図に示すごとく、
直方体形状の各一対の熱電素子２０ａ。

２０ｂ；　　３０ａ、　　３０ｂ；　　・・−；　　７
０ａ、　　７０ｂを宵しており、各熱電素子２０ａ、２
０ｂ、　　４０　ａ、　　４０　ｂ、　　６０　ａ、　
　６０　ｂはＰ型半導体により構成され、一方、各熱電
素子３０ａ、３０ｂ。

５０ａ、５０ｂ、７０ａ、７０ｂはｎ型半導体により構
成されている。但し、これらｎ型及びＰ型の半導体は、
ビスマス・テルル系半導体材料で形成されている。

各熱電素子２０ａ、２０ｂは、その各裏面にて、管部材
１３のフィン部１３ｃの表面にそれぞれ半田付けされて
おり、これら各熱電素子２０ａ、２０ｂは、管部材１３
の軸に対し対称的に位置している。各熱電素子３０ａ、
３０ｂは、管部材１３のフィン部１３ｃの裏面に同フィ
ン部１３ｃを介し各熱電素子２０ａ、　２０ｂにそれぞ
れ対向するように半田付けされており、これら各熱電素
子３０ａ、３０ｂは、各熱電素子２０ａ、２０ｂと共に
それぞれペルチェ効果を発揮する。

各熱電素子４０ａ、　４０ｂは、その各裏面にて、管部
材１４のフィン部１４ｃの裏面にそれぞれ半田付けされ
ており、これら各熱電素子４０ａ、４ｏｂの表面は、各
熱電素子３０ｍ、３０ｂの裏面にそれぞれ狭隙を介し対
向している。各熱電素子５０ａ、５０ｂは、管部材１４
のフィン部１４Ｃの裏面に同フィン部１４ｃを介し各熱
電素子４０ａ、４０ｂにそれぞれ対向するように半田付
けされており、これら各熱電素子５０ａ、５０ｂは、各
熱電素子４０ａ、４０ｂと共にそれぞれペルチェ効果を
発揮する。

各熱電素子６０ａ、６０ｂは、その各裏面にて、管部材
１５のフィン部１５ｃの表面にそれぞれ半田付けされて
おり、これら各熱電素子６０ａ、６０ｂの表面は各熱電
素子５０ａ、５０ｂの裏面にそれぞれ狭隙を介し対向し
ている。また、各熱電素子７０ａ、７０ｂは、管部材１
５のフィン部１５Ｃの裏面に同フィン部１５ｃを介し各
熱電素子６０ａ、６０ｂにそれぞれ対向するように半田
付けされており、これら各熱電素子７０ａ、７０ｂは、
各無電素子６０ａ、６０ｂと共にそれぞれペルチェ効果
を発揮する。

また、熱交換器Ｓは、第１図及び第２図に示すごとく、
各管部材１３〜１５の形成材料と同一の材料により形成
した各円環板状フィン８０，９０゜１００．１１０を有
しており、フィン８０は、管部材１３に同軸的に遊嵌さ
れた状態で、その裏面左右内周縁部にて各熱電素子２０
ａ、２０ｂの表面に半田付けされている。フィン９０は
、両熱電素子３０ａ、３０ｂと両％電素子４０ａ、４０
ｂとの間に介在して管部材１４に同軸的に遊嵌されてお
り、このフィン９０の表面左右内周縁部が、各熱電素子
３０ａ、３０ｂの裏面にそれぞれ半田付けされ、一方、
フィン９０の裏面左右内周縁部が、各％電素子４０，４
０ｂの裏面にそれぞれ半田付けされている。

フィン１００は、両熱電素子５０ａ、５０ｂと両熱電素
子６０ａ、６０ｂとの間に介在して管部材１５に同軸的
に遊嵌されており、このフィン１００の表面左右内周縁
部が、各熱電素子５０　ａ。

５０ｔ＋の裏面にそれぞれ半田付けされ、一方、フィン
１００の裏面左右内周縁部が、各熱電素子６０ａ、６０
ｂの表面にそれぞれ半田付けされている。また、フィ７
１１０は、流出管１２に同軸的に遊嵌された状態で、そ
の表面左右内周縁部にて各熱電素子７０ａ、７０ｂの表
面に半田付けされている。なお、第１図にて、各符号１
２０，１３０は、共に、電源端子を示しており、各電源
端子＋２０，１３０は、各フィ用１０．８０にそれぞれ
半田付けされている。また、符号＋４０は、ファンを示
す。

以上のように構成した本実施例において、ポンプＰ及び
ファン１４０を共に作動させれば、図示しない給水源か
らの水がポツプＰにより給水管Ｐｌ内に給水されて管路
ｌＯを通り出水管Ｐ２内に流出する。一方、ファン１４
０からの空気量が第１図にて図示矢印の方向に送風され
各フィン８０〜１１０に沿い流動する。このとき、図示
しない直流電源がその正側端子及び負側端子にて各電源
端子１２０及び１３０にそれぞれ接続されれば、各一対
の熱電素子２０ａ、３０ａ；　　２０ｂ、３０ｂ；４０
ｍ、　　５０ａ；　　４０ｂ、　　５０ｂ；　　６０ａ
、　　７０ａ；、６０ｂ、７０ｂが、各一対毎にヘルチ
ェ効果を発揮し、管路１０内の水から各管部材１３゜１
４．１５のフィン部を通して吸熱するとともにこの熱を
各フィン８０，９０．　１００．　１１０を通して空気
流に放熱する。このことは、熱交換器Ｓがヒータとして
機能することを意味する。

かかる場合、流体管路ｌＯ自体がフィンとしての機能を
果すように構成されているので、流体管路ｌＯと各フィ
ン８０〜１１０との間の各熱電素子を介する熱交換が効
率よくなされ得る。また、流体管路ｌＯ自体を各管部材
１３〜１５と各絶縁シール部材１６．１７との交互の同
軸的連結でもって構成したので、熱電素子対数の増大に
制限が生じることもない。また、流体管路１０と各熱電
素子とが別体になっているので、流体管路ｌＯの管路形
状の形成が困難になることもない。

なお、本発明の実施にあたっては、各電源端子１２０．
１３０に対する前記直流電源の接続極性を前記実施例と
は逆にした場合には、熱交換器Ｓをクーラーとして使用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部破断図、及び藁２
図は第１図の各フィン、各管部材、各絶縁、−ル部材及
び各熱電素子の分解図である。 符　　号　　の　　説　　明 １ｏ０６．流体管路、１３〜１５・・・段付円筒状管部
材、　１３ｃ〜１５ｃ　・・　・フィン部、　２０ａ〜
７０ｂ・・　・環数状フィン０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　伝熱材料により形成されて同軸的に連結した複数の管
   部材、及びこれら各管部材の各相互連結部間にそれぞれ
   介装された環状の各絶縁シール部材を有して、前記各管
   部材から半径方向に外方へ環板状フィン部をそれぞれ延
   出させるようにした流体管路と、前記各フィン部の表面
   にそれぞれ半田付けされた各第１熱電素子と、前記各フ
   ィン部の裏面に同各フィン部を介し前記第１熱電素子に
   それぞれ対向するように半田付けされて同各第１熱電素
   子と共にそれぞれ同一極性にてペルチェ効果を発揮する
   各第２熱電素子と、前記流体管路にそれぞれ同軸的に遊
   嵌されるとともに前記各熱電素子の非半田付け面に半田
   付けされた伝熱材料からなる複数の環板状フィンとから
   なる熱交換器。