JP7363579B2 - Thermal conductivity controls, bulkheads, and structures - Google Patents
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Description
本発明は、温度に応じて熱伝導率を変化させることが可能な熱伝導率制御体、この熱伝導率制御体を備える隔壁、および、この熱伝導率制御体を備える構造物に関する。 The present invention relates to a thermal conductivity control body capable of changing thermal conductivity depending on temperature, a partition wall provided with this thermal conductivity control body, and a structure provided with this thermal conductivity control body.
荷重に応じて熱伝導率が変化する構造体が提案されている(非特許文献1)。この構造体は、複数の金属板を、空気層を介して積層した構造体であって、金属板間の離間距離を保持するために、対向する金属板の側面を断面がコの字型の樹脂部品で保持している。
この構造体は、荷重をかけていない時は、複数の金属板が空気層で離間されているために熱伝導率が小さいが、荷重をかけることにより、複数の金属板が接触して熱伝導率が大きくなる。例えば、厚さ1mmの8枚の銅板を0.25mmの空気層で離間した構成における熱伝導率は、荷重の有無により、0.001W/(m・K)から100W/(m・K)まで10万倍程度変化する。
A structure whose thermal conductivity changes depending on the load has been proposed (Non-Patent Document 1). This structure is a structure in which multiple metal plates are laminated with an air layer in between.In order to maintain the distance between the metal plates, the sides of the opposing metal plates are shaped like a U-shape in cross section. It is held in place by resin parts.
This structure has low thermal conductivity when no load is applied because the metal plates are separated by air spaces, but when a load is applied, the metal plates come into contact and conduct heat. rate increases. For example, the thermal conductivity of a configuration in which eight copper plates with a thickness of 1 mm are separated by an air layer of 0.25 mm ranges from 0.001 W/(m・K) to 100 W/(m・K) depending on the presence or absence of a load. It changes by about 100,000 times.
上記の構造体は、荷重に応じて熱伝導率が変化するものであるが、温度に応じては変化しない。本発明の目的は、温度に応じて熱伝導率を変化させることが可能な熱伝導率制御体を提供することにある。さらに、この熱伝導率制御体を備える隔壁、および、この熱伝導率制御体を備える構造物を提供することにある。 The thermal conductivity of the above structure changes depending on the load, but does not change depending on the temperature. An object of the present invention is to provide a thermal conductivity control body that can change thermal conductivity depending on temperature. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a partition wall provided with this thermal conductivity control body and a structure provided with this thermal conductivity control body.
第1の発明は、複数の熱伝導性材料板が、離間層を介して積層配置されており、前記複数の熱伝導性材料板は、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持され、前記熱伝導性材料板の積層方向の最上部の上側に前記熱伝導性材料板と対向するように第1のバイメタル板が配置されており、前記熱伝導性材料板の積層方向の最下部の下側に、前記熱伝導性材料板と対向するように第2のバイメタル板が配置されており、前記第1のバイメタル板が、対向する前記熱伝導性材料板の側とは反対側に、熱膨張係数が小さい第1の金属材料層を有し、対向する前記熱伝導性材料板の側に、熱膨張係数が大きい第2の金属材料層を有しており、前記第2のバイメタル板が、対向する前記熱伝導性材料板の側に、熱膨張係数が小さい第3の金属材料層を有し、前記熱伝導性材料板の側とは反対側に、熱膨張係数が大きい第4の金属材料層を有しており、前記第1のバイメタル板が、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板に対して、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持されており、前記第2のバイメタル板が、前記積層方向の最下部の前記熱伝導性材料板に対して、接触状態から離間状態、および、離間状態から接触状態となることが可能に保持されている、熱伝導率制御体である。 In a first invention, a plurality of thermally conductive material plates are arranged in a stacked manner with a spaced layer interposed therebetween, and the plurality of thermally conductive material plates change from a spaced state to a contact state and from a contact state to a spaced state. A first bimetal plate is disposed above the top of the thermally conductive material plate in the stacking direction so as to face the thermally conductive material plate, and A second bimetallic plate is arranged below the lowest part in the stacking direction of the plates so as to face the thermally conductive material plate, and the first bimetallic plate is arranged under the opposite thermally conductive material plate. A first metal material layer having a small coefficient of thermal expansion is provided on the side opposite to the side thereof, and a second metal material layer having a large coefficient of thermal expansion is provided on the opposite side of the thermally conductive material plate. The second bimetallic plate has a third metal material layer having a small coefficient of thermal expansion on the opposite side of the thermally conductive material plate, and has a third metal material layer having a small coefficient of thermal expansion on the side opposite to the thermally conductive material plate. , the first bimetal plate has a fourth metal material layer having a large coefficient of thermal expansion, and the first bimetal plate changes from a separated state to a contact state with respect to the uppermost thermally conductive material plate in the stacking direction; , the second bimetal plate is held so as to be able to change from a contact state to a separated state, and the second bimetal plate changes from a contact state to a separated state with respect to the lowermost thermally conductive material plate in the stacking direction; This is a thermal conductivity control body that is held so that it can change from a separated state to a contact state.
第2の発明は、第1の発明に係る熱伝導率制御体であって、第1の温度において、前記第1のバイメタル板が、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と離間しており、かつ、前記第2のバイメタル板が、前記積層方向の最下部の前記熱伝導性材料板と接触しており、前記第1の温度よりも高い温度である第2の温度において、前記第1のバイメタル板が、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と接触しており、かつ、前記第2のバイメタル板が、前記積層方向の最下部の前記熱伝導性材料板と接触しており、前記第2の温度よりも高い温度である第3の温度において、前記第1のバイメタル板が、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と接触しており、かつ、前記第2のバイメタル板が、前記積層方向の最下部の前記熱伝導性材料板と離間している、熱伝導率制御体である。 A second invention is the thermal conductivity control body according to the first invention, wherein at a first temperature, the first bimetal plate is separated from the uppermost thermally conductive material plate in the stacking direction. and the second bimetal plate is in contact with the lowest thermally conductive material plate in the stacking direction, and at a second temperature that is higher than the first temperature, The first bimetal plate is in contact with the thermally conductive material plate at the top in the stacking direction, and the second bimetal plate is in contact with the thermally conductive material plate at the bottom in the stacking direction. and the first bimetal plate is in contact with the uppermost thermally conductive material plate in the stacking direction at a third temperature that is higher than the second temperature, Further, the second bimetal plate is a thermal conductivity control body that is spaced apart from the lowest thermally conductive material plate in the stacking direction.
第3の発明は、第1または第2の発明に係る熱伝導率制御体であって、前記複数の熱伝導性材料板は、前記熱伝導性材料板よりも熱伝導率が小さい材料から構成される保持部によって、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持されている、熱伝導率制御体である。 A third invention is the thermal conductivity control body according to the first or second invention, wherein the plurality of thermally conductive material plates are made of a material having a lower thermal conductivity than the thermally conductive material plates. This is a thermal conductivity control body that is held so that it can change from a separated state to a contact state and from a contact state to a separated state by a holding part that is attached to the heat conductivity control body.
第4の発明は、第1から第3までのいずれかの発明に係る熱伝導率制御体であって、前記第1のバイメタル板が、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板に対して複数配置されており、前記第1のバイメタル板と一対となる前記第2のバイメタル板が、前記積層方向の最下部の前記熱伝導性材料板に対して複数配置されており、前記熱伝導性材料板の積層方向の上側から見た場合に、前記一対となる前記第1のバイメタル板と前記第2のバイメタル板とが、少なくとも部分的に重なっているか、または、前記一対となる前記第1のバイメタル板と前記第2のバイメタル板のどちらか一方が他方を包含している、熱伝導率制御体である。 A fourth invention is the thermal conductivity control body according to any one of the first to third inventions, wherein the first bimetal plate is attached to the uppermost thermally conductive material plate in the lamination direction. A plurality of the second bimetal plates, which are paired with the first bimetal plate, are arranged with respect to the thermally conductive material plate at the bottom in the stacking direction, and When viewed from above in the stacking direction of the conductive material plates, the pair of the first bimetal plate and the second bimetal plate at least partially overlap, or the pair of the first bimetal plate and the second bimetal plate overlap, or This is a thermal conductivity control body in which either the first bimetal plate or the second bimetal plate includes the other.
第5の発明は、第4の発明に係る熱伝導率制御体であって、複数配置されている前記第1のバイメタル板のうち、少なくとも1つの前記第1のバイメタル板が、他の前記第1のバイメタル板とは異なる材料から構成されている、熱伝導率制御体である。 A fifth invention is the thermal conductivity control body according to the fourth invention, in which at least one of the plurality of first bimetal plates arranged is different from the other one of the first bimetal plates. This is a thermal conductivity control body made of a material different from that of the bimetal plate No. 1.
第6の発明は、第4の発明に係る熱伝導率制御体であって、複数配置されている前記第2のバイメタル板のうち、少なくとも1つの前記第2のバイメタル板が、他の前記第2のバイメタル板とは異なる材料から構成されている、熱伝導率制御体である。 A sixth invention is the thermal conductivity control body according to the fourth invention, in which at least one of the plurality of second bimetal plates arranged is different from the other one of the second bimetal plates. This is a thermal conductivity control body made of a different material from the bimetal plate No. 2.
第7の発明は、第4の発明に係る熱伝導率制御体であって、複数配置されている前記第1のバイメタル板のうち、少なくとも1つの前記第1のバイメタル板が、他の前記第1のバイメタル板と大きさが異なる、熱伝導率制御体である。 A seventh invention is the thermal conductivity control body according to the fourth invention, in which at least one of the plurality of first bimetal plates arranged is different from the other one of the first bimetal plates. This is a thermal conductivity control body that is different in size from the bimetal plate of No. 1.
第8の発明は、第4の発明に係る熱伝導率制御体であって、複数配置されている前記第2のバイメタル板のうち、少なくとも1つの前記第2のバイメタル板が、他の前記第2のバイメタル板と大きさが異なる、熱伝導率制御体である。 An eighth invention is the thermal conductivity control body according to the fourth invention, in which at least one of the plurality of second bimetal plates arranged is different from the other second bimetal plates. This is a thermal conductivity control body that is different in size from the bimetal plate No. 2.
第9の発明は、第1から第8までのいずれかの発明に係る熱伝導率制御体と、前記熱伝導率制御体が有する熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する材料から構成される断熱部と、を備える、隔壁である。 A ninth invention is comprised of a thermal conductivity control body according to any one of the first to eighth inventions, and a material having a thermal conductivity lower than that of the thermal conductivity control body. A partition wall including a heat insulating section.
第10の発明は、隔壁を介して外部と隔てられた内部空間を有する構造物であって、前記隔壁の少なくとも一部に、第1から第8までのいずれかの発明に係る熱伝導率制御体が設けられている、構造物である。 A tenth invention is a structure having an internal space separated from the outside via a partition, wherein at least a part of the partition is provided with the thermal conductivity control according to any one of the first to eighth inventions. A structure in which a body is installed.
