(57)【要約】      （修正有）【課題】少なくとも１つの弾性要素と、少なくとも１つのアクチュエータと、少なくとも１つの取り付け要素とを備える熱交換手段を提供する。【解決手段】本発明は、熱輸送流体を案内する流体管路３を囲繞するように構成された熱交換手段１００に関する。熱交換手段１００は、流体管路３に結合されている少なくとも１つの弾性熱量要素２と、弾性熱量要素２に作用し、作動時に力を少なくとも１つの弾性熱量要素２に及ぼし、少なくとも１つの弾性熱量要素２を変形させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータ１と、熱交換手段１００を流体管路３に取り付けるように構成された少なくとも１つの取り付け要素４とを備えている。【選択図】図２
2020026949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱輸送流体を案内する流体管路（３）を囲繞するように構成された熱交換手段（１００，１１０）であって、
前記流体管路（３）に結合可能または前記流体管路（３）に配置可能な少なくとも１つの弾性熱量要素（２）と、
前記弾性熱量要素（２）と相互作用関係にあり、作動時に力を少なくとも１つの前記弾性熱量要素（２）に及ぼし、少なくとも１つの前記弾性熱量要素（２）を変形させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータ（１）と、
前記熱交換手段（１００，１１０）を前記流体管路（３）に取り付けるように構成された少なくとも１つの取り付け要素（４）と、
を備える熱交換手段（１００，１１０）。
【請求項２】
前記流体管路（３）の長手方向で１つの前記弾性熱量要素（２）に２つのアクチュエータ（１）が配置されており、両前記アクチュエータ（１）は、作動時に力を前記弾性熱量要素（２）に及ぼし、前記弾性熱量要素（２）を変形させるように構成されていることを特徴とする、請求項１記載の熱交換手段（１００，１１０）。
【請求項３】
前記アクチュエータ（１）の各々は、前記流体管路（３）の長手方向で配置可能なそれぞれ１つの取り付け要素（４）に結合されており、前記取り付け要素（４）により保持されることを特徴とする、請求項２記載の熱交換手段（１００，１１０）。
【請求項４】
少なくとも２つのアクチュエータ（１）は、１つの共通の取り付け要素（４）を共有し、前記取り付け要素（４）により保持されることを特徴とする、請求項２または３記載の熱交換手段（１１０）。
【請求項５】
少なくとも１つの前記弾性熱量要素（２）、少なくとも１つの前記アクチュエータ（１）および少なくとも１つの前記取り付け要素（４）は、それぞれ、リングディスクの形態で形成されており、リング形に前記流体管路（３）を取り巻くように配置可能であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の熱交換手段（１００，１１０）。
【請求項６】
少なくとも１つの前記弾性熱量要素（２）を前記流体管路（３）に熱的に結合可能な熱伝導性の層（５）を備えることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の熱交換手段（１００，１１０）。
【請求項７】
少なくとも、少なくとも１つの前記アクチュエータ（１）を少なくとも１つの前記弾性熱量要素（２）および前記流体管路（３）から断熱する断熱性の層（６）を備えることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の熱交換手段（１００，１１０）。
【請求項８】
熱交換システムであって、
流体管路（３）と、
前記流体管路（３）に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の少なくとも１つの熱交換手段（１００，１１０）と、
少なくとも１つの前記熱交換手段（１００，１１０）の少なくとも１つの前記アクチュエータ（１）を制御するように構成された電子式の制御装置（８）と、
を備える熱交換システム。
【請求項９】
前記流体管路（３）には、請求項１から７までのいずれか１項記載の複数の熱交換手段（１００，１１０）が配置されており、前記電子式の制御装置（８）は、複数の前記熱交換手段（１００，１１０）の各々の少なくとも１つの前記アクチュエータを制御するように構成されていることを特徴とする、請求項８記載の熱交換システム。
