WO2022270210A1 - 熱交換システム - Google Patents

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WO2022270210A1
WO2022270210A1 PCT/JP2022/021455 JP2022021455W WO2022270210A1 WO 2022270210 A1 WO2022270210 A1 WO 2022270210A1 JP 2022021455 W JP2022021455 W JP 2022021455W WO 2022270210 A1 WO2022270210 A1 WO 2022270210A1
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WO
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heat
heat exchange
heat medium
exchange system
medium
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/021455
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English (en)
French (fr)
Inventor
達也 仲村
健太郎 椎
嘉孝 中村
航太朗 大野
佑亮 小城原
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B23/00—Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat exchange system.
  • Patent Literature 1 describes a cooling and heating module configured to alternately apply tension to a thermostrictive material and release tension from the thermostrictive material.
  • tension When tension is applied to a thermostrictive material, its entropy decreases and the thermostrictive material generates heat. This increases the temperature of the air that has passed through the cooling and heating module.
  • the tension on the thermostrictive material is released, the thermostrictive material absorbs heat. This reduces the temperature of the air that has passed through the cooling and heating module.
  • Patent Document 2 describes a temperature control device equipped with a magnetic working substance that produces a magnetocaloric effect.
  • a magnetic field When a magnetic field is applied to a magnetic working material, its magnetic entropy changes at room temperature.
  • the liquid heated by the magnetic working material by applying a magnetic field passes through the inside of the heater and releases heat to the outside air.
  • the temperature adjustment device includes a first magnetically permeable box containing a first magnetic working material and a second magnetically permeable box containing a second magnetic working material.
  • the temperature control device includes four valves provided in the liquid flow path between the first magnetic permeable box and the second magnetic permeable box, the heat generator and the heat absorber. State I and state II are alternately switched by opening and closing these valves. In state I, the application of a magnetic field causes the liquid heated to the saturation temperature in the first magnetically permeable box to flow to the heat generator, and the interruption of the application of the magnetic field causes the liquid cooled in the second magnetically permeable box to flow to the heat absorber. let it flow.
  • the application of the magnetic field causes the liquid heated to the saturation temperature in the second magnetically permeable box to flow to the heat generator, and the interruption of the application of the magnetic field causes the liquid cooled in the first magnetically permeable box to flow to the heat absorber. let it flow.
  • JP 2013-178082 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-317040
  • the present disclosure provides an advantageous heat exchange system from the viewpoint of highly efficient heat exchange with a simple configuration while using members that generate heat or absorb heat under the influence of an external field.
  • the heat exchange system in the present disclosure is a member that generates heat or absorbs heat when the influence of the external field increases, and reverses from the heat generation to the heat absorption or from the heat absorption to the heat generation when the influence of the external field decreases; an external field applying unit that applies the effect of the external field to the member; a first heat medium that exchanges heat with the member when the member generates heat; a second heat medium that exchanges heat with the member when the member absorbs heat; A switching mechanism for switching between a first state in which heat is exchanged between the first heat medium and the member and a second state in which heat is exchanged between the second heat medium and the member, The first heat medium and the second heat medium are incompatible with each other and form an interface.
  • the above heat exchange system is advantageous from the viewpoint of highly efficient heat exchange with a simple configuration while using members that generate heat or absorb heat under the influence of the external field.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a heat exchange system according to Embodiment 1.
  • FIG. 2A is a perspective view showing a mechanism including members in the heat exchange system of Embodiment 1.
  • FIG. Figure 2B is a side view of the mechanism shown in Figure 2A.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a modification of the heat conversion system of Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the heat exchange system of Embodiment 1.
  • FIG. 5A is a diagram showing the configuration of a heat exchange system according to Embodiment 2.
  • FIG. 5B is a diagram showing the configuration of the heat exchange system according to the second embodiment.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram schematically showing a heat exchange system according to Embodiment 3.
  • FIG. 7A is a diagram schematically showing a heat exchange system according to Embodiment 4.
  • FIG. 7B is a diagram schematically showing a heat exchange system according to Embodiment 4.
  • FIG. 8A is a diagram schematically showing a heat exchange system according to Embodiment 5.
  • FIG. 8B is a diagram schematically showing a heat exchange system according to Embodiment 5.
  • FIG. 8C is a diagram schematically showing a heat exchange system according to Embodiment 5.
  • FIG. FIG. 9A is a diagram schematically showing a heat exchange system according to Embodiment 6.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view of a component of the heat exchange system shown in FIG. 9A.
  • 9C is a cross-sectional view of a component of the heat exchange system shown in FIG.
  • FIG. 10A is a diagram schematically showing a heat exchange system according to Embodiment 7.
  • FIG. 10B is a perspective view of the components of the heat exchange system shown in FIG. 10A.
  • FIG. 11A is a diagram schematically showing a heat exchange system according to Embodiment 8.
  • FIG. 11B is a diagram schematically showing a heat exchange system according to Embodiment 8.
  • FIG. 12A is a diagram schematically showing a heat exchange system according to Embodiment 9.
  • FIG. 12B is a diagram schematically showing a heat exchange system according to Embodiment 9. FIG.
  • a heat exchange technology using a member that generates heat or absorbs heat under the influence of an external field is expected to reduce the environmental load compared to conventional cooling technology that uses evaporation and condensation of a refrigerant.
  • an external field means an external condition other than temperature that can affect the physical state of a member.
  • the present inventors have extensively studied a heat exchange system that is advantageous from the viewpoint of highly efficient heat exchange with a simple configuration while using members that generate heat or absorb heat under the influence of the external field.
  • a desired heat exchange system can be realized by using two heat mediums having a predetermined relationship, and devised the heat exchange system of the present disclosure.
  • a heat exchange system includes: a member that generates heat or absorbs heat when the influence of the external field increases, and reverses from the heat generation to the heat absorption or from the heat absorption to the heat generation when the influence of the external field decreases; an external field applying unit that applies the effect of the external field to the member; a first heat medium that exchanges heat with the member when the member generates heat; a second heat medium that exchanges heat with the member when the member absorbs heat; A switching mechanism for switching between a first state in which heat is exchanged between the first heat medium and the member and a second state in which heat is exchanged between the second heat medium and the member, The first heat medium and the second heat medium are incompatible with each other and form an interface.
  • the member that generates heat or absorbs heat under the influence of an external field is incompatible with each other and exchanges heat with the first heat medium and the second heat medium that form an interface. Therefore, the heat exchange system tends to exchange heat with higher efficiency than when the member exchanges heat with the air.
  • the switching mechanism switches between a first state in which heat is exchanged between the first heat medium and the member and a second state in which heat is exchanged between the second heat medium and the member, so that the heat exchange system is Easy to have a simple configuration.
  • the interface may be planar. According to the second aspect, it is easy to simplify the configuration of the switching mechanism, and by extension, it is easy to simplify the configuration of the heat exchange system.
  • the density of the second heat medium may be different from the density of the first heat medium.
  • the interface is easily formed in a desired state.
  • one of the first heat medium and the second heat medium is a hydrophilic liquid and the other of the first heat medium and the second heat medium may be a hydrophobic liquid.
  • the interface is easily formed in a desired state.
  • the switching mechanism immerses the member in the first heat medium in the first state and the member may be immersed in the second heat medium in the second state. According to the fifth aspect, heat is exchanged more reliably and efficiently in the heat exchange system.
  • the switching mechanism moves the member to switch between the first state and the second state. You can switch between According to the sixth aspect, it is possible to switch between the first state and the second state by moving the member.
  • the switching mechanism may include a rotating body immersed in both the first heat medium and the second heat medium, The member may be attached to the rotating body.
  • the switching mechanism may switch between the first state and the second state by rotating the rotating body. According to the seventh aspect, the rotating body can easily switch between the first state and the second state.
  • the external field applying section may increase or decrease the influence of the external field by rotating the rotating body.
  • the rotating body can easily change the influence of the external field.
  • the rotation axis of the rotating body may be inclined with respect to the interface. According to the ninth aspect, even if the rotating body rotates, the interface is less likely to be disturbed.
  • the switching mechanism moves the interface to switch between the first state and the second state. You can switch between According to the tenth aspect, it is easy to simplify the configuration of the switching mechanism, which in turn facilitates simplifying the configuration of the heat exchange system.
  • the heat exchange system includes a first circulation flow path in which the first heat medium circulates, and the first circulation flow a first heat exchange unit connected to the passage and exchanging heat between the first heat medium and the third heat medium; a second circulation passage through which the second heat medium circulates; and a second circulation passage connected to the second circulation passage. and a second heat exchange part for exchanging heat between the second heat medium and the fourth heat medium.
  • heat exchange between the member and the first heat medium and the second heat medium, heat exchange between the first heat medium and the third heat medium, and heat exchange between the second heat medium and the fourth heat medium can, for example, transport heat from a cold space to a hot space.
  • the external field applying section may apply an external force as the external field.
  • the member may exhibit an elastocaloric effect in which an increase or decrease in the external force results in heat generation and absorption. According to the twelfth aspect, heat exchange is performed using the member exhibiting the elastocaloric effect.
  • the external field applying section may apply a magnetic field as the external field.
  • the member may exhibit a magnetocaloric effect in which an increase or decrease in the magnetic field causes heat generation and absorption. According to the thirteenth aspect, heat exchange is performed using the member exhibiting the magnetocaloric effect.
  • the external field applying unit may apply an electric field as the external field.
  • the member may exhibit an electrocaloric effect in which an increase or decrease in the electric field results in heat generation and heat absorption.
  • heat exchange is performed using the member exhibiting the magnetocaloric effect.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a heat exchange system 1a according to Embodiment 1.
  • the heat exchange system 1a includes, for example, a heat exchange unit 2.
  • the heat exchange unit 2 includes a member 10 , an external field applying section 20 , a first heat medium 31 , a second heat medium 32 , and a switching mechanism 40 .
  • the member 10 either exotherms or absorbs heat when the influence of the external field increases, and reverses from exothermic to endothermic or vice versa when the influence of the external field decreases. In other words, heat generation and heat absorption occur reversibly in the member 10 due to changes in the influence of the external field.
  • the external field imparting section 20 imparts an external field effect to the member 10 .
  • the first heat medium 31 exchanges heat with the member 10 when the member 10 generates heat.
  • the second heat medium 32 exchanges heat with the member 10 when the member 10 absorbs heat.
  • the switching mechanism 40 switches between a first state and a second state.
  • the first state is a state in which heat is exchanged between the first heat medium 31 and the member 10 .
  • the second state is a state in which heat is exchanged between the second heat medium 32 and the member 10 .
  • the first heat medium 31 and the second heat medium 32 are incompatible with each other.
  • the first heat medium 31 and the second heat medium 32 form an interface 35 .
  • the heat exchange system 1a includes a tank 30, for example.
  • the member 10 , the first heat medium 31 and the second heat medium 32 are housed inside the tank 30 .