本発明の熱伝導率制御体においては、温度に応じて熱伝導率を変化させることができる。
また、本発明の熱伝導率制御体を備える隔壁においては、該隔壁を介して温度に応じて熱移動を制御することができる。
また、本発明の熱伝導率制御体を備える構造物においては、温度に応じて構造物の内部空間と外部との熱移動を制御することができる。
In the thermal conductivity control body of the present invention, the thermal conductivity can be changed depending on the temperature.
Moreover, in the partition wall provided with the thermal conductivity control body of the present invention, heat transfer can be controlled depending on the temperature via the partition wall.
Further, in a structure including the thermal conductivity control body of the present invention, heat transfer between the internal space and the outside of the structure can be controlled depending on the temperature.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in the drawings, for convenience of illustration and ease of understanding, the scale, vertical and horizontal dimension ratios, etc. are appropriately changed and exaggerated from those of the actual objects.
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件および物理的特性並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平らな」、「同一」等の用語や長さや角度並びに物理的特性の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。さらに、図面においては、明瞭にするために、同様の機能を期待し得る複数の部分の形状を、規則的に記載しているが、厳密な意味に縛られることなく、当該機能を期待することができる範囲内で、当該部分の形状は互いに異なっていてもよい。また、図面においては、部材同士の接合面などを示す境界線を、便宜上、単なる直線で示しているが、厳密な直線であることに縛られることはなく、所望の接合性能を期待することができる範囲内で、当該境界線の形状は任意である。 In addition, terms used in this specification to specify shapes, geometric conditions, physical properties, and their degrees, such as terms such as "flat" and "same", lengths, angles, and values of physical properties, etc. shall be interpreted to include the extent to which similar functions can be expected, without being bound by a strict meaning. Furthermore, in the drawings, for clarity, the shapes of multiple parts that can be expected to have similar functions are shown in a regular manner, but without being bound by a strict meaning, it is possible to expect the functions The shapes of the portions may be different from each other as long as the shapes can be different from each other. In addition, in the drawings, boundaries indicating bonding surfaces between members are shown as simple straight lines for convenience, but they are not restricted to exact straight lines and can be used to achieve the desired bonding performance. The shape of the boundary line is arbitrary within the range possible.
なお、本明細書において、「離間状態」とは、積層方向において対向する2枚の板が、互いに接触しておらず、物理的に離れている状態をいう。
また、「離間する」とは、積層方向において対向する2枚の板を、互いに接触していた状態から、物理的に離れた状態にすることをいう。
In this specification, the term "separated state" refers to a state in which two plates facing each other in the stacking direction are not in contact with each other and are physically separated.
Moreover, "separating" refers to changing two plates facing each other in the stacking direction from a state in which they were in contact with each other to a state in which they are physically separated.
<第1の実施形態>
(熱伝導率制御体)
まず、図1~図4を用いて、本発明に係る熱伝導率制御体の第1の実施形態について説明する。
ここで、図1は、本発明に係る熱伝導率制御体の第1の実施形態の一例を示す斜視図であり、図2は、図1に示す熱伝導率制御体の正面図である。また、図3は、本発明に係る熱伝導率制御体の第1の実施形態の変形例1を示す正面図であり、図4は、本発明に係る熱伝導率制御体の第1の実施形態の変形例2を示す正面図である。
<First embodiment>
(Thermal conductivity control body)
First, a first embodiment of a thermal conductivity control body according to the present invention will be described using FIGS. 1 to 4.
Here, FIG. 1 is a perspective view showing an example of a first embodiment of a thermal conductivity control body according to the present invention, and FIG. 2 is a front view of the thermal conductivity control body shown in FIG. 1. Moreover, FIG. 3 is a front view showing a modification 1 of the first embodiment of the thermal conductivity control body according to the present invention, and FIG. 4 is a front view showing a first embodiment of the thermal conductivity control body according to the present invention. It is a front view which shows the modification 2 of a form.
図1、2に示すように、本実施形態に係る熱伝導率制御体1においては、3枚の熱伝導性材料板11A、11B、11Cが、それぞれ離間層12を介して積層配置されている。
そして、熱伝導性材料板11A、11B、11Cの積層方向の最上部の上側(図1、2におけるZ方向)に、熱伝導性材料板11Aと対向するように第1のバイメタル板14が配置されている。
また、熱伝導性材料板11A、11B、11Cの積層方向の最下部の下側に、熱伝導性材料板11Cと対向するように第2のバイメタル板15が配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the thermal conductivity control body 1 according to the present embodiment, three thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C are stacked with a spacer layer 12 in between. .
A first bimetal plate 14 is arranged above the top of the thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C in the stacking direction (Z direction in FIGS. 1 and 2) so as to face the thermally conductive material plate 11A. has been done.
Further, a second bimetal plate 15 is arranged below the lowest part of the thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C in the stacking direction so as to face the thermally conductive material plate 11C.
なお、図1、2に示す熱伝導率制御体1においては、第1のバイメタル板14が、積層方向の最上部の熱伝導性材料板11Aと離間しており、第2のバイメタル板15が、積層方向の最下部の熱伝導性材料板11Cと接触している状態になっている。 In the thermal conductivity control body 1 shown in FIGS. 1 and 2, the first bimetal plate 14 is separated from the uppermost thermally conductive material plate 11A in the stacking direction, and the second bimetal plate 15 is separated from the uppermost thermally conductive material plate 11A in the stacking direction. , is in contact with the lowest thermally conductive material plate 11C in the stacking direction.
ここで、第1のバイメタル板14、第2のバイメタル板15は、それぞれ熱膨張係数が異なる2枚の金属材料層を貼り合わせたものである。
図1、2に示す熱伝導率制御体1において、第1のバイメタル板14は、熱伝導性材料板11Aの側とは反対側に、熱膨張係数が小さい第1の金属材料層14Lを有し、熱伝導性材料板11Aの側に、熱膨張係数が大きい第2の金属材料層14Hを有している。
また、第2のバイメタル板15は、熱伝導性材料板11Cの側に、熱膨張係数が小さい第3の金属材料層15Lを有し、熱伝導性材料板11Cの側とは反対側に、熱膨張係数が大きい第4の金属材料層15Hを有している。
Here, the first bimetal plate 14 and the second bimetal plate 15 are two metal material layers having different coefficients of thermal expansion bonded together.
In the thermal conductivity control body 1 shown in FIGS. 1 and 2, the first bimetal plate 14 has a first metal material layer 14L having a small coefficient of thermal expansion on the side opposite to the side of the thermally conductive material plate 11A. However, a second metal material layer 14H having a large coefficient of thermal expansion is provided on the side of the thermally conductive material plate 11A.
Further, the second bimetal plate 15 has a third metal material layer 15L having a small coefficient of thermal expansion on the side of the thermally conductive material plate 11C, and on the side opposite to the side of the thermally conductive material plate 11C, It has a fourth metal material layer 15H with a large coefficient of thermal expansion.
また、図1、2に示す熱伝導率制御体1においては、3枚の熱伝導性材料板11A、11B、11C、および、第1のバイメタル板14、第2のバイメタル板15は、保持部13によって保持されている。
保持部13は、熱伝導性材料板11A、11B、11Cよりも熱伝導率が小さい材料から構成されており、3枚の熱伝導性材料板11A、11B、11Cは、それぞれ、保持部13によって、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持されている。
In the thermal conductivity control body 1 shown in FIGS. 1 and 2, the three thermally conductive material plates 11A, 11B, 11C, the first bimetal plate 14, and the second bimetal plate 15 are attached to It is held by 13.
The holding part 13 is made of a material whose thermal conductivity is lower than that of the thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C, and the three thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C are , are maintained so that they can change from a separated state to a contact state, and from a contact state to a separated state.
また、第1のバイメタル板14は、保持部13によって、積層方向の最上部の熱伝導性材料板である熱伝導性材料板11Aに対して、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持されており、同様に、第2のバイメタル板15は、保持部13によって、積層方向の最下部の熱伝導性材料板である熱伝導性材料板11Cに対して、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持されている。 Further, the first bimetal plate 14 is moved from a separated state to a contact state and from a contact state to a separated state with respect to the thermally conductive material plate 11A, which is the uppermost thermally conductive material plate in the stacking direction, by the holding portion 13. Similarly, the second bimetal plate 15 is held by the holding portion 13 with respect to the thermally conductive material plate 11C, which is the lowest thermally conductive material plate in the stacking direction. , are maintained so that they can change from a separated state to a contact state, and from a contact state to a separated state.
ここで、図1、2に示す熱伝導率制御体1においては、煩雑となるのを避けるため、3枚の熱伝導性材料板11A、11B、11Cが、それぞれ離間層12を介して積層配置されている形態を示したが、本発明において、熱伝導性材料板の数は、少なくとも2枚あればよく、4枚以上であってもよい。そして、いずれの場合も、複数の熱伝導性材料板は、それぞれ離間層12を介して積層配置されている。 Here, in the thermal conductivity control body 1 shown in FIGS. 1 and 2, three thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C are arranged in a laminated manner with a spacing layer 12 in between, to avoid complications. However, in the present invention, the number of thermally conductive material plates may be at least two, and may be four or more. In either case, the plurality of thermally conductive material plates are arranged in a stacked manner with the spacing layer 12 in between.
なお、通常、離間層12を介して積層配置される熱伝導性材料板の数が多いほど、熱伝導率制御体1の熱伝導率の変化量(すなわち、変化する熱伝導率の最大値と最小値の差)を大きくすることができる。但し、熱伝導性材料板の数が多い場合、熱伝導性材料板の厚みが同じであれば、熱伝導率制御体1の厚みも大きくなる。また構造も複雑になるおそれがある。
それゆえ、離間層12を介して積層配置される熱伝導性材料板の数は、用途等に応じて適宜選択されることになる。用途にもよるが、熱伝導性材料板の好適な枚数として、6枚~10枚を挙げることができる。
例えば、熱伝導性材料板として厚さ1mmの8枚の銅板を用い、0.25mm厚の空気層を離間層12とした場合、熱伝導率制御体1の熱伝導率を、10万倍程度変化させることが可能である。
Note that normally, the larger the number of thermally conductive material plates stacked with the spacing layer 12 in between, the greater the amount of change in the thermal conductivity of the thermal conductivity control body 1 (i.e., the maximum value of the thermal conductivity that changes). (difference between minimum values) can be increased. However, if the number of thermally conductive material plates is large and the thickness of the thermally conductive material plates is the same, the thickness of the thermal conductivity control body 1 will also be large. Moreover, the structure may also become complicated.
Therefore, the number of thermally conductive material plates stacked and arranged with the spacing layer 12 in between is appropriately selected depending on the application and the like. Although it depends on the application, a preferable number of thermally conductive material plates is 6 to 10.
For example, if eight copper plates with a thickness of 1 mm are used as the thermally conductive material plates and an air layer with a thickness of 0.25 mm is used as the separation layer 12, the thermal conductivity of the thermal conductivity control body 1 is increased by about 100,000 times. It is possible to change it.
