(57)【要約】【課題】  簡単な構成によって、離れた熱源に熱を移送することができる熱移送装置を提供する。【解決手段】  熱移送装置１００は、低温熱源１３から第１熱熱流を汲み出すｐ型ベルチェ素子１と、ｐ型ベルチェ素子１によって汲み出された第１熱熱流を移送する中間熱だまり５と、中間熱だまり５によって移送された第１熱熱流を高温熱源１４へ放熱するためのｐ型ベルチェ素子２と、低温熱源１３から第２熱熱流を汲み出すためのｎ型ベルチェ素子３と、ｎ型ベルチェ素子３によって汲み出された第２熱熱流を移送する中間熱だまり６と、中間熱だまり６によって移送された第２熱熱流を高温熱源１４へ放熱するためのｎ型ベルチェ素子４と、ｐ型ベルチェ素子１および２を低温熱源１３側から高温熱源１４側に向かって流れた後、ｎ型ベルチェ素子４および３を高温熱源１４側から低温熱源１３側に向かって流れる電流２３を供給する電流供給器７とを備える。【選択図】  図２
2005201544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１熱源から第１熱エネルギーを汲み出すための第１ｐ型ベルチェ素子と、
前記第１ｐ型ベルチェ素子によって汲み出された前記第１熱エネルギーを移送する第１中間熱だまりと、
前記第１中間熱だまりによって移送された前記第１熱エネルギーを第２熱源へ放熱するための第２ｐ型ベルチェ素子と、
前記第１熱源から第２熱エネルギーを汲み出すための第１ｎ型ベルチェ素子と、
前記第１ｎ型ベルチェ素子によって汲み出された前記第２熱エネルギーを移送する第２中間熱だまりと、
前記第２中間熱だまりによって移送された前記第２熱エネルギーを前記第２熱源へ放熱するための第２ｎ型ベルチェ素子と、
前記第１ｐ型ベルチェ素子および前記第２ｐ型ベルチェ素子を前記第１熱源側から前記第２熱源側に向かって流れた後、前記第２ｎ型ベルチェ素子および前記第１ｎ型ベルチェ素子を前記第２熱源側から前記第１熱源側に向かって流れる電流を供給する電流供給器とを備える熱移送装置。
【請求項２】
前記第１中間熱だまりを通って移送される前記第１エネルギーの放熱と前記第２中間熱だまりを通って移送される前記第２エネルギーの放熱との少なくとも一方を防ぐための断熱材が内張りされた管をさらに備える請求項１記載の熱移送装置。
【請求項３】
前記第１および前記第２中間熱だまりは、導電性を有する材料によって構成されている請求項１記載の熱移送装置。
【請求項４】
前記第１熱源の温度は、前記第２熱源の温度よりも低い請求項１記載の熱移送装置。
【請求項５】
前記第１ｐ型ベルチェ素子と前記第１熱源との間に設けられた電極をさらに備え、
前記電流供給器は、前記電極に前記電流を供給する請求項１記載の熱移送装置。
【請求項６】
前記第１ｎ型ベルチェ素子と前記第１熱源との間に設けられた電極をさらに備える請求項１記載の熱移送装置。
【請求項７】
前記第２ｐ型ベルチェ素子および前記第２ｎ型ベルチェ素子を電気的に接続するために前記第２熱源と前記第２ｐ型ベルチェ素子および前記第２ｎ型ベルチェ素子との間に設けられた導電体をさらに備える請求項１記載の熱移送装置。
【請求項８】
前記第２熱源の温度は、前記第１熱源の温度よりも低い請求項１記載の熱移送装置。
【請求項９】
第１熱源から第１熱エネルギーを汲み出すための第１ｐ型ベルチェ素子と、前記第１ｐ型ベルチェ素子によって汲み出された前記第１熱エネルギーを移送する第１中間熱だまりと、前記第１中間熱だまりによって移送された前記第１熱エネルギーを第２熱源へ放熱するための第２ｐ型ベルチェ素子と、前記第１熱源から第２熱エネルギーを汲み出すための第１ｎ型ベルチェ素子と、前記第１ｎ型ベルチェ素子によって汲み出された前記第２熱エネルギーを移送する第２中間熱だまりと、前記第２中間熱だまりによって移送された前記第２熱エネルギーを前記第２熱源へ放熱するための第２ｎ型ベルチェ素子とを備えた熱移送装置による熱移送方法であって、
