JPH0669665U - ペルチェ効果を利用した冷暖液器及びこれを使用した冷暖水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体の熱交換を極めて簡単な構造によってし
かも確実に行うことのできる冷暖液器を提供すること。 【構成】 電流を流すことにより熱の移動を行う平板状
のペルチェ素子１１と、その一方の面に密着した状態で
一体化したフィン部材１２と、ペルチェ素子１１の他方
の面に一体化されて熱良導体材料によって形成した熱伝
導部材１３と、この熱伝導部材１３のペルチェ素子１１
とは反対側面に一体化した蓄冷温部材１５と、この蓄冷
温部材内１５に形成されて第一及び第二道路を複数の細
路によって連通された液通路と、フィン部材１２のペル
チェ素子１１側に一体化されて熱伝導部材１３及び蓄冷
温部材１５の断熱を行う断熱部材１６とによって構成し
たこと。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、液体の冷却及び加熱を行う冷暖液器、及びこれを使用した冷暖水器 に関し、特に電流を流すことによって熱の移動を行うペルチェ素子を利用した冷 暖液器及び冷暖水器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

ペルチェ効果を発揮するペルチェ素子としては、近年改良が相当進んできてお り、非常に効率良くペルチェ効果を発揮するものも市販されるようになってきて いる。このようなペルチェ素子の中には、 ？ ｃａｌ／ｃｍ² ・ｓｅｃの熱移 動を可能にして、例えば室温に対して±？℃までの冷却または加熱を行うものも あり、このようなペルチェ素子の具体的利用の要求も高まってきているものであ る。

【０００３】 一方、潤滑油や飲料水等のように、その冷却や加熱を積極的に行って、その機 能や味等を向上させる必要のある液体がある。例えば、潤滑油を例にとってみる と、これを循環させながら潤滑を行おうとすると、その循環途中において積極的 に冷却を行わなければならないものであり、この冷却をコンパクトな形態のもの で行うようにすることが、各種の機器を改良する上で非常に有利なものとなる。 また、飲料水やジュース等を例にとってみると、これらの味を向上させようとす れば、その温度を室温より高くしたりあるいは低くしたりする必要がある。

【０００４】 そして、種々なものの冷却や加熱を行う一般的な手段としては、所謂フロン等 の冷媒を使用するものが多く提案されてきている。これらの従来方法においては 、環境に悪影響を及ぼすフロンの使用が禁止されつつ現状ではその利用ができな いものであるし、また他の冷媒を使用するにしても、そのための構造が非常に複 雑化してコンパクトな製品ができないという問題があるものである。また、例え ば、飲料水の冷却についての従来例においては、一度に大量の消費にも対処でき るようにするために、冷却しておいた水を一旦ためておき、これを必要に応じて 供給するようにすることが一般になされている。しかしながら、このような方式 であると、その冷却水が暖まってしまえば当面必要でない水も再度冷却し直しを しなければならないことになって、、電力等の相当なエネルギー消費が行われて いたのである。

【０００５】 以上のことから、種々な液体の冷却または加熱を、前述したペルチェ素子を利 用することにより行うことが当然考えられる。しかしながら、前述したように、 効率の良いペルチェ素子を有効に利用してその熱交換率を十分に生かすようにす るには何等かの工夫がしなければならないはずであり、本考案者が検討を重ねた が、そのような構成のものは従来例において見当らなかったのである。

【０００６】 そこで、本考案者は、ペルチェ素子を有効に利用して熱交換を効率良く行える ようにするには、具体的にどうしたらよいかについて種々研究を重ねてきた結果 、本考案を完成したのである。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、以上の経緯に基づいてなされたもので、その解決しようとする課題 は、ペルチェ素子の有効利用である。

【０００８】 そして、請求項１に係る考案の目的とするところは、液体の熱交換を極めて簡 単な構造によってしかも確実に行うことのできる冷暖液器を提供することにある 。また、請求項２に係る考案の目的とするところは、請求項１に係る冷暖液器を 利用して、冷水または温湯を確実に得ることができて、しかもペルチェ素子のた めの電力消費を極力抑えることのできる冷暖水器を簡単な構造によって提供する ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

以上の課題を解決するために、請求項１に係る考案の採った手段は、実施例に おいて使用する符号を付して説明すると、 「電流を流すことにより熱の移動を行う平板状のペルチェ素子１１と、その一 方の面に密着した状態で一体化したフィン部材１２と、ペルチェ素子１１の他方 の面に一体化されて熱良導体材料によって形成した熱伝導部材１３と、この熱伝 導部材１３のペルチェ素子１１とは反対側面に一体化した蓄冷温部材１５と、こ の蓄冷温部材内１５に形成されて第一及び第二通路１４ａ・１４ｂを複数の細路 １４ｃによって連通された液通路１４と、フィン部材１２のペルチェ素子１１側 に一体化されて熱伝導部材１３及び蓄冷温部材１５の断熱を行う断熱部材１６と によって構成したことを特徴とする冷暖液器」 である。