また、図1、2に示す熱伝導率制御体1においては、保持部13として、3枚の熱伝導性材料板11A、11B、11C、および、第1のバイメタル板14、第2のバイメタル板15を、それぞれの側面で保持する断面がコの字型となる形態の保持部を例示したが、本発明は、これに限定されない。
例えば、図3に示す熱伝導率制御体2の保持部13aのように、離間層12に配置され、熱伝導性材料板およびバイメタル板を、それぞれの互いに対向する面の端部で保持するような形態(いわゆる、スペーサーの形態)であってもよい。
このような形態の場合、離間層12の厚み(すなわち離間距離)は保持部13aの厚みと同じになるため、各バイメタル板と対向する熱伝導性材料板との離間距離、および、積層配置される熱伝導性材料板同士の離間距離を、コントロールしやすいという利点がある。
In addition, in the thermal conductivity control body 1 shown in FIGS. 1 and 2, the holding portion 13 includes three thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C, a first bimetal plate 14, and a second bimetal plate. 15 is illustrated as an example of a holding portion having a U-shaped cross section, which holds the holding portion on each side, but the present invention is not limited to this.
For example, like the holding part 13a of the thermal conductivity control body 2 shown in FIG. (so-called spacer form).
In such a form, the thickness of the spacing layer 12 (that is, the spacing distance) is the same as the thickness of the holding portion 13a, so the spacing distance between each bimetal plate and the opposing thermally conductive material plate and the stacking arrangement are the same. This has the advantage that it is easy to control the distance between the thermally conductive material plates.
また、図4に示す熱伝導率制御体3の保持部13bのように、壁状の形態を有し、保持部13bの側面に設けられた溝部に、各熱伝導性材料板および各バイメタル板のそれぞれ対応する外縁が嵌め込まれるようにして、各熱伝導性材料板および各バイメタル板のそれぞれの端部を保持するような形態であってもよい。
このような形態の場合も、保持部13bは、いわゆるスペーサーの形態の部分を有しているため、上述した保持部13aと同様に、離間層12の厚み(離間距離)をコントロールしやすいという利点がある。
また、保持部13bは、積層方向の最上部から最下部までの各熱伝導性材料板および各バイメタル板を、一つの壁状の形態で保持するため、熱伝導率制御体3を、全体として、より堅牢な構成とすることができる。
Further, like the holding part 13b of the thermal conductivity control body 3 shown in FIG. The respective ends of each thermally conductive material plate and each bimetallic plate may be held by fitting the corresponding outer edges thereof.
In the case of this form as well, since the holding part 13b has a so-called spacer-shaped part, it has the advantage that the thickness (separation distance) of the spacing layer 12 can be easily controlled, similar to the above-mentioned holding part 13a. There is.
In addition, the holding part 13b holds each thermally conductive material plate and each bimetal plate from the top to the bottom in the stacking direction in one wall-like form, so that the thermal conductivity control body 3 as a whole is , a more robust configuration can be achieved.
以下、熱伝導率制御体1を構成する各構成部分について説明する。
(熱伝導性材料板)
熱伝導性材料板11A、11B、11Cは、熱伝導性を有する材料から構成される板状の物質である。本発明において、通常、熱伝導性材料板11A、11B、11Cの熱伝導率は大きい方が好ましい。
用途にもよるが、熱伝導性材料板11A、11B、11Cの熱伝導率としては、例えば、20℃近辺において、80W/(m・K)以上であることが好ましく、200W/(m・K)以上であることが、より好ましく、400W/(m・K)以上であることが、さらに好ましい。
Each component that constitutes the thermal conductivity control body 1 will be explained below.
(Thermal conductive material plate)
The thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C are plate-shaped substances made of a thermally conductive material. In the present invention, it is usually preferable that the thermal conductivity of the thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C is large.
Although it depends on the application, the thermal conductivity of the thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C is preferably 80 W/(m・K) or more at around 20° C., and 200 W/(m・K). ) or more is more preferable, and even more preferably 400 W/(m·K) or more.
また、本発明において、熱伝導性材料板11A、11B、11Cは弾性変形可能なものであり、第1のバイメタル板14や第2のバイメタル板15からの押圧によって変形して、対向する熱伝導性材料板と接触状態になり、第1のバイメタル板14、第2のバイメタル板15による押圧からの解放によって元の形態に復元して、対向する熱伝導性材料板と離間状態になる。
そして、積層配置された熱伝導性材料板11A、11B、11Cは、離間状態で断熱の作用効果を奏することができ、接触状態で伝熱の作用効果を奏することができるものである。
In addition, in the present invention, the thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C are elastically deformable, and are deformed by pressure from the first bimetal plate 14 and the second bimetal plate 15, and the thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C are deformed by pressure from the first bimetal plate 14 and the second bimetal plate 15 to When the first bimetal plate 14 and the second bimetal plate 15 are released from the pressure, the first bimetal plate 14 and the second bimetal plate 15 restore the original shape and become separated from the opposing heat conductive material plate.
The thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C arranged in a laminated manner can provide a heat insulation effect when they are separated from each other, and can provide a heat transfer effect when they are in contact with each other.
本発明においては、熱伝導性材料板11A、11B、11Cとして、金属板を好適に用いることができる。金属板としては、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)等から構成されるもの、及び、これらを含む合金等を挙げることができる。
例えば、20℃近辺において、銅(Cu)の熱伝導率は403W/(m・K)である。
また、アルミニウム(Al)の熱伝導率は236W/(m・K)である。
同様に、金(Au)の熱伝導率は319W/(m・K)、銀(Ag)の熱伝導率は428W/(m・K)、ニッケル(Ni)の熱伝導率は94W/(m・K)、鉄(Fe)の熱伝導率は84W/(m・K)である。
In the present invention, metal plates can be suitably used as the thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C. Examples of metal plates include those made of copper (Cu), aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), nickel (Ni), iron (Fe), and alloys containing these. be able to.
For example, at around 20° C., the thermal conductivity of copper (Cu) is 403 W/(m·K).
Further, the thermal conductivity of aluminum (Al) is 236 W/(m·K).
Similarly, the thermal conductivity of gold (Au) is 319 W/(m・K), the thermal conductivity of silver (Ag) is 428 W/(m・K), and the thermal conductivity of nickel (Ni) is 94 W/(m・K).・K), the thermal conductivity of iron (Fe) is 84 W/(m・K).
また、金属板の厚みとしては、厚みが小さいほど接触状態における伝熱効果が高くなる。なお、金属板の厚みは、大きいほど接触状態に変形させる力も強い力が必要になる。また、厚みが大きいほど熱伝導率制御体1全体の厚みも大きくなるおそれもある。本発明において、好ましい厚みは、用途にもよるが、例えば0.5mm以上2mm以下であり、より好ましくは0.8mm以上1.2mm以下である。 Further, as for the thickness of the metal plate, the smaller the thickness, the higher the heat transfer effect in the contact state. Note that the larger the thickness of the metal plate, the stronger the force required to transform it into a contact state. Further, as the thickness increases, the thickness of the entire thermal conductivity control body 1 may also increase. In the present invention, the preferred thickness is, for example, 0.5 mm or more and 2 mm or less, and more preferably 0.8 mm or more and 1.2 mm or less, although it depends on the application.
(離間層)
離間層12は、離間状態において、互いに対向する熱伝導性材料板の間に介在する層である。また、熱伝導率制御体1において、離間層12は、第1のバイメタル板14と対向する熱伝導性材料板11Aの間、および、第2のバイメタル板15と対向する熱伝導性材料板11Cの間にも介在する。
離間層12は、各バイメタル板の変形や各熱伝導性材料板の変形に際し、これらの変形を阻害せず、各バイメタル板の変形に伴って、各バイメタル板と対向する熱伝導性材料板や、対向する熱伝導性材料板同士は、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能になっている。
離間層12には、物質が存在していても良く、また物質が存在しない真空であってもよい。物質が存在する場合、その物質は熱伝導性材料板よりも熱伝導率が小さい材料から構成される。用途にもよるが、離間層12の熱伝導率としては、例えば、熱伝導性材料板の1/1000以下であることが好ましい。
本発明において、通常、離間層12に存在する物質は空気になる。例えば、20℃近辺において、空気の熱伝導率は0.024W/(m・K)である。
(separation layer)
The spacing layer 12 is a layer interposed between mutually opposing thermally conductive material plates in the separated state. Furthermore, in the thermal conductivity control body 1, the spacing layer 12 is formed between the first bimetal plate 14 and the opposing thermally conductive material plate 11A, and between the thermally conductive material plate 11C facing the second bimetal plate 15. It also intervenes in between.
The spacing layer 12 does not inhibit these deformations when each bimetal plate deforms or each thermally conductive material plate deforms, and as each bimetal plate deforms, the thermally conductive material plate facing each bimetal plate or The opposing thermally conductive material plates can change from a separated state to a contact state, and from a contact state to a separated state.
A substance may be present in the spacing layer 12, or a vacuum state in which no substance is present may be provided. If a material is present, the material is comprised of a material that has a lower thermal conductivity than the thermally conductive material plate. Although it depends on the application, it is preferable that the thermal conductivity of the spacing layer 12 is, for example, 1/1000 or less of that of the thermally conductive material plate.
In the present invention, the substance normally present in the spacing layer 12 is air. For example, at around 20° C., the thermal conductivity of air is 0.024 W/(m·K).
離間層12は、離間状態において、互いに対向する熱伝導性材料板や、各バイメタル板と熱伝導性材料板とを離間するが、その距離(離間距離)は、同じであっても良く、異なっていても良い。また、例えば、互いに対向する熱伝導性材料板において、対向する面の内側と外縁側とで、その距離(離間距離)は、異なっていても良い。
離間層12の厚み(すなわち離間距離)は、第1のバイメタル板14や第2のバイメタル板15の変形によって、各バイメタル板と熱伝導性材料板や、互いに対向する熱伝導性材料板を、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態にすることができる大きさであり、離間状態における熱伝導率制御体1の断熱性と、接触状態における熱伝導率制御体1の伝熱性が目的を満たすように決められる。
離間層12の厚み(すなわち離間距離)としては、積層配置される熱伝導性材料板の材料や厚み等にもよるが、例えば、0.1mm以上0.5mm以下の範囲を挙げることができる。
The spacing layer 12 separates the thermally conductive material plates facing each other and each bimetal plate and the thermally conductive material plates in the separated state, but the distance (separation distance) may be the same or different. You can leave it there. Further, for example, in thermally conductive material plates facing each other, the distance (separation distance) may be different between the inner side and the outer edge side of the facing surfaces.
The thickness of the spacing layer 12 (that is, the spacing distance) is determined by the deformation of the first bimetal plate 14 and the second bimetal plate 15, so that each bimetal plate and the thermally conductive material plate, or the thermally conductive material plates facing each other, The size is such that it can be changed from a separated state to a contact state and from a contact state to a separated state, and the heat insulation property of the thermal conductivity control body 1 in the separated state and the heat conductivity of the thermal conductivity control body 1 in the contact state are determined to meet the purpose.