前記第１ｐ型ベルチェ素子および前記第１ｎ型ベルチェ素子を前記第１熱源に熱的に接続し、
前記第２ｐ型ベルチェ素子および前記第２ｎ型ベルチェ素子を前記第２熱源に熱的に接続し、
前記第１ｐ型ベルチェ素子および前記第２ｐ型ベルチェ素子を前記第１熱源側から前記第２熱源側に向かって流れた後、前記第２ｎ型ベルチェ素子および前記第１ｎ型ベルチェ素子を前記第２熱源側から前記第１熱源側に向かって流れる電流を供給する熱移送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源から他の熱源へ熱エネルギーを移送する熱移送装置および熱移送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所、原子力発電所および天然ガスの取り扱い設備等においては、例えば持ち運び可能な冷蔵庫に、熱エネルギーを移送する熱移送装置が使用されている。このような熱移送装置として熱電モジュールを利用したサーマルポンプが特許第１８４７４７６号明細書（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
火力発電所等の熱エネルギーを利用する工場では、熱エネルギーを移送するためにガス、蒸気、熱水および温水等を使用しており、熱交換器による熱エネルギー変換方法が使用されていた。
【０００４】
図３は、従来の熱移送装置９０の構成を示す模式図である。熱移送装置９０は、ｐ型ベルチェ素子９１とｎ型ベルチェ素子９２とを備えている。ｎ型ベルチェ素子９２を挟んでｐ型ベルチェ素子９１と対向する位置に他のｐ型ベルチェ素子９１が設けられている。ｐ型ベルチェ素子９１の一端には電極９３が接続されている。そして、ｎ型ベルチェ素子９２の一端と他のｐ型ベルチェ素子９１の一端とを電気的に接続する電極９３が設けられている。ｐ型ベルチェ素子９１の他端とｎ型ベルチェ素子９２の他端とは、電極９３によって接続されている。
【０００５】
他のｐ型ベルチェ素子９１を挟んでｎ型ベルチェ素子９２と対向する位置に他のｎ型ベルチェ素子９２が設けられている。他のｐ型ベルチェ素子９１の他端とｎ型ベルチェ素子９２の他端とが電極９３によって電気的に接続されている。
【０００６】
他のｐ型ベルチェ素子９１を挟んで他のｐ型ベルチェ素子９１と対向する位置にさらに他のｐ型ベルチェ素子９１が設けられており、その一端は他のｐ型ベルチェ素子９１の一端と電極９３によって接続されている。
【０００７】
さらに他のｐ型ベルチェ素子９１を挟んで他のｎ型ベルチェ素子９２と対向する位置にさらに他のｎ型ベルチェ素子９２が設けられており、その他端はさらに他のｐ型ベルチェ素子９１の他端と電極９３によって接続されている。
【０００８】
さらに他のｎ型ベルチェ素子９２を挟んでさらに他のｐ型ベルチェ素子９１と対向する位置にさらに他のｐ型ベルチェ素子９１が設けられており、その一端はさらに他のｎ型ベルチェ素子９２の一端と電極９３によって接続されている。さらに他のｐ型ベルチェ素子９１を挟んでさらに他のｎ型ベルチェ素子９２と対向する位置にさらに他のｎ型ベルチェ素子９２が設けられており、その他端はさらに他のｐ型ベルチェ素子９１の他端と電極９３によって接続されている。さらに他のｎ型ベルチェ素子９２の一端には、電極９３が接続されている。
【０００９】
このように、４個のｐ型ベルチェ素子９１と４個のｎ型ベルチェ素子９２とが交互に配置さ、各電極９３によって相互に接続されている。
【００１０】
図３において左端に配置されたｐ型ベルチェ素子９１の一端に接続された電極９３と右端に配置されたさらに他のｎ型ベルチェ素子９２の一端に接続された電極９３とには、直流電源９５が接続されている。