【００１０】 また、上記のような冷暖液器１０を利用した請求項２に係る冷暖水器２０の採 った手段は、同様に、 「電流を流すことにより熱の移動を行う平板状のペルチェ素子１１と、その一 方の面に密着した状態で一体化したフィン部材１２と、ペルチェ素子１１の他方 の面に一体化されて熱良導体材料によって形成した熱伝導部材１３と、この熱伝 導部材１３のペルチェ素子１１とは反対側面に一体化した蓄冷温部材１５と、こ の蓄冷温部材内１５に形成されて第一及び第二通路１４ａ・１４ｂを複数の細路 １４ｃによって連通された液通路１４と、フィン部材１２のペルチェ素子１１側 に一体化されて熱伝導部材１３及び蓄冷温部材１５の断熱を行う断熱部材１６と を備えた冷暖液器をケース本体内に収納するとともに、 このケース本体２１内のフィン部材１２に対向する部分に設けたファン２２と 、このファン２２の近傍のケース本体２１に形成した通気窓２１ａと、通路部材 １３の給液口１３ａに接続されて一定量の水を貯える貯水タンク２３と、通路部 材１３の吐液口１３ｂに接続されてケース本体２１の外側に露出する吐水口２４ と、この吐水口２４から冷水または温湯を積極的に吐出させるために冷暖液器１ ０と貯水タンク２３間に接続したポンプ２５とを備えたことを特徴とする冷暖水 器」 である。

【００１１】

【作用】

以上のように構成した冷暖液器１０及び冷暖水器２０の作用について、以下に 説明するが、請求項２の冷暖水器２０は請求項１の冷暖液器１０を実質的に含む ものであるから、両者の説明は、冷暖水器２０の作用を中心にして行うことにす る。

【００１２】 まず、この冷暖水器２０においては、貯水タンク２３内に貯めておいた水やジ ュース等の液体を、ポンプ２５によって冷暖液器１０に強制的に送り込んで、ま たは冷暖液器１０から強制的に吸引して、ケース本体２１の外側に露出させてあ る吐水口２４から吐出させるのである。勿論、貯水タンク２３内へは水道水等が 常に一定量供給されるものであり、ペルチェ素子１１、ファン２２あるいはポン プ２５等に対しては必要な電力が供給されるものである。

【００１３】 ここで、重要なことは、当該冷暖水器２０においても、一時的な大量消費に対 処すべく貯水タンク２３内に水やジュースを一旦貯めておくものではあるが、こ の貯水タンク２３内の水等は必要な温度に冷却または加熱されてはいないことで ある。換言すれば、冷暖水器２０の吐水口２４から取り出される分の水等が、そ の都度冷暖液器１０において冷却または加熱されるのであり、そのための電力は 吐出された量の水に対してのみ使用されるのである。従って、この冷暖水器２０ における電力消費は非常に少ないものとなっており、経済的な冷暖水器２０とな っているのである。

【００１４】 以上のように、冷暖水器２０が経済的なものになっているのは、冷暖液器１０ の作用によるのである。すなわち、この冷暖液器１０のペルチェ素子１１に通電 されると、このペルチェ素子１１のペルチェ効果によって、フィン部材１２側ま たは熱伝導部材１３側の熱が熱伝導部材１３またはフィン部材１２側に強制的に 移動される。この冷暖液器１０にて冷水を作る場合を中心にして説明すると、通 電されたペルチェ素子１１の熱伝導部材１３側面の熱がフィン部材１２側に強制 的に移動されるのであるが、このときペルチェ素子１１は熱伝導部材１３の一部 にしか接触していないけれども、熱伝導部材１３は例えば銅や真ちゅう等の熱の 良導体材料によって形成してあるから、上記の熱の移動は効率良く行われる。ま た、この熱伝導部材１３に対しては、その反対側面の全面に蓄冷温部材１５が一 体化してあるから、この蓄冷温部材１５からの熱は熱伝導部材１３を介してペル チェ素子１１によってフィン部材１２側に速やかに移動されるのである。以上の ことは、熱をフィン部材１２側から蓄冷温部材１５側に移動させて、冷暖液器１ ０によって温水を作る場合も同様である。

【００１５】 また、以上の熱伝導部材１３及び蓄冷温部材１５はその全体が断熱部材１６に よって包み込まれているのであるから、これらの熱伝導部材１３及び蓄冷温部材 １５に対して、ペルチェ素子１１以外の部分から熱が移動することは殆どないの である。従って、蓄冷温部材１５内に形成した液通路１４内に水を通せば、予じ め冷却あるいは加熱されている当該蓄冷温部材１５によって、その水の冷却また は加熱が速やかかつ確実に行われるのである。このとき、液通路１４は、その第 一通路１４ａ内に入った水を各細路１４ｃを介して第二通路１４ｂ内に流入させ るようにしてあるので、当該蓄冷温部材１５内を流れる水は、所定温度になって いるケース本体２１の相当大きな面積部分に接触することによって、その効率良 い熱交換がなされるのである。