  • the first heat medium 31 is supplied from the outside of the tank 30 and the first heat medium 31 is led to the outside of the tank 30 .
  • the second heat medium 32 is supplied from the outside of the tank 30 and the second heat medium 32 is led to the outside of the tank 30 .
  • the interface 35 is, for example, planar. In this case, it is easy to adjust the positional relationship between the member 10 and the interface 35, and the configuration of the switching mechanism 40 tends to be simple. In addition, the ratio of the area of the interface 35 to the volume of the first heat medium 31 and the second heat medium 32 tends to be small, and the difference between the temperature of the first heat medium 31 and the temperature of the second heat medium 32 is maintained. Cheap.
  • the interface 35 can be formed horizontally, for example.
  • the density of the second heat medium 32 is different from the density of the first heat medium 31, for example.
  • the heat medium having a lower density tends to exist above the heat medium having a higher density, and the interface 35 is likely to be formed in a desired state.
  • the interface 35 tends to be horizontal.
  • the density of a substance means a value at 25° C. and 1 atm.
  • the density of the first heat medium 31 is smaller than the density of the second heat medium 32, for example. In this case, the first heat medium 31 tends to exist above the second heat medium 32 .
  • the density of the first heat medium 31 may be higher than the density of the second heat medium 32, for example. In this case, the first heat medium 31 tends to exist below the second heat medium 32 .
  • the absolute value of the difference between the density of the second heat medium 32 and the density of the first heat medium 31 is not limited to a specific value. Its absolute value is, for example, 0.10 g/cm 3 or more, may be 0.11 g/cm 3 or more, or may be 0.12 g/cm 3 or more.
  • the difference is, for example, 1 g/cm 3 or less, may be 0.7 g/cm 3 or less, may be 0.5 g/cm 3 or less, or may be 0.3 g/cm 3 or less. It may be 0.2 g/cm 3 or less.
  • one of the first heat medium 31 and the second heat medium 32 is a hydrophilic liquid
  • the other of the first heat medium 31 and the second heat medium 32 is a hydrophobic liquid.
  • the first heat medium 31 is a hydrophobic liquid
  • the second heat medium 32 is a hydrophilic liquid
  • the first heat medium 31 may be a hydrophilic liquid
  • the second heat medium 32 may be a hydrophobic liquid.
  • Hydrophilic liquids can be polar protic solvents such as water, ethanol, and acetic acid, and polar aprotic solvents such as acetone and tetrahydrofuran.
  • the hydrophilic liquid may be a polar solvent such as ethylene glycol and propylene glycol, or may be a coolant.
  • the coolant contains, for example, ethylene glycol, water, and rust inhibitor.
  • Hydrophobic liquids are, for example, oils.
  • the oil may be vegetable oil or mineral oil.
  • the hydrophobic liquid may be an ionic liquid.
  • ionic liquids containing fluorine atom-containing anions such as bis(trifluoromethanesulfonyl)imide and hexafluorophosphate can have hydrophobic properties.
  • the external field application unit 20 applies an external force as an external field, for example.
  • member 10 exhibits an elastocaloric effect, where an increase or decrease in external force causes heat generation and absorption.
  • the member 10 generates heat when the external force acting on the member 10 increases, and the member 10 absorbs heat when the external force acting on the member 10 decreases.
  • the member 10 may absorb heat when the external force acting on the member 10 increases, and the member 10 may generate heat when the external force acting on the member 10 decreases.
  • the external force applied by the external field applying section 20 is, for example, a tensile load.
  • the external field applying section 20 includes, for example, an inner portion 21 and an outer portion 22 .
  • Member 10 is formed, for example, as a wire or belt.
  • the member 10 may be configured to have spaced apart ends or may be configured to form a loop.
  • a portion of member 10 is supported on inner portion 21 and another portion of member 10 is supported on outer portion 22 .
  • the external force applied by the external field applying unit 20 may be a compressive load, a shear load, a bending load, or a torsional load.
  • the material forming the member 10 is not limited to a specific material.
  • the member 10 may include, for example, NiTi, NiTiSi, NiTiNb, NiTiCu, NiTiPd, CuZn, CuSn, CuAuZn, CuAlNi, CuZnAl, CuAlMn, CuAlBe, AgCd, AgZn, AuCd, InTl, FeNiCoTi, At least one selected from the group consisting of FePd, FePt, FeRh, NiFeGa, and NiFeGaCo is included.
  • a phase transition from the austenite phase to the martensite phase occurs when the external force acting on the member 10 increases, generating heat.
  • the external force acting on the member 10 decreases, a phase transition from the martensite phase to the austenite phase occurs, and heat absorption occurs.
  • the switching mechanism 40 immerses the member 10 in the first heat medium 31 in the first state and immerses the member 10 in the second heat medium 32 in the second state. According to such a configuration, most of the surface of the member 10 contacts the first heat medium 31 in the first state, and most of the surface of the member 10 contacts the second heat medium 32 in the second state. Therefore, the heat exchange system 1a tends to perform heat exchange with high efficiency.
  • the switching mechanism 40 may move the member 10 to switch between the first state and the second state.
  • the switching mechanism 40 is configured, for example, so that the member 10 repeats predetermined movements. This repeats the cycle involving heat generation and heat absorption of member 10 .
  • the switching mechanism 40 includes a rotating body 45, for example.
  • the rotating body 45 is immersed in both the first heat medium 31 and the second heat medium 32 .
  • the rotor 45 has a portion immersed in the first heat medium 31 and a portion immersed in the second heat medium 32 .
  • the upper portion of the rotating body 45 is immersed in the first heat medium 31 and the lower portion of the rotating body 45 is immersed in the second heat medium 32 .
  • the rotor 45 has, for example, an inner ring 45a and an outer ring 45b.
  • the member 10 is attached to the rotating body 45 along the radial direction.
  • the inner ring 45 a has an inner portion 21
  • the outer ring 45 b has an outer portion 22 .
  • the switching mechanism 40 switches between the first state and the second state by rotating the rotating body 45 .
  • the external field applying unit 20 may increase or decrease the influence of the external field by rotating the rotating body 45, for example. According to such a configuration, the rotation of the rotating body 45 can be responsible for switching between the first state and the second state and adjusting the influence of the external field, and the configuration of the heat exchange system 1a is simplified. Cheap.
  • FIGS. 2A and 2B are a perspective view and a side view, respectively, showing a mechanism 50 including the member 10 in the heat exchange system 1a.
  • mechanism 50 includes member 10, inner ring 45a, outer ring 45b, shaft 45c, and motor 80, for example.
  • the inner ring 45a is fixed to a shaft 45c, and the shaft 45c is connected to a motor 80.
  • the motor 80 is driven, the shaft 45c and the inner ring 45a rotate.
  • the rotation of the inner ring 45a is transmitted by the member 10 to the outer ring 45b, which also rotates. Rotation of the rotating body 45 thus occurs.
  • the rotating direction of the rotating body 45 is constant, for example.
  • the direction of rotation of the rotor 45 may be reversed.
  • the direction of rotation of the rotating body 45 may be reversed each time the rotating body 45 rotates 180 degrees.
  • an actuator other than the motor such as an electromagnetic solenoid, may be used to rotate the rotor 45 .
  • the mechanism 50 further includes a stage 71, a front support 72, a rear support 73, and guide rollers 74, for example.
  • the stage 71 is a flat member.
  • the front support column 72 and the rear support column 73 are fixed to the stage 71 so as to extend perpendicularly to the stage 71 .
  • a shaft 45c is rotatably attached to the front strut 72.
  • the rear strut 73 includes a pair of struts arranged at a predetermined interval, and a motor 80 is fixed to the pair of struts.
  • the shaft 45c extends between the pair of pillars and is connected to the motor 80.
  • the guide roller 74 is in contact with the outer circumference of the outer ring 45b.
  • the guide roller 74 rotates with the rotation of the outer ring 45b.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a modification of the heat exchange system 1a.
  • the rotation axis Ax of the rotor 45 may be inclined with respect to the interface 35 . With such a configuration, even if the rotating body 45 rotates, the interface 35 is less likely to be disturbed.
  • the rotation axis Ax of the rotating body 45 is, for example, inclined with respect to both the horizontal direction and the vertical direction.
  • the angle ⁇ between the rotation axis Ax of the rotor 45 and the interface 35 is not limited to a specific value.
  • the condition 0° ⁇ 90° is satisfied.
  • the condition of 45° ⁇ 60° is desirably satisfied. In this case, even if the rotor 45 rotates, the interface 35 is less likely to be disturbed.
  • FIG. 4 is a diagram showing the overall configuration of the heat exchange system 1a.
  • the heat exchange system 1a further includes, for example, a first circulation channel 3b, a first heat exchange section 3a, a second circulation channel 4b, and a second heat exchange section 4a.
  • the first heat medium 31 circulates in the first circulation flow path 3b.
  • the first heat exchange section 3a is connected to the first circulation flow path 3b and exchanges heat between the first heat medium 31 and the third heat medium.
  • the second heat medium 32 circulates in the second circulation flow path 4b.
  • the second heat exchange section 4a is connected to the second circulation flow path 4b and exchanges heat between the second heat medium 32 and the fourth heat medium.
  • heat exchange between the member 10 and the first heat medium 31 and the second heat medium 32, heat exchange between the first heat medium 31 and the third heat medium, and heat exchange between the second heat medium 32 and the second heat medium For example, heat can be transported from a low temperature space to a high temperature space by heat exchange with the four heat transfer mediums.
  • Each of the first circulation channel 3b and the second circulation channel 4b is connected to the heat exchange unit 2.
  • a pump 3c is arranged in the first circulation channel 3b, and a pump 4c is arranged in the second circulation channel 4b.
  • the pump 3c the first heat medium 31 inside the heat exchange unit 2 is supplied to the first heat exchange section 3a through the first circulation flow path 3b.
  • the first heat medium 31 that has passed through the first heat exchange section 3 a is returned to the heat exchange unit 2 .
  • the second heat medium 32 inside the heat exchange unit 2 is supplied to the second heat exchange section 4a through the second circulation flow path 4b.
  • the second heat medium 32 that has passed through the second heat exchange section 4 a is returned to the heat exchange unit 2 .
  • Each of the third heat medium and the fourth heat medium may be gas such as air or liquid such as water.
  • Each of the first heat exchange section 3a and the second heat exchange section 4a may be a fin-tube heat exchanger, a shell-tube heat exchanger, or a plate heat exchanger.
  • FIG. 1b is configured in the same manner as the heat exchange system 1a, except for parts that are specifically described. Components of the heat exchange system 1a that are the same as or correspond to components of the heat exchange system 1a are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The description regarding the heat exchange system 1a also applies to the heat exchange system 1b as long as there is no technical contradiction.
  • the heat exchange system 1b is configured, for example, as an air conditioning system.
  • FIG. 5A shows the heat exchange system 1b in the cooling state
  • FIG. 5B shows the heat exchange system 1b in the heating state.