【００１１】
４個のｐ型ベルチェ素子９１と４個のｎ型ベルチェ素子９２と各電極９３とを挟むようにセラミックス板９４が設けられている。
【００１２】
このように構成された熱移送装置９０においては、左端に配置されたｐ型ベルチェ素子９１の一端に接続された電極９３へ直流電源９５から電流が供給されると、ｐ型ベルチェ素子９１の一端から他端へ向かって電流が流れた後、電極９３を通ってｎ型ベルチェ素子９２の他端から一端へ向かって流れる。そして、他のｐ型ベルチェ素子９１の一端から他端へ向かって電流が流れた後、電極９３を通って他のｎ型ベルチェ素子９２の他端から一端へ向かって流れる。次に、さらに他のｐ型ベルチェ素子９１の一端から他端へ向かって電流が流れた後、電極９３を通ってさらに他のｎ型ベルチェ素子９２の他端から一端へ向かって流れる。
【００１３】
このためベルチェ効果によって、各ｐ型ベルチェ素子９１の他端から一端へ向かって熱流９６が流れ、および各ｎ型ベルチェ素子９２の他端から一端へ向かって熱流９６が流れる。
【特許文献１】特許第１８４７４７６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前述したような熱交換器による熱エネルギー交換方法は、ガス、蒸気、熱水、温水等を利用しているため取り扱いが複雑であるという問題がある。
【００１５】
また前述した図３に示す熱移送装置の構成では、離れた熱源に熱を移送する長距離熱移送に適していないという問題がある。
【００１６】
本発明の目的は、簡単な構成によって、離れた熱源に熱を移送することができる熱移送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る熱移送装置は、第１熱源から第１熱エネルギーを汲み出すための第１ｐ型ベルチェ素子と、前記第１ｐ型ベルチェ素子によって汲み出された前記第１熱エネルギーを移送する第１中間熱だまりと、前記第１中間熱だまりによって移送された前記第１熱エネルギーを第２熱源へ放熱するための第２ｐ型ベルチェ素子と、前記第１熱源から第２熱エネルギーを汲み出すための第１ｎ型ベルチェ素子と、前記第１ｎ型ベルチェ素子によって汲み出された前記第２熱エネルギーを移送する第２中間熱だまりと、前記第２中間熱だまりによって移送された前記第２熱エネルギーを前記第２熱源へ放熱するための第２ｎ型ベルチェ素子と、前記第１ｐ型ベルチェ素子および前記第２ｐ型ベルチェ素子を前記第１熱源側から前記第２熱源側に向かって流れた後、前記第２ｎ型ベルチェ素子および前記第１ｎ型ベルチェ素子を前記第２熱源側から前記第１熱源側に向かって流れる電流を供給する電流供給器とを備える。
【００１８】
本発明に係る熱移送方法は、第１熱源から第１熱エネルギーを汲み出すための第１ｐ型ベルチェ素子と、前記第１ｐ型ベルチェ素子によって汲み出された前記第１熱エネルギーを移送する第１中間熱だまりと、前記第１中間熱だまりによって移送された前記第１熱エネルギーを第２熱源へ放熱するための第２ｐ型ベルチェ素子と、前記第１熱源から第２熱エネルギーを汲み出すための第１ｎ型ベルチェ素子と、前記第１ｎ型ベルチェ素子によって汲み出された前記第２熱エネルギーを移送する第２中間熱だまりと、前記第２中間熱だまりによって移送された前記第２熱エネルギーを前記第２熱源へ放熱するための第２ｎ型ベルチェ素子とを備えた熱移送装置による熱移送方法であって、前記第１ｐ型ベルチェ素子および前記第１ｎ型ベルチェ素子を前記第１熱源に熱的に接続し、前記第２ｐ型ベルチェ素子および前記第２ｎ型ベルチェ素子を前記第２熱源に熱的に接続し、前記第１ｐ型ベルチェ素子および前記第２ｐ型ベルチェ素子を前記第１熱源側から前記第２熱源側に向かって流れた後、前記第２