The thickness of the spacing layer 12 (that is, the spacing distance) depends on the material and thickness of the thermally conductive material plates to be laminated, but for example, it can be in the range of 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.
(保持部)
保持部13(上述した保持部13a、13bも同様)は、互いに対向する熱伝導性材料板を離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持するものである。
また、熱伝導率制御体1において、保持部13は、第1のバイメタル板14や第2のバイメタル板15も保持し、各バイメタル板と対向する熱伝導性材料板とを、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持する。
保持部13は、熱伝導性材料板よりも熱伝導率が小さい材料から構成されており、弾性変形可能なものである。用途にもよるが、保持部13の熱伝導率としては、例えば、熱伝導性材料板の1/100以下であることが好ましい。
保持部13を構成する材料には、各種の樹脂やゴムを用いることができる。例えば、20℃近辺において、エポキシ樹脂の熱伝導率は0.21W/(m・K)である。
保持部13は、セラミックス等の焼結体を含むものであってもよい。例えば、セラミックス等の焼結体を含むことで、熱伝導率を小さくすることができる。
(holding part)
The holding part 13 (the above-mentioned holding parts 13a and 13b are also the same) holds the mutually opposing thermally conductive material plates so that they can be changed from a separated state to a contact state and from a contact state to a separated state.
In the thermal conductivity control body 1, the holding part 13 also holds the first bimetal plate 14 and the second bimetal plate 15, and brings each bimetal plate and the opposing thermally conductive material plate into contact with each other from a separated state. state, and maintains it so that it can change from a contact state to a separation state.
The holding portion 13 is made of a material whose thermal conductivity is lower than that of the thermally conductive material plate, and is elastically deformable. Although it depends on the application, it is preferable that the thermal conductivity of the holding part 13 is, for example, 1/100 or less of that of the thermally conductive material plate.
Various resins and rubbers can be used as the material constituting the holding part 13. For example, at around 20° C., the thermal conductivity of epoxy resin is 0.21 W/(m·K).
The holding portion 13 may include a sintered body such as ceramics. For example, by including a sintered body such as ceramics, the thermal conductivity can be reduced.
(第1のバイメタル板、第2のバイメタル板)
第1のバイメタル板14、第2のバイメタル板15は、それぞれ熱膨張係数が異なる2種の金属材料層を貼り合わせたものである。それゆえ、第1のバイメタル板14、第2のバイメタル板15も熱伝導性材料板11A、11B、11Cと同様に、熱伝導性を有する。
熱伝導率制御体1において、第1のバイメタル板14、第2のバイメタル板15は、変形により、それぞれ対向する熱伝導性材料板を押圧して、互いに対向する熱伝導性材料板を離間状態から接触状態にする。
(First bimetal plate, second bimetal plate)
The first bimetal plate 14 and the second bimetal plate 15 are made by bonding two types of metal material layers each having a different coefficient of thermal expansion. Therefore, the first bimetal plate 14 and the second bimetal plate 15 also have thermal conductivity like the thermally conductive material plates 11A, 11B, and 11C.
In the thermal conductivity control body 1, the first bimetal plate 14 and the second bimetal plate 15 press the opposing thermally conductive material plates by deformation, thereby separating the opposing thermally conductive material plates from each other. to contact state.
ただし、第1のバイメタル板14が対向する熱伝導性材料板11Aと接触する温度範囲と、第2のバイメタル板15が対向する熱伝導性材料板11Cと接触する温度範囲とは、重複する温度範囲を有しつつも、異なる範囲となるように設計されている。
より具体的には、例えば、図1、2に示す熱伝導率制御体1において、第1の温度においては、第1のバイメタル板14が、積層方向の最上部の熱伝導性材料板11Aと離間し、かつ、第2のバイメタル板15が、積層方向の最下部の熱伝導性材料板11Cと接触し、第1の温度よりも高い温度である第2の温度においては、第1のバイメタル板14が熱伝導性材料板11Aと接触し、かつ、第2のバイメタル板15が熱伝導性材料板11Cと接触し、第2の温度よりも高い温度である第3の温度においては、第1のバイメタル板14が熱伝導性材料板11Aと接触し、かつ、第2のバイメタル板15が熱伝導性材料板11Cと離間するように設計されている。
本発明においては、第1のバイメタル板14、第2のバイメタル板15として、このような作用を奏するものであれば、特に制限なく、市販されている各種のものを用いることができ、目的とする温度に応じて、各種のバイメタル板を適宜選択できる。
However, the temperature range in which the first bimetal plate 14 contacts the opposing thermally conductive material plate 11A and the temperature range in which the second bimetal plate 15 contacts the opposing thermally conductive material plate 11C are overlapping temperatures. Although it has a range, it is designed to be a different range.
More specifically, for example, in the thermal conductivity control body 1 shown in FIGS. 1 and 2, at the first temperature, the first bimetal plate 14 is in contact with the uppermost thermally conductive material plate 11A in the stacking direction. The second bimetal plate 15 is spaced apart and comes into contact with the lowest thermally conductive material plate 11C in the stacking direction, and at a second temperature that is higher than the first temperature, the first bimetal plate 15 At the third temperature, where the plate 14 is in contact with the thermally conductive material plate 11A and the second bimetallic plate 15 is in contact with the thermally conductive material plate 11C, the temperature is higher than the second temperature. The first bimetal plate 14 is designed to be in contact with the thermally conductive material plate 11A, and the second bimetal plate 15 is spaced apart from the thermally conductive material plate 11C.
In the present invention, as the first bimetal plate 14 and the second bimetal plate 15, there are no particular restrictions, and any commercially available plates can be used as long as they have the above-mentioned effects. Depending on the temperature to be used, various bimetallic plates can be selected as appropriate.
第1のバイメタル板14や第2のバイメタル板15としては、例えば、鉄(Fe)とニッケル(Ni)の合金に、マンガン(Mn)、クロム(Cr)、銅(Cu)等を添加して2種類の熱膨張率の異なる金属板を作り、圧延で貼り合わせたものを挙げることができる。熱膨張係数が小さい金属材料層として、ニッケル(Ni)36wt%、鉄(Fe)64wt%の合金(インバーと呼ばれる)を用いてもよい。 The first bimetal plate 14 and the second bimetal plate 15 are made by adding manganese (Mn), chromium (Cr), copper (Cu), etc. to an alloy of iron (Fe) and nickel (Ni), for example. An example is one in which two types of metal plates with different coefficients of thermal expansion are made and bonded together by rolling. An alloy (referred to as Invar) of 36 wt% nickel (Ni) and 64 wt% iron (Fe) may be used as the metal material layer having a small coefficient of thermal expansion.
(熱伝導率制御体の作用効果)
次に、図5~図7を用いて、熱伝導率制御体1の作用および効果について説明する。
ここで、図5および図6は、図2に示す熱伝導率制御体の作用について示す図であり、図7は図2に示す熱伝導率制御体における温度と熱伝導率の関係について示す図である。
なお、図5(a)は図2と同じであり、上記の第1の温度における熱伝導率制御体1の状態を示す。図5(b)は、上記の第2の温度における熱伝導率制御体1の状態を示す。また、図6(a)は図5(b)と同じであり、上記の第2の温度における熱伝導率制御体1の状態を示す。図6(b)は、上記の第3の温度における熱伝導率制御体1の状態を示す。
(Effects of thermal conductivity control body)
Next, the functions and effects of the thermal conductivity control body 1 will be explained using FIGS. 5 to 7.
Here, FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the action of the thermal conductivity control body shown in FIG. 2, and FIG. 7 is a diagram showing the relationship between temperature and thermal conductivity in the thermal conductivity control body shown in FIG. It is.
Note that FIG. 5(a) is the same as FIG. 2 and shows the state of the thermal conductivity control body 1 at the above-mentioned first temperature. FIG. 5(b) shows the state of the thermal conductivity control body 1 at the second temperature. Moreover, FIG. 6(a) is the same as FIG. 5(b), and shows the state of the thermal conductivity control body 1 at the above-mentioned second temperature. FIG. 6(b) shows the state of the thermal conductivity control body 1 at the third temperature.
なお、図5(a)から図5(b)への熱伝導率制御体1の変形、および、図6(a)から図6(b)への熱伝導率制御体1の変形に伴って、厳密には、保持部13も変形するが、煩雑となるのを避けるため、保持部13の変形については説明および図示を省略している。 In addition, with the deformation of the thermal conductivity control body 1 from FIG. 5(a) to FIG. 5(b) and the deformation of the thermal conductivity control body 1 from FIG. 6(a) to FIG. 6(b), Strictly speaking, the holding part 13 also deforms, but to avoid complication, description and illustration of the deformation of the holding part 13 are omitted.
ここではまず、図5を用いて、第1の温度から第2の温度に温度が上昇する場合の熱伝導率制御体1の作用および効果について説明する。 First, with reference to FIG. 5, the action and effect of the thermal conductivity control body 1 when the temperature rises from the first temperature to the second temperature will be described.
図5(a)に示す状態、すなわち、上記の第1の温度における熱伝導率制御体1の状態において、第1のバイメタル板14と対向する熱伝導性材料板11A、および、熱伝導性材料板11Aと熱伝導性材料板11Bは、それぞれ、離間状態になっている。
一方、第2のバイメタル板15は上側に凸型になっており、最下部の熱伝導性材料板11Cと接触状態になっている。さらに、最下部の熱伝導性材料板11Cも、第2のバイメタル板15によって押圧されて上側に凸型になっており、最下部から2番目に位置する熱伝導性材料板11Bと接触状態になっている。
In the state shown in FIG. 5(a), that is, in the state of the thermal conductivity control body 1 at the above-mentioned first temperature, the thermally conductive material plate 11A facing the first bimetallic plate 14 and the thermally conductive material The plate 11A and the thermally conductive material plate 11B are each in a separated state.
On the other hand, the second bimetal plate 15 has an upwardly convex shape and is in contact with the lowest thermally conductive material plate 11C. Furthermore, the lowest thermally conductive material plate 11C is also pressed by the second bimetal plate 15 to have an upwardly convex shape, and is in contact with the thermally conductive material plate 11B located second from the lowest. It has become.
ここで、図5(a)に示す熱伝導率制御体1が有している第1のバイメタル板14は、熱伝導性材料板11Aの側とは反対側に、熱膨張係数が小さい第1の金属材料層14Lを有し、熱伝導性材料板11Aの側に、熱膨張係数が大きい第2の金属材料層14Hを有している。
それゆえ、第1のバイメタル板14の温度が、第1の温度から第2の温度に上がると、熱膨張係数が大きい第2の金属材料層14Hが、熱膨張係数が小さい第1の金属材料層14Lよりも膨張し、第1のバイメタル板14は、図5(b)に示すように下側に凸型となるように変形して、最上部の熱伝導性材料板11Aと接触する。
そして、最上部の熱伝導性材料板11Aも、第1のバイメタル板14の変形によって押圧されて下側に凸型となるように変形して、最上部から2番目に位置する熱伝導性材料板11Bと接触する。
Here, the first bimetal plate 14 included in the thermal conductivity control body 1 shown in FIG. A second metal material layer 14H having a large coefficient of thermal expansion is provided on the side of the thermally conductive material plate 11A.