【請求項１０】
複数の前記熱交換手段（１１０）が、カスケード状に互いに接続されていることを特徴とする、請求項９記載の熱交換システム。
【請求項１１】
前記制御装置（８）は、複数の前記熱交換手段（１１０）の前記アクチュエータ（１）を時間的に相前後して前記熱輸送流体の流動特性に応じて制御するように構成されていることを特徴とする、請求項９または１０記載の熱交換システム。
【請求項１２】
前記熱輸送流体は、前記流体管路（３）から少なくとも１つの戻し管路（１４，１６）を通してリザーバ（１１）に案内され、前記熱輸送流体は、前記リザーバ（１１）から前記流体管路（３）に供給されることを特徴とする、請求項８から１１までのいずれか１項記載の熱交換システム。
【請求項１３】
前記流体管路（３）の終端を前記流体管路（３）の始端に接続する少なくとも１つの内的な戻し管路（１２，１３）を備え、
少なくとも１つの前記熱交換手段（１００，１１０）は、前記流体管路（３）の前記始端と、前記流体管路（３）の前記終端との間に配置されている、
ことを特徴とする、請求項８から１２までのいずれか１項記載の熱交換システム。
【請求項１４】
前記流体管路（３）の始端および前記流体管路（３）の終端に弁（１０，２１）が設けられていることを特徴とする、請求項８から１３までのいずれか１項記載の熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱輸送流体を案内する流体管路を囲繞し、少なくとも１つの弾性熱量要素と、少なくとも１つのアクチュエータと、少なくとも１つの取り付け要素とを備える熱交換手段に関する。さらに本発明は、流体管路と、少なくとも１つの熱交換手段と、少なくとも１つのアクチュエータを制御する電子式の制御装置とを備える熱交換システムに関する。
【０００２】
従来技術
弾性熱量効果は、材料に機械的な力が加わり、例えば変形されたときの、材料の断熱温度変化を表している。機械的な力あるいは変形により、材料中に結晶構造（相ともいう）の転移が引き起こされる。相転移は、材料の温度の上昇に繋がる。その際に放出される熱が導出されると、温度は低下し、エントロピは減少する。その後、機械的な力が取り除かれると、再び、反対の相転移（逆転移）が引き起こされ、反対の相転移は、材料の温度の低下に繋がる。その後、材料に再び熱が供給されると、エントロピは再び増加する。
【０００３】
略断熱環境下での相転移後、温度は、初期温度を超えている。その際に生じる熱は、例えば周囲に導出されることができ、材料は、その後、周囲温度をとる。而るに、機械的な力をゼロに減じることで相逆転移が開始されると、初期温度より低い温度が生じる。相転移後の最大の温度と、（熱を予め放出したときの）逆転移後の最小の温度との間で、４０℃までの温度差が実現可能である。
【０００４】
弾性熱量効果が証明されている材料を弾性熱量材料という。このような弾性熱量材料は、例えば超弾性を有する形状記憶合金である。超弾性の合金は、強い変形後も自動的に再びその元の形状に戻ることを特徴としている。超弾性の形状記憶合金は、２つの異なる相（結晶構造）を有している：オーステナイトは、室温で安定な相であり、マルテンサイトは、より低い温度で安定である。機械的な変形は、オーステナイトからマルテンサイトへの相転移を引き起こし、この相転移は、断熱温度上昇を結果として伴う。この高められた温度は、而るに熱の形態で周囲に放出されることができ、このことは、エントロピの減少に繋がる。弾性熱量材料が再び除荷されると、マルテンサイトからオーステナイトへの逆転移と、これに付随して断熱温度低下とが起こる。
【０００５】
このような弾性熱量材料からなる弾性熱量要素は、冷却および加熱に使用される。この場合、典型的には、熱輸送流体で満たされた流体管路が使用され、流体管路を介して熱が輸送される。より正確には、熱輸送流体は、冷却したい構成要素から弾性熱量要素へ熱を運ぶか、あるいは弾性熱量要素から熱を奪い、加熱したい構成要素へ運ぶ。
【０００６】
従来は、弾性熱量要素は、冷熱あるいは温熱を発生させる１つの中央のユニット内に配置されており、中央のユニットからは、流体管路が出て、構成要素へと延びている。流体管路に沿って、周囲との熱交換が行われるため、熱損失が生じ、冷却出力あるいは加熱出力は減少してしまう。中央のユニットは、弾性熱量要素を変形させるために、典型的には、モータ、大抵の場合、電気モータを有している。