ｎ型ベルチェ素子および前記第１ｎ型ベルチェ素子を前記第２熱源側から前記第１熱源側に向かって流れる電流を供給する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡単な構成によって、離れた熱源に熱を移送することができる熱移送装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本実施の形態に係る熱移送装置においては、第１ｐ型ベルチェ素子および第２ｐ型ベルチェ素子を第１熱源側から第２熱源側に向かって流れた後、第２ｎ型ベルチェ素子および第１ｎ型ベルチェ素子を第２熱源側から第１熱源側に向かって流れる電流を電流供給器が供給する。このため、第１熱源から第１ｐ型ベルチェ素子、第１中間熱だまりおよび第２ｐ型ベルチェ素子を通って第２熱源へ第１熱エネルギーが移送され、第１熱源から第１ｎ型ベルチェ素子、第２中間熱だまりおよび第２ｎ型ベルチェ素子を通って第２熱源へ第２熱エネルギーが移送される。その結果、簡単な構成によって第１熱源から第２熱源へ熱エネルギーを直接移送することができる熱移送装置を得ることができる。
【００２１】
この実施の形態では、前記第１中間熱だまりを通って移送される前記第１エネルギーの放熱と前記第２中間熱だまりを通って移送される前記第２エネルギーの放熱との少なくとも一方を防ぐための断熱材が内張りされた管をさらに備えることが好ましい。
【００２２】
前記第１および前記第２中間熱だまりは、導電性を有する材料によって構成されていることが好ましい。
【００２３】
前記第１熱源の温度は、前記第２熱源の温度よりも低いことが好ましい。
【００２４】
前記第１ｐ型ベルチェ素子と前記第１熱源との間に設けられた電極をさらに備え、前記電流供給器は、前記電極に前記電流を供給することが好ましい。
【００２５】
前記第１ｎ型ベルチェ素子と前記第１熱源との間に設けられた電極をさらに備えることが好ましい。
【００２６】
前記第２ｐ型ベルチェ素子および前記第２ｎ型ベルチェ素子を電気的に接続するために前記第２熱源と前記第２ｐ型ベルチェ素子および前記第２ｎ型ベルチェ素子との間に設けられた導電体をさらに備えることが好ましい。
【００２７】
前記第２熱源の温度は、前記第１熱源の温度よりも低いことが好ましい。
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
図１は本実施の形態に係る熱移送装置１００の基本概念を示す斜視図であり、図２は熱移送装置１００の構成を模式的に示す斜視図である。
【００３０】
熱移送装置１００は、低温熱源１３から第１熱エネルギーを汲み出すために低温熱源１３の下側に設けられたｐ型ベルチェ素子１と、ｐ型ベルチェ素子１によって汲み出された第１熱エネルギーを移送するために、低温熱源１３の反対側でｐ型ベルチェ素子１と接続された中間熱だまり５と、中間熱だまり５によって移送された第１熱エネルギーを高温熱源１４へ放熱するために高温熱源１４の下側に設けられたｐ型ベルチェ素子２とを備えている。
【００３１】
熱移送装置１００は、低温熱源１３から第２熱エネルギーを汲み出すために低温熱源１３の下側に設けられたｎ型ベルチェ素子３と、ｎ型ベルチェ素子３によって汲み出された第２熱エネルギーを移送するために、低温熱源１３の反対側でｎ型ベルチェ素子３と接続された中間熱だまり６と、中間熱だまり６によって移送された第２熱エネルギーを高温熱源１４へ放熱するために高温熱源１４の下側に設けられたｎ型ベルチェ素子４とをさらに備えている。中間熱だまり５および６は、導電性を有する材料によって構成されている。
【００３２】