  • the heat exchange system 1b includes a heat exchange unit 2, an outdoor heat exchanger 5a, an indoor heat exchanger 6a, a pump 7a, a pump 7b, a four-way valve 8a, a four-way valve 8b.
  • the heat exchange system 1b comprises a channel 2a, a channel 2b, a channel 2c and a channel 2d.
  • the flow path 2a and the flow path 2d connect the heat exchange unit 2 and the four-way valve 8a.
  • the flow path 2b and the flow path 2c connect the heat exchange unit 2 and the four-way valve 8b.
  • the heat exchange system 1b includes a channel 5b and a channel 5c.
  • the flow path 5b connects the four-way valve 8a and the outdoor heat exchanger 5a.
  • the flow path 5c connects the outdoor heat exchanger 5a and the four-way valve 8b.
  • the pump 7a is arranged, for example, in the flow path 5c.
  • the heat exchange system 1b includes a channel 6b and a channel 6c.
  • the flow path 6b connects the four-way valve 8b and the indoor heat exchanger 6a.
  • the flow path 6c connects the indoor heat exchanger 6a and the four-way valve 8a.
  • the pump 7b is arranged, for example, in the flow path 6c.
  • the first heat medium 31 is heated by the heat generated by the members 10 in the heat exchange unit 2 .
  • the pump 7a By operation of the pump 7a, the first heat medium 31 in the heat exchange unit 2 is supplied to the outdoor heat exchanger 5a through the flow path 2a, the four-way valve 8a, and the flow path 5b.
  • the heat of the first heat medium 31 is radiated by heat exchange between the first heat medium 31 and the outdoor air in the outdoor heat exchanger 5a. Thereby, the temperature of the first heat medium 31 is lowered.
  • the first heat medium 31 that has passed through the outdoor heat exchanger 5a is returned to the heat exchange unit 2 through the flow path 5c, the four-way valve 8b, and the flow path 2b.
  • the heat absorption of the member 10 in the heat exchange unit 2 cools the second heat medium 32 .
  • the second heat medium 32 in the heat exchange unit 2 is supplied to the indoor heat exchanger 6a through the flow path 2c, the four-way valve 8b, and the flow path 6b.
  • the second heat medium 32 cools the indoor air by heat exchange between the second heat medium 32 and the indoor air in the indoor heat exchanger 6a.
  • the second heat medium 32 that has passed through the indoor heat exchanger 6a is returned to the heat exchange unit 2 through the flow path 6c, the four-way valve 8a, and the flow path 2d.
  • the first heat medium 31 is heated by the heat generated by the members 10 in the heat exchange unit 2 .
  • the first heat medium 31 in the heat exchange unit 2 is supplied to the indoor heat exchanger 6a through the flow path 2b, the four-way valve 8b, and the flow path 6b.
  • Heat of the first heat medium 31 is radiated by heat exchange between the first heat medium 31 and indoor air in the indoor heat exchanger 6a.
  • the first heat medium 31 that has passed through the indoor heat exchanger 6a is returned to the heat exchange unit 2 through the flow path 6c, the four-way valve 8a, and the flow path 2a.
  • the heat absorption of the member 10 in the heat exchange unit 2 cools the second heat medium 32 .
  • the second heat medium 32 in the heat exchange unit 2 is supplied to the outdoor heat exchanger 5a through the flow path 2d, the four-way valve 8a, and the flow path 5b.
  • the second heat medium 32 is heated by heat exchange between the second heat medium 32 and the outdoor air in the outdoor heat exchanger 5a, and the temperature of the second heat medium 32 rises.
  • the second heat medium 32 that has passed through the outdoor heat exchanger 5a is returned to the heat exchange unit 2 through the flow path 5c, the four-way valve 8b, and the flow path 2c.
  • Each of the outdoor heat exchanger 5a and the indoor heat exchanger 6a is configured as, for example, a fin-tube heat exchanger.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a heat exchange system 1c according to Embodiment 3.
  • the heat exchange system 1c is configured in the same manner as the heat exchange system 1a, except for parts that are specifically described.
  • Components of the heat exchange system 1c that are the same as or correspond to components of the heat exchange system 1a are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the description regarding the heat exchange system 1a also applies to the heat exchange system 1c unless technically inconsistent.
  • the external field applying unit 20 applies, for example, a magnetic field as an external field.
  • member 10 exhibits a magnetocaloric effect in which an increase or decrease in magnetic field produces heat and heat absorption.
  • the external field applying section 20 includes a magnet 23.
  • the magnet 23 is arranged so that a magnetic field is applied to a part of the rotating body 45 .
  • a state in which a magnetic field is applied to the member 10 and a state in which a magnetic field is not applied to the member 10 are repeated by the rotation of the rotor 45 .
  • the member 10 when the member 10 is under the influence of the magnetic field generated by the magnet 23, the member 10 exchanges heat with the first heat medium 31, and when the member 10 is out of the influence of the magnetic field, the member 10 heats the first heat medium. It exchanges heat with the second heat medium 32 .
  • the center of the outer ring 45b is positioned on the rotation axis of the inner ring 45a, and the distance between the inner ring 45a and the outer ring 45b is constant as the rotor 45 rotates.
  • the magnet 23 may be a permanent magnet or an electromagnet.
  • the member 10 is not limited to a specific material as long as it exhibits a magnetocaloric effect.
  • the member 10 includes, for example, at least one selected from the group consisting of Gd, GdSi , GdGe, GdSiGe, LaFeSi, LaFeSiCo, MnFeSiP, NiMnGa, NiMnIn, NiMnSn, FeZr, FeNbB, FeRh, and LaSrMnO3.
  • FIG. 7A and 7B are diagrams schematically showing a heat exchange system 1d of Embodiment 4.
  • FIG. The heat exchange system 1d is configured in the same manner as the heat exchange system 1c, except for parts that are specifically described. Components of the heat exchange system 1d that are the same as or correspond to components of the heat exchange system 1c are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The description of the heat exchange system 1c also applies to the heat exchange system 1d unless technically contradictory.
  • the switching mechanism 40 includes a rod 42.
  • a member 10 is attached to the tip of the rod 42 .
  • the shape of member 10 is not limited to any particular shape.
  • the member 10 may be block-shaped, rod-shaped, sheet-shaped, fibrous, or entangled with fibers.
  • the rod 42 is connected to an actuator (not shown), and by the operation of the actuator, the member 10 attached to the rod 42 is filled with the first heat medium 31 and the second heat medium 32. move between As shown in FIG. 7A, the member 10 is under the influence of the magnetic field generated by the magnet 23 when the member 10 is located in the area filled with the first heat carrier 31 .
  • FIG. 7B when the member 10 is positioned in the portion filled with the second heat transfer medium 32, the member 10 is positioned at a position not affected by the magnetic field.
  • the switching mechanism 40 moves the member 10 to switch between the first state and the second state.
  • FIG. 5 is diagrams schematically showing a heat exchange system 1e of Embodiment 5.
  • FIG. The heat exchange system 1e is configured in the same manner as the heat exchange system 1d, except for parts that are specifically described. Components of the heat exchange system 1e that are the same as or correspond to components of the heat exchange system 1d are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The description of the heat exchange system 1d also applies to the heat exchange system 1e unless technically contradictory.
  • the switching mechanism 40 moves the interface 35 to switch between the first state and the second state.
  • the heat exchange system 1e includes, for example, a rod 60, and the member 10 is attached to the tip of the rod 60. Thereby, the member 10 is arranged at a specific position inside the heat exchange unit 2 .
  • the switching mechanism 40 adjusts the amount of supply of the first heat medium 31 to the heat exchange unit 2 and the amount of supply of the second heat medium 32 to the heat exchange unit 2 to switch between the first state and the second state. switch between states.
  • the volume of the first heat medium 31 in the heat exchange unit 2 increases As a result, the interface 35 moves, and the member 10 is positioned at the portion filled with the first heat medium 31 as shown in FIG. 8A.
  • the member 10 is under the influence of the magnetic field generated by the magnet 23, heat is exchanged between the first heat medium 31 and the member 10, and the member 10 is in the first state.
  • the volume of the second heat medium 32 in the heat exchange unit 2 is increased by making the amount of supply of the second heat medium 32 to the heat exchange unit 2 larger than the amount of supply of the first heat medium 31 to the heat exchange unit 2. Let This causes the interface 35 to move, and the member 10 is immersed in the second heat medium 32 as shown in FIGS. 8B and 8C. As shown in FIG. 8B, the magnet 23 moves, the magnetic field of the magnet 23 no longer affects the specific position where the member 10 is arranged, heat exchange is performed between the second heat medium 32 and the member 10, and the member 10 in the second state. In this case, magnet 23 is, for example, a permanent magnet. On the other hand, when the magnet 23 is an electromagnet, the magnetic field may be extinguished by stopping the energization of the coil of the magnet 23 without moving the magnet 23, as shown in FIG. 8C.
  • FIG. 9A is a diagram schematically showing a heat exchange system 1f according to Embodiment 6.
  • the heat exchange system 1f is configured in the same manner as the heat exchange system 1d, except for parts that are specifically described. Components of the heat exchange system 1f that are the same as or correspond to components of the heat exchange system 1d are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The description of the heat exchange system 1d also applies to the heat exchange system 1f unless technically contradictory.
  • the heat exchange system 1f includes a component 13.
  • Part 13 is, for example, a hollow sphere.
  • Part 13 is rotatably arranged along interface 35 .
  • the heat exchange system 1g includes, for example, multiple components 13.
  • the parts 13 are connected, for example, to rods, wires or chains fixed to the inner surface of the tank 30 . Thereby, the position of the component 13 can be adjusted near the interface 35 .
  • FIG. Part 13 comprises member 10 and non-magnetic member 12 .
  • the member 10 and the nonmagnetic member 12 are formed in a hemispherical shape and a shell shape, respectively, and the member 10 and the nonmagnetic member 12 are assembled together to form a component 13 .
  • Member 10 has ferromagnetism, and the outer surface of member 10 has hydrophilicity.
  • the outer surface of the non-magnetic member 12 is hydrophobic.
  • the first heat medium 31 is hydrophobic and the second heat medium 32 is hydrophilic.
  • the magnet 23 is an electromagnet.
  • the magnets 23 are arranged along the first heat medium 31 .
  • the coil of the magnet 23 is de-energized, no magnetic field is generated, so the outer surface of the member 10 contacts the second heat transfer medium 32 due to the hydrophilicity of the outer surface of the member 10, as shown in FIG. 9B.
  • the outer surface of the non-magnetic member 12 contacts the first heat transfer medium 31 .
  • FIG. 10A is a diagram schematically showing a heat exchange system 1g of Embodiment 7.
  • the heat exchange system 1g is configured in the same manner as the heat exchange system 1c, except for parts that are specifically described. Components of the heat exchange system 1g that are the same as or correspond to components of the heat exchange system 1c are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The description of the heat exchange system 1c also applies to the heat exchange system 1g unless technically contradictory.