【０００７】
発明の開示
熱輸送流体、例えば冷却媒体／冷媒を案内する流体管路を囲繞するように構成された熱交換手段を提案する。熱交換手段は、少なくとも１つの弾性熱量要素と、少なくとも１つの弾性熱量要素に作用する少なくとも１つのアクチュエータと、少なくとも１つの取り付け要素とを備えている。
【０００８】
その際、少なくとも１つの弾性熱量要素は、流体管路に結合可能であるか、流体管路に結合されているか、あるいは流体管路に配置可能である。その際、少なくとも１つの弾性熱量要素と流体管路との間に熱結合が生じる。少なくとも１つの弾性熱量要素は、流体管路に直接取り付けられていることができるか、あるいは好ましくは、少なくとも１つの取り付け要素を介して結合状態に保持されることができる。
【０００９】
少なくとも１つのアクチュエータは、アクチュエータの作動時に力を少なくとも１つの弾性熱量要素に及ぼすように構成されている。アクチュエータは、例えば、伸長し、伸長時に圧力を少なくとも１つの弾性熱量要素に及ぼす圧電素子であってもよいし、電動アクチュエータもしくは磁気アクチュエータ、例えばソレノイドであってもよい。
【００１０】
少なくとも１つの取り付け要素は、熱交換手段を流体管路に取り付けるように構成されている。少なくとも１つの取り付け要素は、好ましくは、スリーブまたはジャケットである。好ましくは、少なくとも１つの取り付け要素は、少なくとも１つのアクチュエータに結合されており、少なくとも１つのアクチュエータを保持している。換言すれば、少なくとも１つのアクチュエータは、片側で少なくとも１つの取り付け要素に留められている。これにより、少なくとも１つのアクチュエータは、一方の側で固定されており、動いてしまうことなく、力を少なくとも１つの弾性熱量要素に及ぼすことができ、したがって、少なくとも１つの弾性熱量要素を変形させることができる。
【００１１】
上述のように弾性熱量要素を流体管路に直接配置することは、とりわけ、弾性熱量要素が１つの中央のユニット内に配置されている従来慣用の熱交換装置に対して以下の利点を提供する：
少なくとも１つの弾性熱量要素による熱交換は、直接、流体管路において実施可能である。それゆえ熱は、直接、必要な箇所で熱輸送流体に供給されるか、あるいは熱輸送流体から取り出されることができ、実際に使用される熱だけが伝達される。流体管路に直接配置することで、熱交換手段は、流体管路において消費器のできる限り近傍に配置でき、これにより、流体管路を介した熱輸送流体の熱損失は、熱交換手段と消費器との間の短い距離に基づいて大幅に減じられ、それゆえ、熱交換システムの出力は、向上され得る。
【００１２】
さらに、熱交換手段をローカルな配置としたことで、弾性熱量要素が配置された中央のユニットを省略することができる。このような中央のユニットは、大抵の場合、モータ、例えば電気モータを有しており、モータは、熱交換手段のアクチュエータと比較して明らかに大きい。このモータは、省略可能であり、これにより、熱交換システムのために必要なスペースは、減じられる。
【００１３】
好ましくは、少なくとも１つの熱輸送手段は、流体管路が少なくとも熱輸送手段の幅の分だけは「真っ直ぐに」延びている流体管路区間、すなわち曲率を有しないか、あるいは僅かな曲率しか有しない流体管路区間に配置されている。
【００１４】
有利には、少なくとも１つの弾性熱量要素、少なくとも１つのアクチュエータおよび少なくとも１つの取り付け要素は、それぞれ、リングディスクの形態で形成されていてもよい。本構成では、挙げた構成要素は、リング形に、概して管形の流体管路を取り巻くように配置されていることができ、その結果、熱交換手段は、流体管路を囲繞している。付言しておくべき点として、リングディスクは、開口部をリングディスクのリング内に有していてもよい、かつ／またはリングディスクを流体管路への組み付け時に開放することができるように、開放機構をリングディスクのリング用に有していてもよい。リング形の取り付け要素は、例えば、流体管路の周りに据えられ、それから締められるスリーブの形態で形成されていてもよい。
【００１５】