Therefore, when the temperature of the first bimetal plate 14 rises from the first temperature to the second temperature, the second metal material layer 14H having a large coefficient of thermal expansion changes to the first metal material layer 14H having a small coefficient of thermal expansion. Expanding more than the layer 14L, the first bimetal plate 14 is deformed to be convex downward as shown in FIG. 5(b), and comes into contact with the uppermost thermally conductive material plate 11A.
Then, the uppermost thermally conductive material plate 11A is also pressed by the deformation of the first bimetallic plate 14 and deforms into a downwardly convex shape, and the thermally conductive material plate 11A located second from the uppermost It comes into contact with the plate 11B.
一方、第2のバイメタル板15は、熱伝導性材料板11Cの側に、熱膨張係数が小さい第3の金属材料層15Lを有し、熱伝導性材料板11Cの側とは反対側に、熱膨張係数が大きい第4の金属材料層15Hを有しているため、第1の温度から第2の温度に温度が上がると、図5(a)に示す状態(すなわち、第1の温度における状態)よりも、上側に凸型の形態が平らになってきてはいるものの、図5(b)に示す状態(すなわち、第2の温度における状態)においては、まだ、最下部の熱伝導性材料板11Cと接触状態を保っている。そして、最下部の熱伝導性材料板11Cも、最下部から2番目に位置する熱伝導性材料板11Bと接触状態を保っている。 On the other hand, the second bimetal plate 15 has a third metal material layer 15L with a small coefficient of thermal expansion on the side of the thermally conductive material plate 11C, and on the opposite side to the side of the thermally conductive material plate 11C. Since the fourth metal material layer 15H has a large coefficient of thermal expansion, when the temperature rises from the first temperature to the second temperature, the state shown in FIG. Although the convex shape on the upper side has become flatter than in the state shown in FIG. It maintains a contact state with the material plate 11C. The lowest thermally conductive material plate 11C also maintains contact with the second thermally conductive material plate 11B from the lowest position.
このようにして、熱伝導率制御体1の第1のバイメタル板14、熱伝導性材料板11A、熱伝導性材料板11B、熱伝導性材料板11C、および第2のバイメタル板15が、図5(b)に示すように接触状態になる。それゆえ、この図5(b)に示す熱伝導率制御体1は、図5(a)に示す熱伝導率制御体1よりも熱伝導率が大きいことになる。 In this way, the first bimetallic plate 14, the thermally conductive material plate 11A, the thermally conductive material plate 11B, the thermally conductive material plate 11C, and the second bimetallic plate 15 of the thermal conductivity control body 1 are A contact state is established as shown in 5(b). Therefore, the thermal conductivity control body 1 shown in FIG. 5(b) has a higher thermal conductivity than the thermal conductivity control body 1 shown in FIG. 5(a).
次に、図6を用いて、第2の温度から第3の温度に温度が上昇する場合の熱伝導率制御体1の作用および効果について説明する。 Next, the operation and effect of the thermal conductivity control body 1 when the temperature rises from the second temperature to the third temperature will be explained using FIG. 6.
上記のように、第1のバイメタル板14は、熱伝導性材料板11Aの側とは反対側に、熱膨張係数が小さい第1の金属材料層14Lを有し、熱伝導性材料板11Aの側に、熱膨張係数が大きい第2の金属材料層14Hを有している。
それゆえ、第2の温度から第3の温度に温度が上がると、第1のバイメタル板14は、図6(a)に示す状態(すなわち、第2の温度における状態)よりも下側に凸型の形態になり、最上部の熱伝導性材料板11Aとの接触面積がより増える。そして、最上部の熱伝導性材料板11Aも、第1のバイメタル板14の変形によって押圧されてより下側に凸型となるように変形して、最上部から2番目に位置する熱伝導性材料板11Bとの接触面積が増えることになる。
As described above, the first bimetal plate 14 has the first metal material layer 14L having a small coefficient of thermal expansion on the side opposite to the side of the thermally conductive material plate 11A, and A second metal material layer 14H having a large coefficient of thermal expansion is provided on the side.
Therefore, when the temperature rises from the second temperature to the third temperature, the first bimetal plate 14 protrudes lower than the state shown in FIG. 6(a) (that is, the state at the second temperature). It takes on the form of a mold, and the contact area with the uppermost thermally conductive material plate 11A increases. Then, the uppermost thermally conductive material plate 11A is also pressed by the deformation of the first bimetallic plate 14 and deforms to become more convex downward, and the thermally conductive material plate 11A located second from the uppermost The contact area with the material plate 11B will increase.
一方、第2のバイメタル板15は、上記のように、熱伝導性材料板11Cの側に、熱膨張係数が小さい第3の金属材料層15Lを有し、熱伝導性材料板11Cの側とは反対側に、熱膨張係数が大きい第4の金属材料層15Hを有しているため、第2の温度から第3の温度に温度が上がると、図6(a)に示す状態(すなわち、第2の温度における状態)よりも、上側に凸型の形態が平らになり(図示はしないが、用いる金属材料層によっては、さらに変形して下側に凸型の形態にもなり得る)、図6(b)に示す状態(すなわち、第3の温度における状態)においては、最下部の熱伝導性材料板11Cと離間状態になる。そして、最下部の熱伝導性材料板11Cも、第2のバイメタル板15からの押圧が無くなるため、最下部から2番目に位置する熱伝導性材料板11Bと離間状態になる。 On the other hand, as described above, the second bimetal plate 15 has the third metal material layer 15L having a small coefficient of thermal expansion on the side of the thermally conductive material plate 11C, and has the third metal material layer 15L on the side of the thermally conductive material plate 11C. has a fourth metal material layer 15H with a large coefficient of thermal expansion on the opposite side, so when the temperature rises from the second temperature to the third temperature, the state shown in FIG. 6(a) (i.e., (the state at the second temperature), the upwardly convex form becomes flat (although not shown, depending on the metal material layer used, it may further deform and become a downwardly convex form), In the state shown in FIG. 6(b) (that is, the state at the third temperature), it is separated from the lowest thermally conductive material plate 11C. Then, since the lowermost thermally conductive material plate 11C is no longer pressed by the second bimetal plate 15, it is separated from the thermally conductive material plate 11B located second from the lowest.
このようにして、図6(b)に示す状態、すなわち、上記の第3の温度における熱伝導率制御体1の状態において、第2のバイメタル板15と対向する熱伝導性材料板11C、および、熱伝導性材料板11Cと熱伝導性材料板11Bは、それぞれ、離間状態になる。それゆえ、この図6(b)に示す熱伝導率制御体1は、図6(a)に示す熱伝導率制御体1よりも熱伝導率が小さいことになる。 In this way, in the state shown in FIG. 6(b), that is, in the state of the thermal conductivity control body 1 at the third temperature, the thermally conductive material plate 11C facing the second bimetal plate 15, and , the thermally conductive material plate 11C and the thermally conductive material plate 11B are each in a separated state. Therefore, the thermal conductivity control body 1 shown in FIG. 6(b) has a lower thermal conductivity than the thermal conductivity control body 1 shown in FIG. 6(a).
上記のように、熱伝導率制御体1は、温度に応じて熱伝導率を変化させることができる。すなわち、熱伝導率制御体1においては、温度に応じて、断熱状態から伝熱状態とすることや、伝熱状態から断熱状態とすることができる。
より詳しくは、熱伝導率制御体1においては、第1の温度から第2の温度に温度が上昇する際には、その熱伝導率を小さな値から大きな値に変化させることができ、さらに、第2の温度から第3の温度に温度が上昇する際には、その熱伝導率を大きな値から小さな値に変化させることができる。
As described above, the thermal conductivity control body 1 can change the thermal conductivity depending on the temperature. That is, the thermal conductivity control body 1 can change from an adiabatic state to a heat transfer state, or from a heat transfer state to an adiabatic state, depending on the temperature.
More specifically, in the thermal conductivity control body 1, when the temperature rises from the first temperature to the second temperature, the thermal conductivity can be changed from a small value to a large value, and further, When the temperature increases from the second temperature to the third temperature, the thermal conductivity can be changed from a large value to a small value.
図7は、熱伝導率制御体1における温度と熱伝導率の関係を示す図である。図7に示すように、熱伝導率制御体1においては、低い温度T1(第1の温度)では、熱伝導率制御体1の熱伝導率は小さい値(K1)であるが、目的とする温度T2(第2の温度)では、熱伝導率制御体1の熱伝導率は大きい値(K2)になり、さらに高い温度T3(第3の温度)では、再び熱伝導率制御体1の熱伝導率は小さい値(K1)になる。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between temperature and thermal conductivity in the thermal conductivity control body 1. As shown in FIG. 7, in the thermal conductivity control body 1, the thermal conductivity of the thermal conductivity control body 1 is a small value (K1) at a low temperature T1 (first temperature); At temperature T2 (second temperature), the thermal conductivity of the thermal conductivity control body 1 becomes a large value (K2), and at an even higher temperature T3 (third temperature), the thermal conductivity of the thermal conductivity control body 1 increases again. The conductivity becomes a small value (K1).
それゆえ、例えば、熱伝導率制御体1を備える隔壁においては、該隔壁を介して温度に応じて熱移動を制御することができる。また、熱伝導率制御体1を備える構造物においては、温度に応じて構造物の内部空間と外部との熱移動を制御することができる。
そして、熱伝導率制御体1で隔てられた物質間の熱移動を制御することで、別途エネルギー供給等を要することなく、一方の物質の温度を、一定温度以上に維持することができる。
Therefore, for example, in a partition wall including the thermal conductivity control body 1, heat transfer can be controlled depending on the temperature via the partition wall. Furthermore, in a structure including the thermal conductivity control body 1, heat transfer between the internal space and the outside of the structure can be controlled depending on the temperature.
By controlling heat transfer between the substances separated by the thermal conductivity control body 1, the temperature of one substance can be maintained at a certain temperature or higher without requiring a separate energy supply or the like.
例えば、隔壁を介して外部と隔てられた内部空間を有する構造物において、該隔壁の少なくとも一部に、熱伝導率制御体1が設けられている場合、構造物の外部の温度が第1の温度から第3の温度(若しくは第3の温度から第1の温度)に変化しても、構造物の内部空間の温度を一定の温度(第2の温度)に維持することができる。 For example, in a structure having an internal space separated from the outside via a partition wall, when the thermal conductivity control body 1 is provided in at least a part of the partition wall, the temperature outside the structure is Even when the temperature changes from the third temperature to the third temperature (or from the third temperature to the first temperature), the temperature of the internal space of the structure can be maintained at a constant temperature (second temperature).