  • the external field applying section 20 applies an electric field as an external field.
  • member 10 exhibits an electrocaloric effect in which an increase or decrease in an electric field causes heat generation and heat absorption.
  • the external field applying section 20 includes a power source 25, a conductive section 26, and a brush 27.
  • a power source 25 is connected to the conductive portion 26 and the brush 27 .
  • the conductive portion 26 is formed on the inner ring 45a.
  • the brush 27 has, for example, a semicircular shape, and is arranged in a portion filled with the first heat medium 31 inside the tank 30 .
  • the power supply 25 may be a DC power supply or an AC power supply.
  • FIG. 10B is a perspective view showing a part 15 including the member 10 in the heat exchange system 1g.
  • Part 15 comprises member 10 , first electrode 16 and second electrode 17 .
  • Each of the member 10, the first electrode 16 and the second electrode 17 is strip-shaped, for example.
  • the member 10 is arranged to contact the first electrode 16 and the second electrode 17 between the first electrode 16 and the second electrode 17 .
  • One end of the part 15 is attached to the inner ring 45 a so that the second electrode 17 contacts the conductive portion 26 .
  • the other end of the component 15 is attached to the outer ring 45b.
  • the brush 27 is in contact with the first electrode 16 during a specific period of rotation of the component 15 .
  • an electric field is applied to the member 10 , for example, the member 10 generates heat, and heat is exchanged between the first heat medium 31 and the member 10 .
  • the first electrode 16 does not come into contact with the brush 27, so that the electric field is applied to the member 10. No effect.
  • the member 10 absorbs heat, and heat is exchanged between the second heat medium 32 and the member 10 .
  • the member 10 is not limited to a specific material as long as it exhibits an electrocaloric effect.
  • the member 10 is made of, for example, PbTiO3 , BaTiO3, SrTiO3 , KTaO3 , Pb(ZrxTi1 -x ) O3 , Pb(ScyNb1 -y ) O3 , Pb(SczTa1 - z ) O 3 , and at least one selected from the group consisting of a copolymer of vinylidene fluoride (VDF) and ethylene trifluoride (TrFE) (P(VDF-TrFE)).
  • VDF vinylidene fluoride
  • TrFE ethylene trifluoride
  • FIG. 8 are diagrams schematically showing a heat exchange system 1h of Embodiment 8.
  • FIG. The heat exchange system 1h is configured in the same manner as the heat exchange system 1g, except for parts that are specifically described. Components of the heat exchange system 1h that are the same as or correspond to components of the heat exchange system 1g are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The description of the heat exchange system 1g also applies to the heat exchange system 1h unless technically contradictory.
  • the external field applying section 20 includes a power supply 25 and a switch 28.
  • the member 10 is in contact with the pair of electrodes 18 between the electrodes 18 .
  • the switch 28 is on, the pair of electrodes 18 are electrically connected to the power supply 25 to apply an electric field to the member 10 .
  • the switching mechanism 40 moves the member 10 to switch between the first state and the second state.
  • the switching mechanism 40 adjusts the distance between the power source 25 and the switch 28 and the pair of electrodes 18, for example.
  • FIG. 11A when the distance between the power source 25 and the switch 28 and the pair of electrodes 18 is adjusted to be short by the switching mechanism 40, the member is placed in the portion inside the tank 30 filled with the first heat medium 31. 10 are placed. In this case switch 28 is turned on and an electric field is applied to member 10 . As a result, for example, the member 10 generates heat, and heat is exchanged between the first heat medium 31 and the member 10 .
  • the part filled with the second heat medium 32 inside the tank 30 is filled with a member. 10 are placed.
  • the switch 28 is turned off and the electric field is extinguished for the member 10 . Therefore, for example, the member 10 absorbs heat, and heat is exchanged between the second heat medium 32 and the member 10 .
  • FIG. 9 is diagrams schematically showing a heat exchange system 1i of Embodiment 9.
  • FIG. The heat exchange system 1i is configured in the same manner as the heat exchange system 1h, except for parts that are specifically described. Components of the heat exchange system 1i that are the same as or correspond to components of the heat exchange system 1h are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The description of the heat exchange system 1h also applies to the heat exchange system 1i unless technically inconsistent.
  • the switching mechanism 40 moves the interface 35 to switch between the first state and the second state.
  • the member 10 is arranged at a specific position inside the tank 30. As shown in FIG.
  • the switching mechanism 40 moves the interface 35 by, for example, adjusting the supply amount of the first heat medium 31 to the heat exchange unit 2 and the supply amount of the second heat medium 32 to the heat exchange unit 2 .
  • the volume of the first heat medium 31 in the heat exchange unit 2 to increase