熱交換手段の好ましい一形態によれば、流体管路の長手方向で１つの弾性熱量要素の隣に２つのアクチュエータが配置されている。流体管路の長手方向とは、流体管路のそれぞれの区間における、大抵の場合は円筒形の管の長手方向、換言すれば、熱輸送流体の流れ方向に対して平行な方向と見なされる。両アクチュエータ間には、弾性熱量要素が配置されている。リング形の構成要素の場合、弾性熱量要素は、両アクチュエータの端面間に配置されている。両アクチュエータが、アクチュエータの作動時、同時に長手方向で伸長すると、両アクチュエータは、それぞれ力を弾性熱量要素に、具体的にはそれぞれ異なる側から及ぼす。その結果、弾性熱量要素は変形される。
【００１６】
加えて、両アクチュエータの各々は、流体管路の長手方向で配置されるそれぞれ１つの取り付け要素に結合されていてもよい。その際、取り付け要素は、それぞれ、弾性熱量要素とは反対側の面（リング形の構成要素の場合は、端面）でアクチュエータに結合されている。両アクチュエータの各々は、それぞれ１つの取り付け要素により保持され得る。したがってアクチュエータは、取り付け要素を介して流体管路に固定されている。而るに両アクチュエータが、アクチュエータの作動時、同時に長手方向で伸長する際、取り付け要素に向かう方向での伸長は、阻止されており、アクチュエータは、弾性熱量要素に向かう方向でのみ伸長するので、両アクチュエータは、それぞれ力を弾性熱量要素に及ぼす。
【００１７】
好ましくは、少なくとも２つのアクチュエータが、１つの共通の取り付け要素を共有していてもよい。共通の取り付け要素は、少なくとも２つのアクチュエータに結合されており、これらのアクチュエータを同時に保持している。特に好ましくは、まさに２つのアクチュエータが、１つの共通の取り付け要素を共有している。複数のアクチュエータが長手方向で取り付け要素に結合されている上述の場合には、まさに１つのアクチュエータが、共通の取り付け要素の、長手方向に対して横方向の各面（それゆえ、各端面）に結合されていると、有利である。
【００１８】
既に説明したように、少なくとも１つの弾性熱量要素は、流体管路に熱的に結合されている。この熱結合を改善すべく、すなわち、この熱結合を介した熱伝達を高めるべく、熱伝導性の層が少なくとも１つの弾性熱量要素間に流体管路に設けられていてもよい。熱伝導性の層は、有利には、流体管路に、拡大された接触面を提供し、かつ／または少なくとも１つの弾性熱量要素に、拡大された接触面を提供し、これにより、より高い熱伝達が行われ得るように形成されている。
【００１９】
これに対して、少なくとも１つのアクチュエータを流体管路および少なくとも１つの弾性熱量要素から断熱すると、有利である。このために、断熱性の層が、少なくとも１つのアクチュエータと、少なくとも１つの弾性熱量要素との間、および少なくとも１つのアクチュエータと、流体管路との間に設けられていてもよい。この断熱性の層により、弾性熱量要素および／または加熱あるいは冷却される熱輸送流体と、アクチュエータとの間での熱伝達は行われ得ない。加えて、断熱性の層は、熱輸送手段の、流体管路から背離した外面、特に弾性熱量要素の外面を包囲していてもよく、その結果、周囲への熱伝達は行われない。それゆえ断熱性の層は、熱交換手段内の熱損失および周囲への熱損失を減じ、ひいては効率を向上させるという利点を提供する。
【００２０】
さらに、少なくとも１つの前述の熱交換手段と、流体管路と、電子式の制御装置とを備える熱交換システムを提案する。既に説明したように、少なくとも１つの熱交換手段は、流体管路に配置されている。さらに電子式の制御装置は、少なくとも１つの熱交換手段の少なくとも１つのアクチュエータを制御するように構成されている。熱交換システムは、熱交換手段の利点を引き継ぐことができる。
【００２１】
有利には、複数のこのような熱交換手段が流体管路に配置されている。この場合、電子式の制御装置は、複数の熱交換手段の各々の少なくとも１つのアクチュエータを制御するように構成されている。流体管路に配置されている熱交換手段が多ければ多いほど、最大で可能な熱流は大きい。
【００２２】
好ましくは、各熱輸送手段は、流体管路が少なくとも熱輸送手段の幅の分だけは「真っ直ぐに」延びている流体管路区間、すなわち曲率を有しないか、あるいは僅かな曲率しか有しない流体管路区間に配置されている。
【００２３】