それゆえ、例えば、砂漠のように1日の寒暖差が大きい場所であっても、熱伝導率制御体1を備える構造物においては、朝から昼にかけては、伝熱状態になって温かい外気の温度を内部空間に取り込み、以降の高温時や冷温時には、断熱状態になって冷房や暖房等のエネルギー消費無しで内部空間の温度を一定温度に維持することができる。 Therefore, even in a place where there is a large difference in temperature during the day, such as a desert, for example, a structure equipped with the thermal conductivity control body 1 will be in a heat transfer state from morning to noon, and the warm outside air will be transferred. Temperature is taken into the internal space, and when the temperature is subsequently high or cold, it becomes an insulated state and can maintain the temperature of the internal space at a constant temperature without consuming energy for cooling or heating.
(隔壁および構造物)
図8は、本発明に係る隔壁の一例を示す断面図である。図8に示すように、隔壁20は、熱伝導率制御体1と、熱伝導率制御体1が有する熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する材料から構成される断熱部21と、を備えている。
(bulkheads and structures)
FIG. 8 is a sectional view showing an example of a partition wall according to the present invention. As shown in FIG. 8, the partition wall 20 includes a thermal conductivity control body 1 and a heat insulating portion 21 made of a material having a thermal conductivity lower than that of the thermal conductivity control body 1. ing.
また、図9は、本発明に係る構造物の構成例を示す断面図である。例えば、図9(a)に示すように、構造物30Aは、隔壁を介して外部と隔てられた内部空間を有する構造物であって、隔壁の少なくとも一部に、熱伝導率制御体1が設けられている。
ここで、構造物30Aを構成する隔壁は、図8に示す隔壁20であってもよい。すなわち、構造物30Aを構成する隔壁は、熱伝導率制御体1と、熱伝導率制御体1が有する熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する材料から構成される断熱部21と、を備えていてもよい。
なお、図9(a)に示す例においては、熱伝導率制御体1は1箇所に設けられているが、これに限らず複数箇所に設けられていても良い。また、図示は省略するが、構造物30Aを構成する隔壁は、その全てが熱伝導率制御体1で構成されていてもよい。
Moreover, FIG. 9 is a sectional view showing an example of the structure of the structure according to the present invention. For example, as shown in FIG. 9(a), the structure 30A is a structure having an internal space separated from the outside via a partition, and the thermal conductivity control body 1 is provided in at least a part of the partition. It is provided.
Here, the partition wall configuring the structure 30A may be the partition wall 20 shown in FIG. 8. That is, the partition wall constituting the structure 30A includes a thermal conductivity control body 1 and a heat insulating portion 21 made of a material having a thermal conductivity lower than that of the thermal conductivity control body 1. You can leave it there.
In the example shown in FIG. 9(a), the thermal conductivity control body 1 is provided at one location, but the thermal conductivity control body 1 is not limited to this and may be provided at multiple locations. Further, although not shown, all of the partition walls forming the structure 30A may be formed of the thermal conductivity control body 1.
本発明に係る構造物は、隔壁を介して外部と隔てられた内部空間を有することができる立体形状であればよい。例えば、円柱形状や、円錐形状とすることもできる。その他にも、角錐形状、円錐台形状、球体形状や、各種多面体形状、および、各種の平面および曲面から構成される立体形状とすることもできる。 The structure according to the present invention may have any three-dimensional shape as long as it can have an internal space separated from the outside via a partition wall. For example, it can also have a cylindrical shape or a conical shape. In addition, the shape may be a pyramidal shape, a truncated cone shape, a spherical shape, various polyhedral shapes, or a three-dimensional shape composed of various flat surfaces and curved surfaces.
ここで、本発明に係る構造物は、最小限の構成として、隔壁と内部空間とを有するものであって、これらに加えて他の構成を備えていてもよい。例えば、図9(b)に示す構造物30Bのように、本体部32と開閉部31を備えていてもよい。開閉部31を備えることにより、この開閉部31から構造物30Bの内部空間に物を入れたり、逆に、内部空間から物を出したりできる。 Here, the structure according to the present invention has a partition wall and an internal space as a minimum configuration, and may include other configurations in addition to these. For example, a structure 30B shown in FIG. 9(b) may include a main body portion 32 and an opening/closing portion 31. By providing the opening/closing part 31, it is possible to put things into the internal space of the structure 30B through the opening/closing part 31, or to take things out from the internal space.
構造物30Bの大きさも特に限定は無く、例えば、その高さは数ミリメートル程度でもよく、数百メートル程度の大きさであってもよい。構造物30Bの例としては、例えば、各種筐体、各種容器、各種機体、各種建物等である。 There is no particular limitation on the size of the structure 30B, and for example, the height may be on the order of several millimeters or on the order of several hundred meters. Examples of the structures 30B include various housings, various containers, various aircraft bodies, and various buildings.
図10は、本発明に係る隔壁の作用について示す図である。
上記のように、熱伝導率制御体1を備える隔壁20においては、温度に応じて、この隔壁20を介する熱移動を制御することができる。
例えば、上記の第1の温度において、熱伝導率制御体1は、図5(a)に示すように、第1のバイメタル板14と対向する熱伝導性材料板11A、および、熱伝導性材料板11Aと熱伝導性材料板11Bは、それぞれ、離間状態になっており、図7に示すように、熱伝導率制御体1の熱伝導率は小さい値(K1)である。すなわち、上記の第1の温度において、熱伝導率制御体1は断熱の作用効果を奏することになる。
それゆえ、図10(a)に示すように、上記の第1の温度においては、熱伝導率制御体1を備える隔壁20は、この隔壁20を介した外側と内側の熱移動を遮断若しくは抑制するように作用する。
FIG. 10 is a diagram showing the function of the partition wall according to the present invention.
As described above, in the partition wall 20 provided with the thermal conductivity control body 1, heat transfer through the partition wall 20 can be controlled depending on the temperature.
For example, at the above-mentioned first temperature, the thermal conductivity control body 1 includes a thermally conductive material plate 11A facing the first bimetallic plate 14, and a thermally conductive material plate 11A, as shown in FIG. 5(a). The plate 11A and the thermally conductive material plate 11B are each in a separated state, and as shown in FIG. 7, the thermal conductivity of the thermal conductivity control body 1 is a small value (K1). That is, at the above-mentioned first temperature, the thermal conductivity control body 1 exhibits the effect of heat insulation.
Therefore, as shown in FIG. 10(a), at the above-mentioned first temperature, the partition wall 20 provided with the thermal conductivity control body 1 blocks or suppresses heat transfer between the outside and the inside via the partition wall 20. It acts like this.
一方、上記の第2の温度において、熱伝導率制御体1は、図5(b)若しくは図6(a)に示すように、第1のバイメタル板14、熱伝導性材料板11A、熱伝導性材料板11B、熱伝導性材料板11C、および第2のバイメタル板15が、接触状態になっており、図7に示すように、熱伝導率制御体1の熱伝導率は大きい値(K2)になる。すなわち、上記の第2の温度において、熱伝導率制御体1は伝熱の作用効果を奏することになる。
それゆえ、図10(b)に示すように、上記の第2の温度において、熱伝導率制御体1を備える隔壁20は、この隔壁20を介して、外側から内側への熱移動を促進するように作用する。
On the other hand, at the above-mentioned second temperature, the thermal conductivity control body 1 includes the first bimetal plate 14, the thermally conductive material plate 11A, the thermally conductive The thermally conductive material plate 11B, the thermally conductive material plate 11C, and the second bimetallic plate 15 are in contact with each other, and as shown in FIG. )become. That is, at the above second temperature, the thermal conductivity control body 1 exhibits the effect of heat transfer.
Therefore, as shown in FIG. 10(b), at the second temperature, the partition wall 20 provided with the thermal conductivity control body 1 promotes heat transfer from the outside to the inside through the partition wall 20. It works like this.
さらに、上記の第3の温度において、熱伝導率制御体1は、図6(b)に示すように、第2のバイメタル板15と対向する熱伝導性材料板11C、および、熱伝導性材料板11Cと熱伝導性材料板11Bは、それぞれ、離間状態になり、図7に示すように、熱伝導率制御体1の熱伝導率は小さい値(K1)になる。すなわち、上記の第3の温度において、熱伝導率制御体1は断熱の作用効果を奏することになる。
それゆえ、図10(c)に示すように、上記の第3の温度において、熱伝導率制御体1を備える隔壁20は、この隔壁20を介した外側と内側の熱移動を遮断若しくは抑制するように作用する。
Further, at the third temperature, the thermal conductivity control body 1 includes a thermally conductive material plate 11C facing the second bimetallic plate 15, and a thermally conductive material plate 11C facing the second bimetallic plate 15, as shown in FIG. The plate 11C and the thermally conductive material plate 11B are separated from each other, and as shown in FIG. 7, the thermal conductivity of the thermal conductivity control body 1 becomes a small value (K1). That is, at the third temperature described above, the thermal conductivity control body 1 exhibits the effect of heat insulation.
Therefore, as shown in FIG. 10(c), at the third temperature, the partition wall 20 provided with the thermal conductivity control body 1 blocks or suppresses heat transfer between the outside and the inside via the partition wall 20. It works like this.
上記のように、熱伝導率制御体1を備える隔壁20においては、この隔壁20を介して温度に応じて熱移動を制御することができる。また、隔壁20から構成される構造物においては、温度に応じて構造物の内部空間と外部との熱移動を制御することができる。
そして、熱伝導率制御体1で隔てられた物質間の熱移動を制御することで、別途エネルギー供給等を要することなく、一方の物質の温度を、一定温度以上に維持することができる。
例えば、隔壁20を介して外部と隔てられた内部空間を有する構造物において、構造物の外部の温度が第1の温度から第3の温度(若しくは第3の温度から第1の温度)に変化しても、構造物の内部空間の温度を一定の温度(第2の温度)に維持することができる。
As described above, in the partition wall 20 provided with the thermal conductivity control body 1, heat transfer can be controlled via the partition wall 20 according to the temperature. Furthermore, in a structure constituted by the partition wall 20, heat transfer between the internal space and the outside of the structure can be controlled depending on the temperature.
By controlling heat transfer between the substances separated by the thermal conductivity control body 1, the temperature of one substance can be maintained at a certain temperature or higher without requiring a separate energy supply or the like.
For example, in a structure having an internal space separated from the outside via a partition wall 20, the temperature outside the structure changes from a first temperature to a third temperature (or from the third temperature to the first temperature). The temperature of the internal space of the structure can be maintained at a constant temperature (second temperature).
<第2の実施形態>
(熱伝導率制御体)
次に、図11~図13を用いて、本発明に係る熱伝導率制御体の第2の実施形態について説明する。
ここで、図11は、本発明に係る熱伝導率制御体の第2の実施形態の一例を示す平面図であり、図12は、本発明に係る熱伝導率制御体の第2の実施形態の変形例1を示す平面図であり、図13は、本発明に係る熱伝導率制御体の第2の実施形態の変形例2を示す平面図である。
<Second embodiment>
(Thermal conductivity control body)
Next, a second embodiment of the thermal conductivity control body according to the present invention will be described using FIGS. 11 to 13.