  • the interface 35 moves, and the member 10 is placed in the portion filled with the first heat transfer medium 31 as shown in FIG. 12A.
  • switch 28 is turned on and an electric field is applied to member 10 .
  • the member 10 generates heat, and heat is exchanged between the first heat medium 31 and the member 10 .
  • the volume of the second heat medium 32 in the heat exchange unit 2 is increased by making the amount of supply of the second heat medium 32 to the heat exchange unit 2 larger than the amount of supply of the first heat medium 31 to the heat exchange unit 2.
  • the interface 35 moves, and the member 10 is arranged in the portion filled with the second heat medium 32 as shown in FIG. 12B.
  • the switch 28 is turned off and the electric field disappears.
  • the member 10 absorbs heat, and heat is exchanged between the second heat medium 32 and the member 10 .

Landscapes

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Abstract

熱交換システム１ａは、部材１０と、外場付与部２０と、第一熱媒３１と、第二熱媒３２と、切替機構４０とを備えている。部材１０は、外場の影響が増大したときに発熱又は吸熱し、かつ、外場の影響が減少したときに発熱から吸熱に又は吸熱から発熱に逆転する。外場付与部２０は、部材１０に対して外場の影響を付与する。切替機構４０は、第一状態と、第二状態とを切り替える。第一状態は、第一熱媒３１と部材１０との熱交換がなされる状態である。第二状態は、第二熱媒３２と部材１０との熱交換がなされる状態である。第一熱媒３１及び第二熱媒３２は、互いに非相溶である。加えて、第一熱媒３１及び第二熱媒３２は、界面３５をなしている。

Description

熱交換システム
　本開示は、熱交換システムに関する。
　従来、外場の影響により発熱又は吸熱する材料を用いて熱交換を行う技術が知られている。
　例えば、特許文献１には、熱歪材料に張力を付与することと、熱歪材料への張力を解除することとが交互に行われるように構成された冷却加熱モジュールが記載されている。熱歪材料に張力を付与すると、そのエントロピーが減少し、熱歪材料が発熱する。これにより、冷却加熱モジュールを通過した空気の温度が上昇する。一方、熱歪材料への張力を解除すると、熱歪材料は吸熱する。これにより、冷却加熱モジュールを通過した空気の温度が低下する。
　特許文献２には、磁気熱量効果が生じる磁気作業物質を備えた温度調整装置が記載されている。磁気作業物質に磁場が印加されることにより常温でその磁気エントロピーが変化する。この温度調整装置では、磁場を印加することによって磁気作業物質により加熱された液体が発熱器の内部を通過して外気に熱を放出する。一方、磁場の印加を中断することによって磁気作業物質により冷却された液体が吸熱器の内部を通過して外気から熱を奪う。温度調整装置は、第１の磁気作業物質が収容された第１の磁気透過ボックスと、第２の磁気作業物質が収容された第２の磁気透過ボックスとを備えている。温度調整装置は、第１の磁気透過ボックス及び第２の磁気透過ボックスと、発熱器及び吸熱器との間の液体の流路に設けられた４つのバルブを備える。これらのバルブの開閉等により、状態Ｉと状態IIとが交互に切り替えられる。状態Ｉにおいて、磁場の印加により第１の磁気透過ボックスで飽和温度まで加熱された液体を発熱器へ流動させ、磁場の印加の中断により第２の磁気透過ボックスで冷却された液体を吸熱器へ流動させる。状態IIにおいて、磁場の印加により第２の磁気透過ボックスで飽和温度まで加熱された液体を発熱器へ流動させ、磁場の印加の中断により第１の磁気透過ボックスで冷却された液体を吸熱器へ流動させる。
特開２０１３－１７８０８２号公報 特開２００４－３１７０４０号公報
　本開示は、外場の影響により発熱又は吸熱する部材を用いつつ、簡素な構成で高い効率での熱交換を行う観点から有利な熱交換システムを提供する。
　本開示における熱交換システムは、
　外場の影響が増大したときに発熱又は吸熱し、かつ、前記外場の影響が減少したときに前記発熱から吸熱に又は前記吸熱から発熱に逆転する部材と、
　前記部材に対して前記外場の影響を付与する外場付与部と、
　前記部材が発熱するときに前記部材と熱交換する第一熱媒と、
　前記部材が吸熱するときに前記部材と熱交換する第二熱媒と、
　前記第一熱媒と前記部材との熱交換がなされる第一状態と、前記第二熱媒と前記部材との熱交換がなされる第二状態とを切り替える切替機構と、を備え、
　前記第一熱媒及び前記第二熱媒は、互いに非相溶であり、界面をなしている。
　上記の熱交換システムは、外場の影響により発熱又は吸熱する部材を用いつつ、簡素な構成で高い効率での熱交換を行う観点から有利である。
図１は、実施の形態１の熱交換システムを模式的に示す図である。 図２Ａは、実施の形態１の熱交換システムにおける部材を含む機構を示す斜視図である。 図２Ｂは、図２Ａに示す機構の側面図である。 図３は、実施の形態１の熱変換システムの変形例を模式的に示す図である。 図４は、実施の形態１の熱交換システムの構成を示す図である。 図５Ａは、実施の形態２の熱交換システムの構成を示す図である。 図５Ｂは、実施の形態２の熱交換システムの構成を示す図である。 図６は、実施の形態３の熱交換システムを模式的に示す図である。 図７Ａは、実施の形態４の熱交換システムを模式的に示す図である。 図７Ｂは、実施の形態４の熱交換システムを模式的に示す図である。 図８Ａは、実施の形態５の熱交換システムを模式的に示す図である。 図８Ｂは、実施の形態５の熱交換システムを模式的に示す図である。 図８Ｃは、実施の形態５の熱交換システムを模式的に示す図である。 図９Ａは、図９Ａは、実施の形態６の熱交換システムを模式的に示す図である。 図９Ｂは、図９Ａに示す熱交換システムの部品の断面図である。 図９Ｃは、図９Ａに示す熱交換システムの部品の断面図である。 図１０Ａは、実施の形態７の熱交換システムを模式的に示す図である。 図１０Ｂは、図１０Ａに示す熱交換システムの部品の斜視図である。 図１１Ａは、実施の形態８の熱交換システムを模式的に示す図である。 図１１Ｂは、実施の形態８の熱交換システムを模式的に示す図である。 図１２Ａは、実施の形態９の熱交換システムを模式的に示す図である。 図１２Ｂは、実施の形態９の熱交換システムを模式的に示す図である。
　（本開示の基礎となった知見）
　外場の影響により発熱又は吸熱する部材を用いた熱交換技術は、冷媒の蒸発及び凝縮を利用した従来の冷却技術と比べて環境負荷を低減できることが期待される。本明細書において、外場は、部材の物理的な状態に影響を及ぼしうる温度以外の外部条件を意味する。
　特許文献１に記載の冷却加熱モジュールにおいて、熱歪材料は、冷却加熱モジュールを通過した空気と熱交換していると理解される。このような熱歪材料と空気との熱交換の効率は必ずしも高くないと考えられる。
　特許文献２に記載の技術によれば、磁気作業物質が収容された複数の磁気透過ボックスが必要であり、各磁気透過ボックスに対応するように複数の磁気発生器が必要である。加えて、状態Ｉと状態IIとの切り替えに多数のバルブの開閉を制御する必要がある。このため、特許文献２に記載の温度調整装置は、複雑な構成を有する。
　そこで、本発明者らは、外場の影響により発熱又は吸熱する部材を用いつつ、簡素な構成で高い効率での熱交換を行う観点から有利な熱交換システムについて鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは所定の関係にある２つの熱媒を用いることによって所望の熱交換システムを実現できることを新たに見出し、本開示の熱交換システムを案出した。
（本開示にかかる一態様の概要）
　本開示の第１態様に係る熱交換システムは、
　外場の影響が増大したときに発熱又は吸熱し、かつ、前記外場の影響が減少したときに前記発熱から吸熱に又は前記吸熱から発熱に逆転する部材と、
　前記部材に対して前記外場の影響を付与する外場付与部と、
　前記部材が発熱するときに前記部材と熱交換する第一熱媒と、
　前記部材が吸熱するときに前記部材と熱交換する第二熱媒と、
　前記第一熱媒と前記部材との熱交換がなされる第一状態と、前記第二熱媒と前記部材との熱交換がなされる第二状態とを切り替える切替機構と、を備え、
　前記第一熱媒及び前記第二熱媒は、互いに非相溶であり、界面をなしている。
　第１態様によれば、外場の影響により発熱又は吸熱する部材は、互いに非相溶であり、界面をなしている第一熱媒及び第二熱媒と熱交換する。このため、熱交換システムは、その部材が空気と熱交換する場合に比べて高い効率で熱交換がなされやすい。加えて、切替機構は、第一熱媒と部材との熱交換がなされる第一状態と、第二熱媒と部材との熱交換がなされる第二状態とを切り替えるので、熱交換システムが簡素な構成を有しやすい。
　本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係る熱交換システムでは、前記界面は、平面状に形成されていてもよい。第２態様によれば、切替機構の構成を簡素にしやすく、ひいては、熱交換システムの構成を簡素にしやすい。
　本開示の第３態様において、例えば、第１態様又は第２態様に係る熱交換システムでは、前記第二熱媒の密度は、前記第一熱媒の密度とは異なっていてもよい。第３態様によれば、界面が所望の状態に形成されやすい。
　本開示の第４態様において、例えば、第１態様から第３態様のいずれか１つの態様に係る熱交換システムでは、前記第一熱媒及び前記第二熱媒の一方は、親水性の液体であり、前記第一熱媒及び前記第二熱媒の他方は、疎水性の液体であってもよい。第４態様によれば、界面が所望の状態に形成されやすい。
　本開示の第５態様において、例えば、第１態様から第４態様のいずれか１つの態様に係る熱交換システムでは、前記切替機構は、前記第一状態において前記部材を前記第一熱媒に浸漬させ、かつ、前記第二状態において前記部材を前記第二熱媒に浸漬させてもよい。第５態様によれば、熱交換システムにおいてより確実に高い効率で熱交換なされる。
　本開示の第６態様において、例えば、第１態様から第５態様のいずれか１つの態様に係る熱交換システムでは、前記切替機構は、前記部材を移動させて前記第一状態と前記第二状態とを切り替えてもよい。第６態様によれば、部材の移動により第一状態と第二状態とを切り替えることができる。
　本開示の第７態様において、例えば、第６態様に係る熱交換システムでは、前記切替機構は、前記第一熱媒及び前記第二熱媒の両方に浸漬された回転体を備えてもよく、前記部材は、前記回転体に取り付けられていてもよい。加えて、前記切替機構は、前記回転体の回転によって前記第一状態と前記第二状態とを切り替えてもよい。第７態様によれば、回転体によって第一状態と第二状態とを容易に切り替えることができる。
　本開示の第８態様において、例えば、第７態様に係る熱交換システムでは、前記外場付与部は、前記回転体の回転によって前記外場の影響を増大又は減少させてもよい。第８態様よれば、回転体によって外場の影響を容易に変化させることができる。
　本開示の第９態様において、例えば、第７態様又は第８態様に係る熱交換システムでは、前記回転体の回転軸線は、前記界面に対して傾斜していてもよい。第９態様によれば、回転体が回転しても界面が乱れにくい。