特に好ましい一構成によれば、複数の熱交換手段が、カスケード状に互いに接続されている。すなわち、熱交換手段は、互いに当接するようにまたは僅かな間隔を置いて相前後して配置されており、相前後して熱輸送流体の同じ流体体積に作用する。加えて制御装置は、好ましくは、複数の熱交換手段のアクチュエータが時間的に相前後して熱輸送流体の流動特性に応じて制御され、その結果、熱輸送流体の同じ流体体積がカスケード内の弾性熱量要素を経る毎にますます冷却あるいは加熱されるように構成されている。
【００２４】
付加的に、熱輸送流体が蓄えられるリザーバと、流体管路とリザーバとの間の少なくとも１つの戻し管路とが、熱交換システム内に設けられていてもよい。少なくとも１つの戻し管路により、熱輸送流体は、流体管路の終端から、かつ／または消費器を貫流した後、リザーバへ戻し案内される。他方の側では、熱輸送流体がリザーバから流体管路の始端に供給される。
【００２５】
任意選択的または付加的に、流体管路の終端を流体管路の始端に、その間に消費器またはリザーバが配置されていることなく接続する少なくとも１つの内的な戻し管路が設けられていてもよい。少なくとも１つの内的な戻し管路により、熱輸送流体は、迂回または中間貯蔵なしに、かつ消費器を貫流することなく、直接、流体管路の始端へ戻される。その際、少なくとも１つの熱交換手段は、流体管路の始端と、流体管路の終端との間に配置されている。
【００２６】
特に戻し案内および／または内的な戻し案内が存在しているとき、熱輸送流体の流れを制御すべく、熱交換システムは、弁を少なくとも流体管路の始端および流体管路の終端に備えている。
【００２７】
本発明の実施例を図面に示し、以下の説明の中で詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態による、１つの弾性熱量要素を備える熱交換手段の等角投影図である。
【図２】図１に示した熱交換手段の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による、複数の弾性熱量要素を備える熱交換手段の等角投影図である。
【図４】図３に示した第２の実施の形態による複数の熱交換手段を備える、本発明の一実施の形態による熱交換システムの一部の概略等角投影図である。
【図５】一実施の形態による熱交換システムの概略図である。
【００２９】
発明の実施例
図１および２には、それぞれ、本発明に係る熱交換手段１００の第１の実施の形態を示してあり、図１は、等角投影図、図２は、断面図を示している。熱交換手段１００は、熱輸送流体が貫流する流体管路３に直接配置されており、流体管路３を囲繞している。熱交換手段１００は、２つのアクチュエータ１、例えばピエゾアクチュエータと、弾性熱量材料からなる１つの弾性熱量要素２と、２つの取り付け要素４とを備えている。アクチュエータ１、弾性熱量要素２および取り付け手段４は、それぞれ、流体管路３を取り巻くように配置されて流体管路３を囲繞するリングディスクの形態で形成されている。弾性熱量要素２は、流体管路３の長手方向で両アクチュエータ１に包囲されており、弾性熱量要素２の各端面は、それぞれのアクチュエータ１の一方の端面に当接している。それぞれのアクチュエータ１の他方の端面は、長手方向でそれぞれの取り付け要素４の一方の端面に結合されているので、アクチュエータ１は、取り付け要素４により保持される（本図において端面は不可視）。取り付け要素４は、本実施の形態では、流体管路３用のジャケットとして形成されており、流体管路３を取り巻くように据えられる。ここでは図示しない別の一実施の形態において、取り付け要素４は、流体管路３の周りに据えられ、それから締められるスリーブとして形成されている。その際、アクチュエータ１および弾性熱量要素２も、開口部をアクチュエータ１および弾性熱量要素２のリング内に有していてもよい、かつ／またはアクチュエータ１および弾性熱量要素２を流体管路３への組み付け時に開放することができるように、開放機構をアクチュエータ１および弾性熱量要素２のリング用に有していてもよい。これにより、熱交換手段１００は、取り付け要素４により流体管路３に取り付けられ、アクチュエータ１は、それぞれ一方の側で固定されている。
【００３０】