Here, FIG. 11 is a plan view showing an example of the second embodiment of the thermal conductivity control body according to the present invention, and FIG. 12 is a plan view showing an example of the second embodiment of the thermal conductivity control body according to the present invention. FIG. 13 is a plan view showing a modification 1 of the second embodiment of the thermal conductivity control body according to the present invention.
上述した熱伝導率制御体1においては、熱伝導性材料板11A、11B、11Cの積層方向の最上部の上側に、第1のバイメタル板14が1個配置されており、熱伝導性材料板11A、11B、11Cの積層方向の最下部の下側に、第2のバイメタル板15が1個配置されている形態を例示したが、本発明は、これに限定されず、バイメタル板は、熱伝導性材料板に対して複数配置されていてもよい。 In the thermal conductivity control body 1 described above, one first bimetal plate 14 is arranged above the top of the thermal conductive material plates 11A, 11B, and 11C in the stacking direction, and the thermal conductive material plates Although the embodiment in which one second bimetal plate 15 is disposed below the lowest part in the stacking direction of 11A, 11B, and 11C is illustrated, the present invention is not limited to this, and the bimetal plate is A plurality of them may be arranged on the conductive material plate.
例えば、図11に示す熱伝導率制御体50においては、第1のバイメタル板52が、熱伝導性材料板51に対して6個配置されている。なお、図11においては、煩雑となるのを避けるため、第1のバイメタル板52を保持する保持部等の記載を省略している。
ここで、熱伝導性材料板51は、熱伝導率制御体50において、複数の熱伝導性材料板の積層方向の最上部の熱伝導性材料板に相当する。
また、図示はしないが、6個ある第1のバイメタル板52のそれぞれと一対となる第2のバイメタル板が、複数の熱伝導性材料板の積層方向の最下部の熱伝導性材料板に対して6個配置されている。
例えば、熱伝導性材料板51の上側から見た場合に、一対となる第1のバイメタル板52と第2のバイメタル板とは、各々が重なるように配置されている。
なお、一対となる第1のバイメタル板52と第2のバイメタル板とは、熱伝導性材料板51の上側から見た場合に、少なくとも部分的に重なっているか、または、一対となる第1のバイメタル板52と第2のバイメタル板のどちらか一方が他方を包含している形態であっても良い。
このような配置関係であれば、一対となる第1のバイメタル板52と第2のバイメタル板とは、上記の第1の実施形態の熱伝導率制御体1における第1のバイメタル板52と第2のバイメタル板と同様に、熱伝導性材料板を挟んで温度に応じて熱伝導率を変化させることができる。
For example, in the thermal conductivity control body 50 shown in FIG. 11, six first bimetal plates 52 are arranged with respect to the thermally conductive material plate 51. In addition, in FIG. 11, to avoid complication, the illustration of the holding part that holds the first bimetal plate 52, etc. is omitted.
Here, the thermally conductive material plate 51 corresponds to the uppermost thermally conductive material plate in the stacking direction of the plurality of thermally conductive material plates in the thermal conductivity control body 50.
Although not shown, a second bimetal plate that is paired with each of the six first bimetal plates 52 is connected to the lowest thermally conductive material plate in the stacking direction of the plurality of thermally conductive material plates. There are 6 pieces arranged.
For example, when viewed from above the thermally conductive material plate 51, the pair of first bimetal plate 52 and second bimetal plate are arranged so as to overlap each other.
Note that the pair of first bimetal plate 52 and second bimetal plate at least partially overlap when viewed from above the thermally conductive material plate 51, or the pair of first bimetal plate 52 and second bimetal plate Either the bimetal plate 52 or the second bimetal plate may include the other.
With such an arrangement relationship, the first bimetal plate 52 and the second bimetal plate forming a pair are similar to the first bimetal plate 52 and the second bimetal plate in the thermal conductivity control body 1 of the first embodiment described above. Similar to the bimetal plate No. 2, the thermal conductivity can be changed depending on the temperature by sandwiching the thermally conductive material plate.
そして、このように一対となる第1のバイメタル板と第2のバイメタル板を熱伝導性材料板に対して複数配置することで、熱伝導性材料板が大面積となる場合にも、熱伝導性材料板の全域で温度に応じて熱伝導率を変化させることができる。 By arranging a plurality of pairs of the first bimetal plate and the second bimetal plate on the thermally conductive material plate in this way, even when the thermally conductive material plate has a large area, thermal conductivity can be improved. Thermal conductivity can be changed depending on the temperature over the entire area of the flexible material plate.
なお、図11に示す熱伝導率制御体50においては、第1のバイメタル板52が、積層方向の最上部の熱伝導性材料板51に対して6個配置されている形態を示したが、本実施形態において、第1のバイメタル板52の数は、2個以上あればよく、6個より多くてもよい。その個数や配置個所は、目的に応じて適宜選択される。
この場合、第2のバイメタル板も、一対となる第1のバイメタル板に合わせて個数や配置個所が決められる。
In the thermal conductivity control body 50 shown in FIG. 11, six first bimetal plates 52 are arranged with respect to the uppermost thermally conductive material plate 51 in the stacking direction, but In this embodiment, the number of first bimetal plates 52 may be two or more, and may be more than six. The number and placement locations are appropriately selected depending on the purpose.
In this case, the number and location of the second bimetal plates are also determined in accordance with the pair of first bimetal plates.
(変形例1)
本実施形態において、熱伝導性材料板に対して複数配置される各バイメタル板は、同一の構成のものに限定されない。
例えば、熱伝導性材料板に対して複数配置される各バイメタル板は、それぞれ異なる材料から構成されているものであってもよい。すなわち、熱伝導性材料板に対して複数配置される各バイメタル板は、それぞれ熱膨張係数が異なる金属材料層から構成されているものであってもよい。
例えば、図12に示す熱伝導率制御体60においては、3種類の第1のバイメタル板62A、62B、62Cが、積層方向の最上部の熱伝導性材料板61に対して配置されている。
(Modification 1)
In this embodiment, the plurality of bimetal plates arranged on the thermally conductive material plate are not limited to having the same configuration.
For example, a plurality of bimetal plates arranged on the heat conductive material plate may be made of different materials. That is, each of the plurality of bimetal plates arranged on the thermally conductive material plate may be composed of metal material layers each having a different coefficient of thermal expansion.
For example, in the thermal conductivity control body 60 shown in FIG. 12, three types of first bimetal plates 62A, 62B, and 62C are arranged with respect to the uppermost thermally conductive material plate 61 in the stacking direction.
なお、図示はしないが、本変形例においても、第1のバイメタル板62A、62B、62Cのそれぞれと一対となる第2のバイメタル板が、積層方向の最下部の熱伝導性材料板に対して、所定の個所に配置されている。
そして、これら第2のバイメタル板も、それぞれ熱膨張係数が異なる金属材料層から構成されているものであってもよい。例えば、複数配置されている第2のバイメタル板のうち、少なくとも1つの第2のバイメタル板が、他の第2のバイメタル板とは異なる材料から構成されていてもよい。
Although not shown in the drawings, also in this modification, the second bimetal plates that are paired with each of the first bimetal plates 62A, 62B, and 62C are in contact with the lowest thermally conductive material plate in the stacking direction. , placed at a predetermined location.
These second bimetal plates may also be composed of metal material layers having different coefficients of thermal expansion. For example, among the plurality of second bimetal plates arranged, at least one second bimetal plate may be made of a different material from the other second bimetal plates.
このように異なる材料から構成されているバイメタル板を熱伝導性材料板61に対して複数配置することで、熱伝導性材料板61の各域で、異なる温度に応じて熱伝導率を変化させることができる。
例えば、図12に示す熱伝導率制御体60において、第1のバイメタル板62Aが配置されている領域では、より低温で断熱状態から伝熱状態とすることができ、第1のバイメタル板62Cが配置されている領域では、より高温で断熱状態から伝熱状態とすることができる。
By arranging a plurality of bimetal plates made of different materials on the thermally conductive material plate 61 in this way, the thermal conductivity can be changed in each region of the thermally conductive material plate 61 according to different temperatures. be able to.
For example, in the thermal conductivity control body 60 shown in FIG. 12, the region where the first bimetal plate 62A is arranged can be changed from an adiabatic state to a heat transfer state at a lower temperature, and the first bimetal plate 62C is In the region where it is located, it is possible to change from an adiabatic state to a heat conductive state at a higher temperature.
なお、図12に示す熱伝導率制御体60においては、3種類の第1のバイメタル板62A、62B、62Cが、積層方向の最上部の熱伝導性材料板61に対して合計6個配置されている形態を示したが、本変形例においては、これに限定されない。
例えば、複数配置されている各バイメタル板のうち、少なくとも1つのバイメタル板が、他のバイメタル板とは異なる材料から構成されていればよい。また、各バイメタル板の数は、2個以上あればよく、6個より多くてもよい。その個数や配置個所は、目的に応じて適宜選択される。
In the thermal conductivity control body 60 shown in FIG. 12, a total of six first bimetal plates 62A, 62B, and 62C of three types are arranged with respect to the uppermost thermally conductive material plate 61 in the stacking direction. However, this modification is not limited to this.
For example, it is sufficient that at least one of the plurality of bimetal plates arranged is made of a different material from the other bimetal plates. Further, the number of each bimetal plate may be two or more, and may be more than six. The number and placement locations are appropriately selected depending on the purpose.
(変形例2)
また本実施形態においては、熱伝導性材料板に対して複数配置される各バイメタル板は、同一サイズのものに限定されることもない。
例えば、図13に示す熱伝導率制御体70においては、大きさ(面積)が異なる3種類の第1のバイメタル板72A、72B、72Cが、積層方向の最上部の熱伝導性材料板71に対して配置されている。
(Modification 2)
Further, in this embodiment, the plurality of bimetal plates arranged on the thermally conductive material plate are not limited to the same size.
For example, in the thermal conductivity control body 70 shown in FIG. 13, three types of first bimetal plates 72A, 72B, and 72C having different sizes (areas) are placed on the uppermost thermally conductive material plate 71 in the stacking direction. It is placed against.
なお、図示はしないが、本変形例においても、第1のバイメタル板72A、72B、72Cのそれぞれと一対となる第2のバイメタル板が、積層方向の最下部の熱伝導性材料板に対して、所定の個所に配置されている。
そして、これら第2のバイメタル板も、それぞれ大きさ(面積)が異なるものであってもよい。例えば、複数配置されている第2のバイメタル板のうち、少なくとも1つの第2のバイメタル板が、他の第2のバイメタル板と大きさが異なるものであってもよい。
Although not shown in the drawings, also in this modification, the second bimetal plates that are paired with each of the first bimetal plates 72A, 72B, and 72C are placed in a position relative to the lowest thermally conductive material plate in the stacking direction. , placed at a predetermined location.
These second bimetal plates may also have different sizes (areas). For example, among the plurality of second bimetal plates arranged, at least one second bimetal plate may be different in size from the other second bimetal plates.