　本開示の第１０態様において、例えば、第１態様から第５態様のいずれか１つの態様に係る熱交換システムでは、前記切替機構は、前記界面を移動させて前記第一状態と前記第二状態とを切り替えてもよい。第１０態様によれば、前記切替機構の構成を簡素にしやすく、ひいては熱交換システムの構成を簡素にしやすい。
　本開示の第１１態様において、例えば、第１態様から第１０態様のいずれか１つの態様に係る熱交換システムは、前記第一熱媒が循環する第一循環流路と、前記第一循環流路に接続され、前記第一熱媒と第三熱媒とを熱交換させる第一熱交換部と、前記第二熱媒が循環する第二循環流路と、前記第二循環流路に接続され、前記第二熱媒と第四熱媒とを熱交換させる第二熱交換部と、をさらに備えていてもよい。第１１態様によれば、部材と第一熱媒及び第二熱媒との熱交換、第一熱媒と第三熱媒との熱交換、並びに第二熱媒と第四熱媒との熱交換により、例えば、低温の空間から高温の空間に熱を輸送できる。
　本開示の第１２態様において、例えば、第１態様から第１１態様のいずれか１つの態様に係る熱交換システムでは、前記外場付与部は、前記外場として外力を付与してもよい。加えて、前記部材は、前記外力の増大又は減少により発熱及び吸熱が生じる弾性熱量効果を示してもよい。第１２態様によれば、弾性熱量効果を示す部材を用いて熱交換がなされる。
　本開示の第１３態様において、例えば、第１態様から第１１態様のいずれか１つの態様に係る熱交換システムでは、前記外場付与部は、前記外場として磁場を付与してもよい。加えて、前記部材は、前記磁場の増大又は減少により発熱及び吸熱が生じる磁気熱量効果を示してもよい。第１３態様によれば、磁気熱量効果を示す部材を用いて熱交換がなされる。
　本開示の第１４態様において、例えば、第１態様から第１１態様のいずれか１つの態様に係る熱交換システムでは、前記外場付与部は、前記外場として電場を付与してもよい。加えて、前記部材は、前記電場の増大又は減少により発熱及び吸熱が生じる電気熱量効果を示してもよい。第１４態様によれば、磁気熱量効果を示す部材を用いて熱交換がなされる。
　以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。以下の実施の形態は例示に過ぎず、本開示は以下の実施の形態に限定されない。
　（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１の熱交換システム１ａを模式的に示す図である。図１に示す通り、熱交換システム１ａは、例えば、熱交換ユニット２を備えている。熱交換ユニット２は、部材１０と、外場付与部２０と、第一熱媒３１と、第二熱媒３２と、切替機構４０とを備えている。部材１０は、外場の影響が増大したときに発熱又は吸熱し、かつ、外場の影響が減少したときに発熱から吸熱に又は吸熱から発熱に逆転する。換言すると、部材１０において、外場の影響の変化により可逆的に発熱及び吸熱が生じる。外場付与部２０は、部材１０に対して外場の影響を付与する。第一熱媒３１は、部材１０が発熱するときに部材１０と熱交換する。一方、第二熱媒３２は、部材１０が吸熱するときに部材１０と熱交換する。切替機構４０は、第一状態と、第二状態とを切り替える。第一状態は、第一熱媒３１と部材１０との熱交換がなされる状態である。第二状態は、第二熱媒３２と部材１０との熱交換がなされる状態である。第一熱媒３１及び第二熱媒３２は、互いに非相溶である。加えて、第一熱媒３１及び第二熱媒３２は、界面３５をなしている。
　図１に示す通り、熱交換システム１ａは、例えば、タンク３０を備えている。部材１０、第一熱媒３１、及び第二熱媒３２は、タンク３０の内部に収容されている。例えば、タンク３０の外部から第一熱媒３１が供給され、かつ、タンク３０の外部へ第一熱媒３１が導かれる。加えて、タンク３０の外部から第二熱媒３２が供給され、かつ、タンク３０の外部へ第二熱媒３２が導かれる。
　界面３５は、例えば、平面状に形成されている。この場合、部材１０と界面３５との位置関係を調整しやすく、切替機構４０の構成が簡素になりやすい。加えて、第一熱媒３１及び第二熱媒３２の体積に対する界面３５の面積の比が小さくなりやすく、第一熱媒３１の温度と第二熱媒３２との温度との差が保たれやすい。界面３５は、例えば、水平に形成されうる。
　第二熱媒３２の密度は、例えば、第一熱媒３１の密度とは異なる。この場合、より高い密度を有する熱媒の上方により低い密度を有する熱媒が存在しやすく、界面３５が所望の状態に形成されやすい。例えば、図１に示す通り、界面３５が水平に形成されやすい。なお、本明細書において、物質の密度は２５℃及び１ａｔｍにおける値を意味する。
　第一熱媒３１の密度は、例えば、第二熱媒３２の密度より小さい。この場合、第二熱媒３２の上方に第一熱媒３１が存在しやすい。第一熱媒３１の密度は、例えば、第二熱媒３２の密度より大きくてもよい。この場合、第二熱媒３２の下方に第一熱媒３１が存在しやすい。第二熱媒３２の密度と第一熱媒３１との密度の差の絶対値は、特定の値に限定されない。その絶対値は、例えば０．１０ｇ／ｃｍ3以上であり、０．１１ｇ／ｃｍ3以上であってもよく、０．１２ｇ／ｃｍ3以上であってもよい。その差は、例えば１ｇ／ｃｍ3以下であり、０．７ｇ／ｃｍ3以下であってもよく、０．５ｇ／ｃｍ3以下であってもよく、０．３ｇ／ｃｍ3以下であってもよく、０．２ｇ／ｃｍ3以下であってもよい。
　例えば、第一熱媒３１及び第二熱媒３２の一方は、親水性の液体であり、第一熱媒３１及び第二熱媒３２の他方は、疎水性の液体である。これにより、界面３５が所望の状態に形成されやすい。例えば、第一熱媒３１が疎水性の液体であり、第二熱媒３２が親水性の液体である。第一熱媒３１が親水性の液体であり、第二熱媒３２が疎水性の液体であってもよい。親水性の液体は、水、エタノール、及び酢酸等の極性プロトン性溶媒であってもよく、アセトン及びテトラヒドロフラン等の極性非プロトン性溶媒であってもよい。親水性の液体は、エチレングリコール及びプロピレングリコール等の極性溶媒であってもよく、クーラントであってもよい。クーラントは、例えば、エチレングリコールと、水と、防錆剤を含有している。疎水性の液体は、例えば、油である。油は、植物油であってもよく、鉱物油であってもよい。疎水性の液体は、イオン液体であってもよい。例えば、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド及びヘキサフルオロホスフェート等のフッ素原子を含むアニオンを含有するイオン液体は、疎水性を有しうる。
　熱交換システム１ａにおいて、外場付与部２０は、例えば、外場として外力を付与する。この場合、部材１０は、弾性熱量効果を示し、外力の増大又は減少により発熱及び吸熱が生じる。例えば、部材１０に作用する外力が増大したときに部材１０が発熱し、部材１０に作用する外力が減少したときに部材１０が吸熱する。部材１０に作用する外力が増大したときに部材１０が吸熱し、部材１０に作用する外力が減少したときに部材１０が発熱してもよい。
　熱交換システム１ａにおいて、外場付与部２０によって付与される外力は、例えば、引張荷重である。図１に示す通り、外場付与部２０は、例えば、内側部２１と、外側部２２とを備えている。部材１０は、例えば、ワイヤ又はベルトをなすように形成されている。部材１０は、互いに離れた両端を有するように構成されていてもよいし、輪をなすように構成されていてもよい。例えば、部材１０の一部が内側部２１に支持されており、部材１０の別の一部が外側部２２に支持されている。部材１０の位置が変わることによって、その部材１０を支持している外側部２２と内側部２１との間の距離が変動し、部材１０への引張荷重の付与及び引張荷重の解除がなされる。外場付与部２０によって付与される外力は、圧縮荷重であってもよく、せん断荷重であってもよく、曲げ荷重であってもよく、ねじり荷重であってもよい。
　部材１０が弾性熱量効果を示す場合に、部材１０をなす材料は特定の材料に限定されない。部材１０が弾性熱量効果を示す場合、部材１０は、例えば、ＮｉＴｉ、ＮｉＴｉＳｉ、ＮｉＴｉＮｂ、ＮｉＴｉＣｕ、ＮｉＴｉＰｄ、ＣｕＺｎ、ＣｕＳｎ、ＣｕＡｕＺｎ、ＣｕＡｌＮｉ、ＣｕＺｎＡｌ、ＣｕＡｌＭｎ、ＣｕＡｌＢｅ、ＡｇＣｄ、ＡｇＺｎ、ＡｕＣｄ、ＩｎＴｌ、ＦｅＮｉＣｏＴｉ、ＦｅＰｄ、ＦｅＰｔ、ＦｅＲｈ、ＮｉＦｅＧａ、及びＮｉＦｅＧａＣｏからなる群より選択される少なくとも１つを含む。例えば、部材１０がＮｉＴｉを含む場合、部材１０に作用する外力が増大したときにオーステナイト相からマルテンサイト相への相転移が生じ、発熱が生じる。一方、部材１０に作用する外力が減少したときにマルテンサイト相からオーステナイト相への相転移が生じ、吸熱が生じる。
　切替機構４０は、例えば、第一状態において部材１０を第一熱媒３１に浸漬させ、かつ、第二状態において部材１０を第二熱媒３２に浸漬させる。このような構成によれば、第一状態において部材１０の表面の大部分が第一熱媒３１と接触し、第二状態において部材１０の表面の大部分が第二熱媒３２と接触する。このため、熱交換システム１ａにおいて高い効率で熱交換がなされやすい。
　切替機構４０は、部材１０を移動させて第一状態と第二状態とを切り替えてもよい。切替機構４０は、例えば、部材１０が所定の移動を繰り返すように構成されている。これにより、部材１０の発熱及び吸熱を含むサイクルが繰り返される。
　図１に示す通り、切替機構４０は、例えば、回転体４５を備えている。回転体４５は、第一熱媒３１及び第二熱媒３２の両方に浸漬されている。回転体４５は、第一熱媒３１に浸漬した部分と第二熱媒３２に浸漬した部分とを有する。図１に示す例では、回転体４５の上側部分が第一熱媒３１に浸漬し、回転体４５の下側部分が第二熱媒３２に浸漬している。回転体４５は、例えば、内輪４５ａ及び外輪４５ｂを備えている。部材１０は、半径方向に沿って回転体４５に取り付けられている。例えば、内輪４５ａは内側部２１を有し、外輪４５ｂは外側部２２を有する。切替機構４０は、回転体４５の回転によって第一状態と第二状態とを切り替える。
　外場付与部２０は、例えば、回転体４５の回転によって外場の影響を増大又は減少させてもよい。このような構成によれば、第一状態と第二状態との切り替えと、外場の影響の調整とを回転体４５の回転に担わせることができ、熱交換システム１ａの構成が簡素になりやすい。
　図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、熱交換システム１ａにおける部材１０を含む機構５０を示す斜視図及び側面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示す通り、機構５０は、例えば、部材１０と、内輪４５ａと、外輪４５ｂと、シャフト４５ｃと、モータ８０とを備えている。内輪４５ａは、シャフト４５ｃに固定されており、シャフト４５ｃは、モータ８０に連結されている。モータ８０が駆動されるとシャフト４５ｃ及び内輪４５ａが回転する。加えて、内輪４５ａの回転が部材１０によって外輪４５ｂに伝達され、外輪４５ｂも回転する。このようにして、回転体４５の回転が生じる。シャフト４５ｃ及び内輪４５ａの回転軸線は、外輪４５ｂの中心からずれている。このため、回転体４５の回転において半径方向における内輪４５ａと外輪４５ｂとの間の距離が変動し、部材１０への引張荷重の付与及び引張荷重の解除がなされる。
　回転体４５の回転方向は、例えば、一定である。回転体４５の回転方向は、反転してもよい。例えば、回転体４５が１８０°回転する毎に回転体４５の回転方向が反転してもよい。この場合、電磁ソレノイド等のモータ以外のアクチュエータが回転体４５の回転のために用いられてもよい。
　図２Ａ及び図２Ｂに示す通り、機構５０は、例えば、ステージ７１と、前方支柱７２と、後方支柱７３と、ガイドローラ７４とをさらに備えている。ステージ７１は、平板状の部材である。前方支柱７２及び後方支柱７３は、ステージ７１に垂直に延びるようにステージ７１に固定されている。シャフト４５ｃが前方支柱７２に回転可能に取り付けられている。後方支柱７３は、所定の間隔で配置された一対の支柱を含み、その一対の支柱にモータ８０が固定されている。シャフト４５ｃは、その一対の支柱の間を延びてモータ８０に連結されている。ガイドローラ７４は、外輪４５ｂの外周部と接触している。外輪４５ｂの回転に伴ってガイドローラ７４が回転する。