図２は、熱交換手段１００の内部の構造を示している。同じ構成要素には、同じ符号を付し、それについて改めて説明することは省略する。弾性熱量要素２と流体管路３との間には、熱伝導性の層５、例えば銅からなる層５が設けられており、熱伝導性の層５を介して弾性熱量要素２は、熱的に流体管路３に結合されている。熱伝導性の層５により、一方では、流体管路３における接触表面は、拡大され、図２に示す例では、概ね弾性熱量要素２と両アクチュエータ１とを合わせた大きさに拡大され、かつ弾性熱量要素２における接触表面は、熱伝導性の層５が弾性熱量要素を略完全に包囲することで拡大される。他方では、熱輸送は、熱伝導性の層５の材料特性により高められる。さらに断熱性の層６が設けられており、断熱性の層６は、アクチュエータを取り巻くように配置されており、アクチュエータ１を熱伝導性の層５および流体管路５に対して断熱している。加えて断熱性の層６は、熱交換手段１００の外面全体に配置されており（外面とは、構成要素１，２，４の外周面、ゆえにこれらの構成要素１，２，４の、流体管路３とは反対側の面、さらには取り付け要素４の、アクチュエータ１とは反対側の端面と見なされる）、これにより周囲に対する熱損失を阻止する。
【００３１】
アクチュエータ１を動作制御すべく、電子式の制御装置８が設けられており、制御装置８は、電流／電圧供給部９に接続されており、電流／電圧供給部９から電流線路７を介してアクチュエータ１へと至る電流を制御する。アクチュエータ１に電流が供給されると、アクチュエータ１は、同時に伸長する。両アクチュエータ１は、それぞれ一方の側で取り付け要素４により固定されているので、アクチュエータは、弾性熱量要素２に向かう方向でしか伸長できず、これにより両側からそれぞれ力を弾性熱量要素２に及ぼし、両力により弾性熱量要素２は、圧縮され、その際に変形する。弾性熱量効果に基づいて、弾性熱量要素２の変形により熱が発生され、この熱は、熱伝導性の層５を介して流体管路３に放出され、流体管路３において、流体管路３内を流動する熱輸送流体を加熱する。ここでは図示しない消費器が加熱されるべきか、あるいは冷却されるべきかに応じて、熱は、消費器に案内されるか、あるいは熱が弾性熱量要素２から完全に導出されている状態になるまで運び出される。而るに両アクチュエータ１に電流がもはや供給されなくなると、両アクチュエータ１は、その初期状態に戻り、その結果、力は、弾性熱量要素２にもはや及ぼされず、弾性熱量要素２は、同じく復元する。復元時、弾性熱量要素２は、熱を吸収する。熱は、今、流体管路３を通って流動している熱輸送流体から熱伝導性の層５を介して取り出され、これにより熱輸送流体は冷却される。冷却された熱輸送流体は、而るに用途に応じて導出されるか、あるいは消費器に供給される。印加されて、アクチュエータ１により機械的なエネルギに変換される電気的なエネルギ（電流／電圧）を介して、加熱出力あるいは冷却出力は制御可能である。熱輸送流体の運び出しおよびその制御については、本発明に係る熱交換システムを示す図５との関連で詳しく説明する。
【００３２】
図３は、複数のアクチュエータ１と、複数の弾性熱量要素２と、複数の取り付け要素４とを備える熱交換手段１１０の第２の実施の形態の等角投影図を示している。第１の実施の形態の場合も、複数の熱交換手段１００を流体管路３の長手方向で相前後して配置すれば、複数のアクチュエータ１と、複数の弾性熱量要素２と、複数の取り付け要素４とを設けることができる。これとは異なり、第２の実施の形態の場合は、内側に位置するアクチュエータ１、すなわち、列中に最初または最後のアクチュエータとして配置されていないアクチュエータは、２つのアクチュエータにつき１つの共通の取り付け要素４を共有している。すなわち取り付け要素４の一方の端面は、一方のアクチュエータ１に結合され、取り付け要素４の他方の端面は、他方のアクチュエータ１に結合されているので、取り付け要素４は、この場合、両アクチュエータ１を保持し、固定している。加熱出力あるいは冷却出力は、使用されて動作制御される熱交換手段１００，１１０の個数により可変である。
【００３３】