このように大きさが異なる第1のバイメタル板を熱伝導性材料板71に対して複数配置することで、熱伝導性材料板71の各域で、異なる温度に応じて熱伝導率を変化させることができる。
例えば、図13に示す熱伝導率制御体70において、第1のバイメタル板72Bより大きい第1のバイメタル板72Cが配置されている領域では、第1のバイメタル板72Bが配置されている領域よりも低温で断熱状態から伝熱状態とすることができ、第1のバイメタル板72Bより小さい第1のバイメタル板72Aが配置されている領域では、第1のバイメタル板72Bが配置されている領域よりも高温で断熱状態から伝熱状態とすることができる。
By arranging a plurality of first bimetal plates of different sizes on the thermally conductive material plate 71 in this way, the thermal conductivity can be changed in each region of the thermally conductive material plate 71 according to different temperatures. be able to.
For example, in the thermal conductivity control body 70 shown in FIG. 13, the area where the first bimetal plate 72C, which is larger than the first bimetal plate 72B, is arranged is larger than the area where the first bimetal plate 72B is arranged. The region where the first bimetal plate 72A, which is smaller than the first bimetal plate 72B and which can be changed from an adiabatic state to a heat conductive state at a low temperature, is disposed has a lower temperature than the region where the first bimetal plate 72B is disposed. It can change from an adiabatic state to a heat transfer state at high temperatures.
なお、図13に示す熱伝導率制御体70においては、大きさが異なる3種類の第1のバイメタル板64A、64B、64Cが、積層方向の最上部の熱伝導性材料板71に対して合計6個配置されている形態を示したが、本変形例においては、これに限定されない。
例えば、熱伝導性材料板の積層方向の上側から見た場合に、複数配置されている各バイメタル板のうち、少なくとも1つのバイメタル板が、他のバイメタル板と大きさが異なっていればよい。また、各バイメタル板の数は、2個以上あればよく、6個より多くてもよい。その個数や配置個所は、目的に応じて適宜選択される。
さらに、熱伝導性材料板に対して複数配置される各バイメタル板は、異なる大きさであって、かつ、異なる材料から構成されていてもよい。
In addition, in the thermal conductivity control body 70 shown in FIG. 13, three types of first bimetal plates 64A, 64B, and 64C having different sizes have a total amount of Although the configuration in which six pieces are arranged is shown, the present modification is not limited to this.
For example, when viewed from above in the stacking direction of the thermally conductive material plates, at least one of the plurality of bimetal plates may have a different size from the other bimetal plates. Further, the number of each bimetal plate may be two or more, and may be more than six. The number and placement locations are appropriately selected depending on the purpose.
Further, the plurality of bimetal plates arranged on the heat conductive material plate may have different sizes and may be made of different materials.
(隔壁および構造物)
上記の第1の実施形態と同様に、この第2の実施形態、および、その変形例1、2の熱伝導率制御体を備える隔壁においても、該隔壁を介して温度に応じて熱移動を制御することができる。また、これらの熱伝導率制御体を備える構造物においても、温度に応じて構造物の内部空間と外部との熱移動を制御することができる。
(bulkheads and structures)
Similarly to the first embodiment described above, in the partition wall provided with the thermal conductivity control body of the second embodiment and its modifications 1 and 2, heat transfer is performed depending on the temperature via the partition wall. can be controlled. Furthermore, even in structures including these thermal conductivity control bodies, heat transfer between the internal space and the outside of the structure can be controlled depending on the temperature.
以上、本発明に係る熱伝導率制御体、隔壁、および構造物について、それぞれの実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。 Although the embodiments of the thermal conductivity control body, the partition wall, and the structure according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. The above-mentioned embodiments are illustrative, and any embodiment that has substantially the same configuration as the technical idea stated in the claims of the present invention and has similar effects will be covered by the present invention in any case. covered within the technical scope of
1、2、3 熱伝導率制御体
11A、11B、11C 熱伝導性材料板
12 離間層
13、13a、13b 保持部
14 第1のバイメタル板
14L 第1の金属材料層
14H 第2の金属材料層
15 第2のバイメタル板
15L 第3の金属材料層
15H 第4の金属材料層
20 隔壁
21 断熱部
30A、30B 構造物
31 開閉部
32 本体部
50、60、70 熱伝導率制御体
51、61、71 熱伝導性材料板
52、62A、62B、62C、72A、72B、72C 第1のバイメタル板
1, 2, 3 Thermal conductivity control body 11A, 11B, 11C Thermal conductive material plate 12 Spacing layer 13, 13a, 13b Holding part 14 First bimetal plate 14L First metal material layer 14H Second metal material layer 15 Second bimetal plate 15L Third metal material layer 15H Fourth metal material layer 20 Partition wall 21 Heat insulating parts 30A, 30B Structure 31 Opening/closing part 32 Main body parts 50, 60, 70 Thermal conductivity control bodies 51, 61, 71 Thermal conductive material plates 52, 62A, 62B, 62C, 72A, 72B, 72C First bimetal plate
Claims (10)
前記複数の熱伝導性材料板は、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持され、
前記熱伝導性材料板の積層方向の最上部の上側に前記熱伝導性材料板と対向するように第1のバイメタル板が配置されており、
前記熱伝導性材料板の積層方向の最下部の下側に、前記熱伝導性材料板と対向するように第2のバイメタル板が配置されており、
前記第1のバイメタル板が、
対向する前記熱伝導性材料板の側とは反対側に、熱膨張係数が小さい第1の金属材料層を有し、
対向する前記熱伝導性材料板の側に、熱膨張係数が大きい第2の金属材料層を有しており、
前記第2のバイメタル板が、
対向する前記熱伝導性材料板の側に、熱膨張係数が小さい第3の金属材料層を有し、
前記熱伝導性材料板の側とは反対側に、熱膨張係数が大きい第4の金属材料層を有しており、
前記第1のバイメタル板が、
前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板に対して、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持されており、
前記第2のバイメタル板が、
前記積層方向の最下部の前記熱伝導性材料板に対して、接触状態から離間状態、および、離間状態から接触状態となることが可能に保持されている、熱伝導率制御体。 A plurality of thermally conductive material plates are stacked with spaced layers in between,
The plurality of thermally conductive material plates are held so as to be able to change from a separated state to a contact state and from a contact state to a separated state,
A first bimetal plate is arranged above the top of the thermally conductive material plate in the stacking direction so as to face the thermally conductive material plate,
A second bimetal plate is arranged below the lowest part of the thermally conductive material plate in the stacking direction so as to face the thermally conductive material plate,
The first bimetal plate is
having a first metal material layer with a small coefficient of thermal expansion on the side opposite to the opposing side of the thermally conductive material plate;
A second metal material layer having a large coefficient of thermal expansion is provided on the opposing side of the thermally conductive material plate,
The second bimetal plate is
A third metal material layer having a small coefficient of thermal expansion is provided on the opposing side of the thermally conductive material plate,
A fourth metal material layer having a large coefficient of thermal expansion is provided on the side opposite to the side of the thermally conductive material plate,
The first bimetal plate is
It is held so that it can change from a separated state to a contact state and from a contact state to a separated state with respect to the uppermost thermally conductive material plate in the stacking direction,
The second bimetal plate is
A thermal conductivity control body held so as to be able to change from a contact state to a separated state and from a separated state to a contact state with respect to the lowermost thermally conductive material plate in the stacking direction.
前記第1のバイメタル板が、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と離間しており、かつ、前記第2のバイメタル板が、前記積層方向の最下部の前記熱伝導性材料板と接触しており、
前記第1の温度よりも高い温度である第2の温度において、
前記第1のバイメタル板が、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と接触しており、かつ、前記第2のバイメタル板が、前記積層方向の最下部の前記熱伝導性材料板と接触しており、
前記第2の温度よりも高い温度である第3の温度において、
前記第1のバイメタル板が、前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板と接触しており、かつ、前記第2のバイメタル板が、前記積層方向の最下部の前記熱伝導性材料板と離間している、請求項1に記載の熱伝導率制御体。 At the first temperature,
The first bimetal plate is spaced apart from the thermally conductive material plate at the top in the stacking direction, and the second bimetal plate is spaced apart from the thermally conductive material plate at the bottom in the stacking direction. is in contact with
At a second temperature that is higher than the first temperature,
The first bimetal plate is in contact with the thermally conductive material plate at the top in the stacking direction, and the second bimetal plate is in contact with the thermally conductive material plate at the bottom in the stacking direction. is in contact with
At a third temperature that is higher than the second temperature,
The first bimetal plate is in contact with the thermally conductive material plate at the top in the stacking direction, and the second bimetal plate is in contact with the thermally conductive material plate at the bottom in the stacking direction. The thermal conductivity control body according to claim 1, which is spaced apart from.
前記熱伝導性材料板よりも熱伝導率が小さい材料から構成される保持部によって、離間状態から接触状態、および、接触状態から離間状態となることが可能に保持されている、請求項1または請求項2に記載の熱伝導率制御体。 The plurality of thermally conductive material plates are
Claim 1 or 2, wherein the holding portion is made of a material having a lower thermal conductivity than the thermally conductive material plate, and is held so as to be able to change from a separated state to a contact state and from a contact state to a separated state. The thermal conductivity control body according to claim 2.
前記積層方向の最上部の前記熱伝導性材料板に対して複数配置されており、
前記第1のバイメタル板と一対となる前記第2のバイメタル板が、
前記積層方向の最下部の前記熱伝導性材料板に対して複数配置されており、
前記熱伝導性材料板の積層方向の上側から見た場合に、
前記一対となる前記第1のバイメタル板と前記第2のバイメタル板とが、
少なくとも部分的に重なっているか、または、
前記一対となる前記第1のバイメタル板と前記第2のバイメタル板のどちらか一方が他方を包含している、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の熱伝導率制御体。 The first bimetal plate is
A plurality of them are arranged with respect to the topmost thermally conductive material plate in the stacking direction,
The second bimetal plate paired with the first bimetal plate,
A plurality of thermally conductive material plates are arranged at the bottom of the thermally conductive material plate in the stacking direction,
When viewed from above in the stacking direction of the thermally conductive material plates,
The pair of the first bimetal plate and the second bimetal plate are
at least partially overlap, or
The thermal conductivity control body according to any one of claims 1 to 3, wherein one of the pair of the first bimetal plate and the second bimetal plate includes the other.
前記熱伝導率制御体が有する熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する材料から構成される断熱部と、
を備える、隔壁。 The thermal conductivity control body according to any one of claims 1 to 8,
a heat insulating section made of a material having a thermal conductivity lower than the thermal conductivity of the thermal conductivity control body;
A bulkhead with a
前記隔壁の少なくとも一部に、請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の熱伝導率制御体が設けられている、構造物。 A structure having an internal space separated from the outside via a partition wall,
A structure, wherein at least a portion of the partition wall is provided with the thermal conductivity control body according to any one of claims 1 to 8.
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