　図１に示す通り、熱交換システム１ａにおいて、回転体４５の回転軸線Ａｘは、例えば、界面３５に沿って延びている。図３は、熱交換システム１ａの変形例を模式的に示す図である。図３に示す通り、熱交換システム１ａにおいて、回転体４５の回転軸線Ａｘは、界面３５に対して傾斜していてもよい。このような構成によれば、回転体４５が回転しても界面３５が乱れにくい。回転体４５の回転軸線Ａｘは、例えば、水平方向及び鉛直方向の両方向に対して傾斜している。
　回転体４５の回転軸線Ａｘと界面３５とのなす角θは、特定の値に限定されない。熱交換システム１ａにおいて、例えば０°≦θ＜９０°の条件が満たされる。熱交換システム１ａにおいて、望ましくは、４５°≦θ＜６０°の条件が満たされる。この場合、回転体４５が回転しても界面３５がより乱れにくい。
　図４は、熱交換システム１ａの全体の構成を示す図である。熱交換システム１ａは、例えば、第一循環流路３ｂと、第一熱交換部３ａと、第二循環流路４ｂと、第二熱交換部４ａとをさらに備えている。第一循環流路３ｂにおいて第一熱媒３１が循環する。第一熱交換部３ａは、第一循環流路３ｂに接続され、第一熱媒３１と第三熱媒とを熱交換させる。第二循環流路４ｂにおいて第二熱媒３２が循環する。第二熱交換部４ａは、第二循環流路４ｂに接続され、第二熱媒３２と第四熱媒とを熱交換させる。このような構成によれば、部材１０と第一熱媒３１及び第二熱媒３２との熱交換、第一熱媒３１と第三熱媒との熱交換、並びに第二熱媒３２と第四熱媒との熱交換により、例えば、低温の空間から高温の空間に熱を輸送できる。
　第一循環流路３ｂ及び第二循環流路４ｂのそれぞれは、熱交換ユニット２に接続されている。第一循環流路３ｂにはポンプ３ｃが配置されており、第二循環流路４ｂにはポンプ４ｃが配置されている。ポンプ３ｃの作動により、熱交換ユニット２の内部の第一熱媒３１が第一循環流路３ｂを通って第一熱交換部３ａに供給される。加えて、第一熱交換部３ａを通過した第一熱媒３１が熱交換ユニット２に戻される。ポンプ４ｃの作動により、熱交換ユニット２の内部の第二熱媒３２が第二循環流路４ｂを通って第二熱交換部４ａに供給される。加えて、第二熱交換部４ａを通過した第二熱媒３２が熱交換ユニット２に戻される。
　第三熱媒及び第四熱媒のそれぞれは、空気等の気体であってもよいし、水等の液体であってもよい。第一熱交換部３ａ及び第二熱交換部４ａのそれぞれは、フィンチューブ式熱交換器であってもよいし、シェルチューブ式熱交換器であってもよいし、プレート式熱交換器であってもよい。
　（実施の形態２）
　図５Ａ及び図５Ｂは、実施の形態２の熱交換システム１ｂを示す構成図である。熱交換システム１ｂは、特に説明する部分を除き、熱交換システム１ａと同様に構成されている。熱交換システム１ａの構成要素と同一又は対応する熱交換システム１ａの構成要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。熱交換システム１ａに関する説明は技術的に矛盾しない限り熱交換システム１ｂにも当てはまる。
　熱交換システム１ｂは、例えば、空調システムとして構成されている。図５Ａは、冷房状態における熱交換システム１ｂを示しており、図５Ｂは、暖房状態における熱交換システム１ｂを示している。
　図５Ａ及び図５Ｂに示す通り、熱交換システム１ｂは、熱交換ユニット２と、室外熱交換器５ａと、室内熱交換器６ａと、ポンプ７ａと、ポンプ７ｂと、四方弁８ａと、四方弁８ｂとを備えている。加えて、熱交換システム１ｂは、流路２ａ、流路２ｂ、流路２ｃ、及び流路２ｄを備えている。流路２ａ及び流路２ｄは、熱交換ユニット２と四方弁８ａとを接続している。流路２ｂ及び流路２ｃは、熱交換ユニット２と四方弁８ｂとを接続している。熱交換システム１ｂは、流路５ｂ及び流路５ｃを備えている。流路５ｂは、四方弁８ａと室外熱交換器５ａとを接続している。流路５ｃは、室外熱交換器５ａと四方弁８ｂとを接続している。ポンプ７ａは、例えば、流路５ｃに配置されている。熱交換システム１ｂは、流路６ｂ及び流路６ｃを備えている。流路６ｂは、四方弁８ｂと室内熱交換器６ａとを接続している。流路６ｃは、室内熱交換器６ａと四方弁８ａとを接続している。ポンプ７ｂは、例えば、流路６ｃに配置されている。
　図５Ａに示す通り、冷房状態において、熱交換ユニット２における部材１０の発熱によって第一熱媒３１が加熱される。ポンプ７ａの作動により、熱交換ユニット２における第一熱媒３１は、流路２ａ、四方弁８ａ、及び流路５ｂを通って室外熱交換器５ａに供給される。室外熱交換器５ａにおいて第一熱媒３１と室外の空気との熱交換により、第一熱媒３１の有する熱が放熱される。これにより、第一熱媒３１の温度が低下する。室外熱交換器５ａを通過した第一熱媒３１は、流路５ｃ、四方弁８ｂ、及び流路２ｂを通って熱交換ユニット２に戻される。熱交換ユニット２における部材１０の吸熱によって第二熱媒３２が冷却される。ポンプ７ｂの作動により、熱交換ユニット２における第二熱媒３２は、流路２ｃ、四方弁８ｂ、及び流路６ｂを通って室内熱交換器６ａに供給される。室内熱交換器６ａにおいて第二熱媒３２と室内の空気との熱交換により、第二熱媒３２が室内の空気を冷却する。室内熱交換器６ａを通過した第二熱媒３２は、流路６ｃ、四方弁８ａ、及び流路２ｄを通って熱交換ユニット２に戻される。
　図５Ｂに示す通り、暖房状態において、熱交換ユニット２における部材１０の発熱によって第一熱媒３１が加熱される。ポンプ７ｂの作動により、熱交換ユニット２における第一熱媒３１は、流路２ｂ、四方弁８ｂ、及び流路６ｂを通って室内熱交換器６ａに供給される。室内熱交換器６ａにおいて第一熱媒３１と室内の空気との熱交換により、第一熱媒３１の有する熱が放熱される。これにより、第一熱媒３１の温度が低下し、室内の空気が暖められる。室内熱交換器６ａを通過した第一熱媒３１は、流路６ｃ、四方弁８ａ、及び流路２ａを通って熱交換ユニット２に戻される。熱交換ユニット２における部材１０の吸熱によって第二熱媒３２が冷却される。ポンプ７ａの作動により、熱交換ユニット２における第二熱媒３２は、流路２ｄ、四方弁８ａ、及び流路５ｂを通って室外熱交換器５ａに供給される。室外熱交換器５ａにおいて第二熱媒３２と室外の空気との熱交換により、第二熱媒３２が加熱され、第二熱媒３２の温度が上昇する。室外熱交換器５ａを通過した第二熱媒３２は、流路５ｃ、四方弁８ｂ、及び流路２ｃを通って熱交換ユニット２に戻される。
　室外熱交換器５ａ及び室内熱交換器６ａのそれぞれは、例えば、フィンチューブ式熱交換器として構成されている。
　（実施の形態３）
　図６は、実施の形態３の熱交換システム１ｃを模式的に示す図である。熱交換システム１ｃは、特に説明する部分を除き、熱交換システム１ａと同様に構成されている。熱交換システム１ａの構成要素と同一又は対応する熱交換システム１ｃの構成要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。熱交換システム１ａに関する説明は技術的に矛盾しない限り、熱交換システム１ｃにも当てはまる。
　熱交換システム１ｃにおいて、外場付与部２０は、例えば、外場として磁場を付与する。加えて、部材１０は、磁場の増大又は減少により発熱及び吸熱が生じる磁気熱量効果を示す。
　図６に示す通り、外場付与部２０は、磁石２３を備えている。磁石２３は、回転体４５の一部に磁場が付与されるように配置されている。回転体４５の回転により、部材１０に磁場が付与された状態と部材１０に磁場が付与されていない状態とが繰り返される。例えば、部材１０が磁石２３によって発生する磁場の影響下にあるときに部材１０が第一熱媒３１と熱交換し、部材１０がその磁場の影響が及ばない位置にあるときに部材１０が第二熱媒３２と熱交換する。熱交換システム１ｃにおいて、外輪４５ｂの中心は内輪４５ａの回転軸線上に位置しており、回転体４５の回転において内輪４５ａと外輪４５ｂとの間の距離は一定である。磁石２３は、永久磁石であってもよいし、電磁石であってもよい。
　熱交換システム１ｃにおいて、部材１０は、磁気熱量効果を示す限り、特定の材料に限定されない。部材１０は、例えば、Ｇｄ、ＧｄＳｉ、ＧｄＧｅ、ＧｄＳｉＧｅ、ＬａＦｅＳｉ、ＬａＦｅＳｉＣｏ、ＭｎＦｅＳｉＰ、ＮｉＭｎＧａ、ＮｉＭｎＩｎ、ＮｉＭｎＳｎ、ＦｅＺｒ、ＦｅＮｂＢ、ＦｅＲｈ、及びＬａＳｒＭｎＯ3からなる群より選択される少なくとも１つを含む。
　（実施の形態４）
　図７Ａ及び図７Ｂは、実施の形態４の熱交換システム１ｄを模式的に示す図である。熱交換システム１ｄは、特に説明する部分を除き、熱交換システム１ｃと同様に構成されている。熱交換システム１ｃの構成要素と同一又は対応する熱交換システム１ｄの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。熱交換システム１ｃについての説明は技術的に矛盾しない限り、熱交換システム１ｄにも当てはまる。
　熱交換システム１ｄにおいて、切替機構４０は、ロッド４２を備えている。ロッド４２の先端には部材１０が取り付けられている。部材１０の形状は特定の形状に限定されない。部材１０は、ブロック状であってもよいし、棒状であってもよいし、シート状であってもよいし、繊維状であってよいし、繊維が絡み合った状態であってもよい。ロッド４２は、アクチュエータ（図示省略）に連結されており、アクチュエータの作動により、ロッド４２に取り付けられた部材１０が第一熱媒３１によって満たされた部分と第二熱媒３２によって満たされた部分との間を移動する。図７Ａに示す通り、第一熱媒３１によって満たされた部分に部材１０が位置するときに、部材１０は、磁石２３によって発生する磁場の影響下にある。一方、図７Ｂに示す通り、第二熱媒３２によって満たされた部分に部材１０が位置するとき、その磁場の影響が及ばない位置に部材１０が位置する。このように、切替機構４０は、部材１０を移動させて、第一状態と第二状態とを切り替える。
　（実施の形態５）
　図８Ａ、図８Ｂ、及び図８Ｃは、実施の形態５の熱交換システム１ｅを模式的に示す図である。熱交換システム１ｅは、特に説明する部分を除き、熱交換システム１ｄと同様に構成されている。熱交換システム１ｄの構成要素と同一又は対応する熱交換システム１ｅの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。熱交換システム１ｄについての説明は技術的に矛盾しない限り、熱交換システム１ｅにも当てはまる。
　熱交換システム１ｅにおいて、切替機構４０（図示省略）は、界面３５を移動させて第一状態と第二状態とを切り替える。
　熱交換システム１ｅは、例えば、ロッド６０を備えており、ロッド６０の先端には部材１０が取り付けられている。これにより、部材１０は、熱交換ユニット２の内部の特定位置に配置されている。切替機構４０は、例えば、熱交換ユニット２への第一熱媒３１の供給量と、熱交換ユニット２への第二熱媒３２の供給量とを調節することによって、第一状態と第二状態とを切り替える。例えば、熱交換ユニット２への第一熱媒３１の供給量を熱交換ユニット２への第二熱媒３２の供給量よりも大きくすることによって、熱交換ユニット２における第一熱媒３１の体積を増加させる。これにより、界面３５が移動し、図８Ａに示す通り、第一熱媒３１によって満たされた部分に部材１０が位置する。加えて、部材１０は、磁石２３によって発生する磁場の影響下にあり、第一熱媒３１と部材１０との熱交換がなされ、部材１０が第一状態にある。
　熱交換ユニット２への第二熱媒３２の供給量を熱交換ユニット２への第一熱媒３１の供給量よりも大きくすることによって、熱交換ユニット２における第二熱媒３２の体積を増加させる。これにより、界面３５が移動し、図８Ｂ及び図８Ｃに示す通り、部材１０が第二熱媒３２に浸漬される。図８Ｂに示す通り、磁石２３が移動して、部材１０が配置された特定位置において磁石２３の磁場の影響が及ばなくなり、第二熱媒３２と部材１０との熱交換がなされ、部材１０が第二状態にある。この場合、磁石２３は、例えば、永久磁石である。一方、磁石２３が電磁石である場合、図８Ｃに示す通り、磁石２３を移動させずに、磁石２３のコイルへの通電を停止させて磁場を消滅させてもよい。
　（実施の形態６）