図４は、本発明の一実施の形態による熱交換システムの一部を等角投影図で示している。第２の実施の形態による複数の熱交換手段１１０が、カスケードとして共通の流体管路３に配置されている。熱輸送手段１１０は、流体管路３が曲率を有しないか、あるいは僅かな曲率しか有しない流体管路３の「真っ直ぐな」区間に配置されている。複数の熱輸送手段１１０は、電気的な線路７を介して共通の制御装置８により制御され、共通の電流／電圧供給部９により給電される。アクチュエータ１は、時間的に相前後して動作制御され、具体的には、弾性熱量要素２が、流体管路３を通して流動する熱輸送流体の常に同じ流体体積に作用するように動作制御される。このためにアクチュエータ１は、既に熱を吸収または放出した流体体積が次の弾性熱量要素２に到達するのに要する時間に応じてシーケンシャルに動作制御される。この時間は、流動速度等の流動特性や、弾性熱量要素２間の距離から算出され得るか、あるいは経験的に決定され得る。この動作制御により、既に熱を吸収または放出した流体体積は、次の弾性熱量要素２によりさらに加熱あるいは冷却される。これにより流体体積は、弾性熱量要素２を経る毎にますます加熱あるいは冷却される。
【００３４】
図５は、本発明の一実施の形態による熱交換システム全体の概略図を示している。複数の熱交換手段１１０、流体管路３、電子式の制御装置８、電流／電圧供給部９および電気的な線路７は、図４に示したものに相当し、図４の説明を参照されたい。既述の構成要素の他、本図には、熱輸送流体が蓄えられるリザーバ１１と、消費器１７と、フィードポンプ１８と、別の管路１２，１３，１４，１５，１６，１９と、リターンポンプ２０と、熱輸送流体の流れを制御する弁１０，２１とが示されている。弁１０は、流体管路３の終端に配置され、弁２１は、流体管路３の始端に配置されている。弁１０，２１は、方向制御弁として形成されている。
【００３５】
以下では、説明しやすくするために、消費器１７は冷却すべきものと仮定する。熱輸送流体は、フィードポンプ１８によりリザーバ１１から流入管路１９を介して流体管路３に圧送される。流体管路３内で、熱交換手段１１０は、上で既に詳細に説明した形式で熱輸送流体に作用する。弾性熱量要素２により加熱された熱輸送流体（体積）は、弁１０を介して第１の流出管路１４を通して直接リザーバ１１へ、消費器を通らずに戻し案内される。それゆえ第１の流出管路は、リザーバ１１への戻し管路に相当する。続いて弁１０は、切り換えられ、次に弾性熱量要素２により冷却された熱輸送流体（体積）が、第２の流出管路１５を通して消費器１７に導かれ、消費器１７から熱を吸収する。熱損失を低く保つために、熱交換手段を有する流体管路３の終端と、消費器１７との間の第２の流出管路１５は、できる限り短く保たれる。続いて熱輸送流体は、別の戻し管路１６を介してリザーバ１１に戻し案内される。リザーバ１１内では、加熱された熱輸送流体と、消費器１７に供給された熱輸送流体とが混合する。
【００３６】
熱輸送流体が、消費器１７およびリザーバ１１に導かれる前に、さらに冷却されることが望ましければ、内的な戻し管路１２，１３が弁１０および２１間に設けられている。内的な戻し管路１２，１３内には、リターンポンプ２０が設けられており、リターンポンプ２０は、熱輸送流体が流体管路３を貫流し、弾性熱量要素２により冷却された後、熱輸送流体を、流体管路３の終端に設けられた弁１０から、流体管路３の始端に設けられた弁２１へ、熱輸送流体が消費器１７および／またはリザーバ１１を貫流することなく戻し圧送する。而るに冷却された熱輸送流体は、再度、流体管路３を貫流し、改めて弾性熱量要素２により冷却される。本実施例では、２つの内的な戻し管路１２および１３が設けられており、一方の内的な戻し管路を介して、冷却された熱輸送流体が、他方の内的な戻し管路を介して、加熱された熱輸送流体が流動する。
【００３７】
同じ熱交換システムは、消費器を加熱するためにも使用可能である。このためには、前述の動作制御の際に、加熱された熱輸送流体だけを消費器１７に導けばよく、加熱された熱輸送流体は、熱を消費器１７に放出し、冷却された熱輸送流体は、リザーバ１１に直接導かれる。
【００３８】
ここでは図示しない別の実施例では、２つの消費器が設けられており、消費器は、両流出管路１４，１５のそれぞれに１つずつ配置されており、両消費器の一方は、冷却され、他方は、加熱される。加熱された熱輸送流体をリザーバ１１に直接導く代わりに、加熱された熱輸送流体は、加熱したい他方の消費器を貫流し、そこで熱を放出し、それからリザーバ１１にさらに導かれる。冷却された熱輸送流体は、引き続き、冷却したい消費器１７を貫流し、リザーバ１１に導かれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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