ｐ型ベルチェ素子１と低温熱源１３との間には、電極１０が設けられている。ｎ型ベルチェ素子３と低温熱源１３との間には、電極１１が設けられている。ｐ型ベルチェ素子２およびｎ型ベルチェ素子４と高温熱源１４との間には、ｐ型ベルチェ素子２およびｎ型ベルチェ素子４を電気的に接続するための導電体１２が設けられている。
【００３３】
中間熱だまり５を通って移送される第１エネルギーの放熱と中間熱だまり６を通って移送される第２エネルギーの放熱とを防ぐための断熱材が内張りされた熱エネルギー移送管９が、中間熱だまり５および６を囲むように設けられている。
【００３４】
熱移送装置１００は、電流供給器７を備えている。電流供給器７は、ｐ型ベルチェ素子１およびｐ型ベルチェ素子２を低温熱源１３側から高温熱源１４側に向かって流れた後、ｎ型ベルチェ素子４およびｎ型ベルチェ素子３を高温熱源１４側から低温熱源１３側に向かって流れる電流２３を電極１０へ供給する。
【００３５】
このように構成された熱移送装置１００においては、電流供給器７が電極１０へ電流２３を供給すると、電極１０に供給された電流２３は、ｐ型ベルチェ素子１、中間熱だまり５、ｐ型ベルチェ素子２、導電体１２、ｎ型ベルチェ素子４、中間熱だまり６、ｎ型ベルチェ素子３および電極１１をこの順番に流れる。
【００３６】
このためベルチェ効果によって、低温熱源１３から第１エネルギーを有する熱流が電流２３の流れる方向と同じ方向に向かってｐ型ベルチェ素子１、中間熱だまり５およびｐ型ベルチェ素子２を通って高温熱源１４へ流れ、第２エネルギーを有する熱流が電流２３が流れる方向と逆の方向に向かってｎ型ベルチェ素子３、中間熱だまり６およびｎ型ベルチェ素子４を通って高温熱源１４へ流れる。
【００３７】
以上のように本実施の形態によれば、ｐ型ベルチェ素子１およびｐ型ベルチェ素子２を低温熱源１３側から高温熱源１４側に向かって流れた後、ｎ型ベルチェ素子４およびｎ型ベルチェ素子３を高温熱源１４側から低温熱源１３側に向かって流れる電流２３を電流供給器７が供給する。このため、低温熱源１３からｐ型ベルチェ素子１、中間熱だまり５およびｐ型ベルチェ素子２を通って高温熱源１４へ第１熱エネルギーが移送され、低温熱源１３からｎ型ベルチェ素子３、中間熱だまり６およびｎ型ベルチェ素子４を通って高温熱源１４へ第２熱エネルギーが移送される。その結果、簡単な構成によって低温熱源１３から高温熱源１４へ熱エネルギーを直接移送することができる熱移送装置を得ることができる。
【００３８】
なお、低温熱源１３から高温熱源１４へ熱エネルギーを移送する例を示したが、本発明はこれに限定されない。低温熱源１３と高温熱源１４とを入れ替えて高温熱源１４から低温熱源１３へ熱エネルギーを移送するように構成してもよい。このような構成は、例えば高温の熱を大気へ放散させてパソコンを冷却するヒートパイプに適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、熱源から他の熱源へ熱エネルギーを移送する熱移送装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施の形態に係る熱移送装置の基本概念を示す斜視図
【図２】本実施の形態に係る熱移送装置の構成を模式的に示す斜視図
【図３】従来の熱移送装置の構成を示す模式図
【符号の説明】
【００４１】
１  ｐ型ベルチェ素子
２  ｐ型ベルチェ素子
３  ｎ型ベルチェ素子
４  ｎ型ベルチェ素子
５  中間熱だまり
６  中間熱だまり
７  電流供給器
８  断熱材
９  熱エネルギー移送管
１０  電極
１１  電極
１２  導電体
１３  低温熱源
１４  高温熱源
２３  電流
２４  熱流
１００  熱移送装置
【図１】
2005201544.tif 000003
【図２】
2005201544.tif 000004
【図３】
2005201544.tif 000005