　図９Ａは、実施の形態６の熱交換システム１ｆを模式的に示す図である。熱交換システム１ｆは、特に説明する部分を除き、熱交換システム１ｄと同様に構成されている。熱交換システム１ｄの構成要素と同一又は対応する熱交換システム１ｆの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。熱交換システム１ｄについての説明は技術的に矛盾しない限り、熱交換システム１ｆにも当てはまる。
　図９Ａに示す通り、熱交換システム１ｆは、部品１３を備えている。部品１３は、例えば、中空の球体である。部品１３は、界面３５に沿って回転可能に配置されている。熱交換システム１ｇは、例えば、複数の部品１３を備えている。部品１３は、例えば、タンク３０の内面に固定された、ロッド、ワイヤ、又はチェーンに連結されている。これにより、部品１３の位置が界面３５付近に調整されうる。
　図９Ｂ及び図９Ｃは、部品１３の断面図である。部品１３は、部材１０と、非磁性部材１２とを備えている。部材１０及び非磁性部材１２のそれぞれは半球状及びシェル状に形成されており、部材１０と非磁性部材１２とが互いに組付けられて部品１３が形成されている。部材１０は強磁性を有し、かつ、部材１０の外面は親水性を有する。一方、非磁性部材１２の外面は疎水性を有する。熱交換システム１ｆにおいて、例えば、第一熱媒３１は疎水性を有し、第二熱媒３２は親水性を有する。
　熱交換システム１ｆにおいて、磁石２３は電磁石である。磁石２３は、第一熱媒３１に沿って配置されている。磁石２３のコイルの通電が停止されている場合、磁場は発生していないので、図９Ｂに示す通り、部材１０の外面の親水性により、部材１０の外面は第二熱媒３２に接触する。一方、非磁性部材１２の外面の疎水性により、非磁性部材１２の外面は第一熱媒３１に接触する。
　磁石２３のコイルに通電がなされると、磁場が発生する。このとき、図９Ｃに示す通り、強磁性を有する部材１０の外面は、磁場の影響により第一熱媒３１と接触するように回転し、部材１０は磁石２３によって発生する磁場の影響下にある。これにより、第一熱媒３１と部材１０との熱交換がなされる。一方、非磁性部材１２の外面は第二熱媒３２に接触する。
　磁石２３のコイルの通電が停止されると、図９Ｂに示す状態に戻り、部材１０の外面は第二熱媒３２に接触して、第二熱媒３２と部材１０との熱交換がなされる。
　（実施の形態７）
　図１０Ａは、実施の形態７の熱交換システム１ｇを模式的に示す図である。熱交換システム１ｇは、特に説明する部分を除き、熱交換システム１ｃと同様に構成されている。熱交換システム１ｃの構成要素と同一又は対応する熱交換システム１ｇの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。熱交換システム１ｃについての説明は技術的に矛盾しない限り、熱交換システム１ｇにも当てはまる。
　熱交換システム１ｇにおいて、外場付与部２０は、外場として電場を付与する。加えて、部材１０は、電場の増大又は減少により発熱及び吸熱が生じる電気熱量効果を示す。
　熱交換システム１ｇにおいて、外場付与部２０は、電源２５と、導電部２６と、ブラシ２７とを備えている。電源２５は、導電部２６と、ブラシ２７とに接続されている。導電部２６は、内輪４５ａに形成されている。ブラシ２７は、例えば、半円弧状であり、タンク３０の内部の第一熱媒３１によって満たされている部分に配置されている。電源２５は、直流電源であってもよいし、交流電源であってもよい。
　図１０Ｂは、熱交換システム１ｇにおいて部材１０を含む部品１５を示す斜視図である。部品１５は、部材１０と、第一電極１６と、第二電極１７とを備えている。部材１０、第一電極１６、及び第二電極１７のそれぞれは、例えばストリップ状である。部材１０は、第一電極１６と第二電極１７との間で第一電極１６及び第二電極１７に接触するように配置されている。部品１５の一端は、第二電極１７が導電部２６に接触するように内輪４５ａに取り付けられている。一方、部品１５の他端は外輪４５ｂに取り付けられている。
　ブラシ２７は、部品１５の回転の特定期間において第一電極１６と接触している。これにより、部材１０に電場が付与され、例えば部材１０が発熱し、第一熱媒３１と部材１０との熱交換がなされる。一方、部品１５の回転が進み、部品１５がタンク３０の内部の第二熱媒３２によって満たされている部分に移動すると、第一電極１６はブラシ２７と接触しないので、部材１０には電場の影響は及ばない。これにより、例えば部材１０が吸熱し、第二熱媒３２と部材１０との熱交換がなされる。
　熱交換システム１ｇにおいて、部材１０は、電気熱量効果を示す限り、特定の材料に限定されない。部材１０は、例えば、ＰｂＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、ＫＴａＯ3、Ｐｂ（ＺｒxＴｉ1-x）Ｏ3、Ｐｂ（ＳｃyＮｂ1-y）Ｏ3、Ｐｂ（ＳｃzＴａ1-z）Ｏ3、及びフッ化ビニリデン（ＶＤＦ）と三フッ化エチレン（ＴｒＦＥ）との共重合体（Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ））からなる群より選択される少なくとも１つを含む。
　（実施の形態８）
　図１１Ａ及び図１１Ｂは、実施の形態８の熱交換システム１ｈを模式的に示す図である。熱交換システム１ｈは、特に説明する部分を除き、熱交換システム１ｇと同様に構成されている。熱交換システム１ｇの構成要素と同一又は対応する熱交換システム１ｈの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。熱交換システム１ｇについての説明は技術的に矛盾しない限り、熱交換システム１ｈにも当てはまる。
　熱交換システム１ｈにおいて、外場付与部２０は、電源２５と、スイッチ２８とを備えている。部材１０は、一対の電極１８の間で一対の電極１８に接触している。スイッチ２８がオンのときに、一対の電極１８が電源２５に電気的に接続され、部材１０に対して電場が付与される。
　切替機構４０は、部材１０を移動させて第一状態と第二状態とを切り替える。切替機構４０は、例えば、電源２５及びスイッチ２８と一対の電極１８との間の距離を調節する。図１１Ａに示す通り、電源２５及びスイッチ２８と一対の電極１８との距離が切替機構４０によって短く調節されているときに、タンク３０の内部の第一熱媒３１によって満たされている部分に部材１０が配置されている。この場合、スイッチ２８がオンになり、部材１０に対して電場が付与される。これにより、例えば部材１０が発熱し、第一熱媒３１と部材１０との熱交換がなされる。
　図１１Ｂに示す通り、電源２５及びスイッチ２８と一対の電極１８との距離が切替機構４０によって長く調節されているときに、タンク３０の内部の第二熱媒３２によって満たされている部分に部材１０が配置されている。この場合、スイッチ２８がオフになり、部材１０に対して電場が消滅する。このため、例えば部材１０が吸熱し、第二熱媒３２と部材１０との熱交換がなされる。
　（実施の形態９）
　図１２Ａ及び図１２Ｂは、実施の形態９の熱交換システム１ｉを模式的に示す図である。熱交換システム１ｉは、特に説明する部分を除き、熱交換システム１ｈと同様に構成されている。熱交換システム１ｈの構成要素と同一又は対応する熱交換システム１ｉの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。熱交換システム１ｈについての説明は技術的に矛盾しない限り、熱交換システム１ｉにも当てはまる。
　熱交換システム１ｉにおいて、切替機構４０（図示省略）は、界面３５を移動させて第一状態と第二状態とを切り替える。熱交換システム１ｈにおいて、部材１０は、タンク３０の内部の特定の位置に配置されている。
　切替機構４０は、例えば、熱交換ユニット２への第一熱媒３１の供給量と、熱交換ユニット２への第二熱媒３２の供給量とを調節することによって界面３５を移動させる。例えば、熱交換ユニット２への第一熱媒３１の供給量を熱交換ユニット２への第二熱媒３２の供給量よりも大きくすることによって、熱交換ユニット２における第一熱媒３１の体積を増加させる。これにより、界面３５が移動し、図１２Ａに示す通り、部材１０が第一熱媒３１によって満たされた部分に配置される。この場合、スイッチ２８がオンになり、部材１０に対して電場が付与される。これにより、例えば部材１０が発熱し、第一熱媒３１と部材１０との熱交換がなされる。
　熱交換ユニット２への第二熱媒３２の供給量を熱交換ユニット２への第一熱媒３１の供給量よりも大きくすることによって、熱交換ユニット２における第二熱媒３２の体積を増加させる。これにより、界面３５が移動し、図１２Ｂに示す通り、第二熱媒３２によって満たされた部分に部材１０が配置される。この場合、スイッチ２８がオフになり、電場が消滅する。これにより、例えば部材１０が吸熱し、第二熱媒３２と部材１０との熱交換がなされる。

Claims (14)

  1. 　外場の影響が増大したときに発熱又は吸熱し、かつ、前記外場の影響が減少したときに前記発熱から吸熱に又は前記吸熱から発熱に逆転する部材と、
    　前記部材に対して前記外場の影響を付与する外場付与部と、
    　前記部材が発熱するときに前記部材と熱交換する第一熱媒と、
    　前記部材が吸熱するときに前記部材と熱交換する第二熱媒と、
    　前記第一熱媒と前記部材との熱交換がなされる第一状態と、前記第二熱媒と前記部材との熱交換がなされる第二状態とを切り替える切替機構と、を備え、
    　前記第一熱媒及び前記第二熱媒は、互いに非相溶であり、界面をなしている、
    　熱交換システム。
  2. 　前記界面は、平面状に形成されている、請求項１に記載の熱交換システム。
  3. 　前記第二熱媒の密度は、前記第一熱媒の密度とは異なる、請求項１に記載の熱交換システム。
  4. 　前記第一熱媒及び前記第二熱媒の一方は、親水性の液体であり、
    　前記第一熱媒及び前記第二熱媒の他方は、疎水性の液体である、
    　請求項１に記載の熱交換システム。
  5. 　前記切替機構は、前記第一状態において前記部材を前記第一熱媒に浸漬させ、かつ、前記第二状態において前記部材を前記第二熱媒に浸漬させる、請求項１に記載の熱交換システム。
  6. 　前記切替機構は、前記部材を移動させて前記第一状態と前記第二状態とを切り替える、請求項１に記載の熱交換システム。
  7. 　前記切替機構は、前記第一熱媒及び前記第二熱媒の両方に浸漬された回転体を備え、
    　前記部材は、前記回転体に取り付けられており、
    　前記切替機構は、前記回転体の回転によって前記第一状態と前記第二状態とを切り替える、請求項６に記載の熱交換システム。
  8. 　前記外場付与部は、前記回転体の回転によって前記外場の影響を増大又は減少させる、請求項７に記載の熱交換システム。
  9. 　前記回転体の回転軸線は、前記界面に対して傾斜している、請求項７に記載の熱交換システム。
  10. 　前記切替機構は、前記界面を移動させて前記第一状態と前記第二状態とを切り替える、請求項１に記載の熱交換システム。
  11. 　前記第一熱媒が循環する第一循環流路と、
    　前記第一循環流路に接続され、前記第一熱媒と第三熱媒とを熱交換させる第一熱交換部と、
    　前記第二熱媒が循環する第二循環流路と、
    　前記第二循環流路に接続され、前記第二熱媒と第四熱媒とを熱交換させる第二熱交換部と、をさらに備えた、
    　請求項１に記載の熱交換システム。
  12. 　前記外場付与部は、前記外場として外力を付与し、
    　前記部材は、前記外力の増大又は減少により発熱及び吸熱が生じる弾性熱量効果を示す、
    　請求項１に記載の熱変換システム。
  13. 　前記外場付与部は、前記外場として磁場を付与し、
    　前記部材は、前記磁場の増大又は減少により発熱及び吸熱が生じる磁気熱量効果を示す、
    　請求項１に記載の熱変換システム。
  14. 　前記外場付与部は、前記外場として電場を付与し、
    　前記部材は、前記電場の増大又は減少により発熱及び吸熱が生じる電気熱量効果を示す、
    　請求項１に記載の熱変換システム。
     
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