【００１６】 特に、この冷暖液器１０において、ペルチェ素子１１と蓄冷温部材１５間に熱 伝導部材１３を介在させたことは、当該冷暖液器１０の能力を、頭初に述べたよ うな機能を有するペルチェ素子１１の作用を有効に利用しながら向上させている のであり、これにより、必要最小限の電力消費によって、水や潤滑油等の液体の 冷却・加熱を良好に行うのである。

【００１７】 一方、フィン部材１２においても、これを一般的な熱良導体によって形成する とともに、その裏面側にペルチェ素子１１を密着した状態で一体化してあるから 、ペルチェ素子１１によって蓄冷温部材１５側から移動させられてきた熱がこの フィン部材１２によって良好に放散されるのである。本実施例では、所謂空冷式 のものとしてあって、図１及び図７に示したように、このフィン部材１２に向け てファン２２によって空気を強制的に送るようにしているので、その熱の放散ま たは吸収を良好に行えるようになっている。この場合、冷暖水器２０のケース本 体２１には、図５及び図７に示すように、空気の流れを良好にするための通気窓 ２１ａが形成してあるから、ファン２２による空気の流れはよどみなくなるもの である。

【００１８】 ここで、冷暖水器２０の冷水を作り出すものとした場合の水の流れを、図８を 参照して説明すると、次の通りである。まず、この冷暖水器２０においては、水 道水等が貯水タンク２３内に供給されるのであるが、このときにはチャッキ弁２ ６ｄが閉じてポンプ２５は停止しており、第１電磁弁２６ａは開かれている。従 って、所定の圧力で供給された水は、第１電磁弁２６ａ及びポンプ２５内を通し て、貯水タンク２３内の濾過器２７内に送られ、この濾過器２７内で所定の濾過 がなされた水は、貯水タンク２３の上端に設けた押圧弁２９を押し広げて貯水タ ンク２３内に貯溜されるのである。以上のことは、貯水タンク２３内に配置した 水量センサー２８によって貯水タンク２３内の水量が設定量以下になったことが 検知されれば、同様に行われるものである。なお、貯水タンク２３内の水につい ては、第２電磁弁２６ｂ及び第３電磁弁２６ｃを閉じてチャッキ弁２６ｄを開き かつポンプ２５を作動させることにより、貯水タンク２３内を循環させながら濾 過器２７による濾過が適宜なされるものである。

【００１９】 また、冷暖水器２０の吐水口２４から冷水を得たい場合には、ケース本体２１ の表面側に設けたスイッチによる操作を行うことにより、ペルチェ素子１１及び ポンプ２５に通電されるとともに、チャッキ弁２６ｄが開かれる。そうすると、 貯水タンク２３内の水はポンプ２５によって冷暖液器１０側に送られるとともに 、この冷暖液器１０の蓄冷温部材１５内の液通路１４にて冷却されながら吐水口 ２４から吐出されるのである。つまり、吐水口２４から吐出される分の水のみに 対して、冷暖液器１０による冷却がなされるのであり、貯水タンク２３内の水に 対しての冷却あるいは保温を冷暖液器１０によって行うことは全くないのである 。これにより、当該冷暖水器２０における電力消費が抑えられているのである。

【００２０】

【実施例】

次に、各請求項に係る冷暖液器１０及び冷暖水器２０を、図面に示した実施例 に基づいて詳細に説明する。

【００２１】 図１には、、請求項１に係る冷暖液器１０の正面図が示してあり、この冷暖液 器１０は、電流を流すことにより熱の移動を行う平板状のペルチェ素子１１と、 その一方の面に密着した状態で一体化したフィン部材１２と、ペルチェ素子１１ の他方の面に一体化されて熱良導体材料によって形成した熱伝導部材１３と、こ の熱伝導部材１３のペルチェ素子１１とは反対側面に一体化した蓄冷温部材１５ と、この蓄冷温部材内１５に形成されて第一及び第二通路１４ａ・１４ｂを複数 の細路１４ｃによって連通された液通路１４と、フィン部材１２のペルチェ素子 １１側に一体化されて熱伝導部材１３及び蓄冷温部材１５の断熱を行う断熱部材 １６とによって構成したものである。

【００２２】 ペルチェ素子１１は、市販されているものであるが、直流電流を流すことによ り熱の移動をペルチェ効果を利用して行うものであり、その電流の流れ方向を変 えることにより、このペルチェ素子１１に対する熱の移動方向をも変えられるよ うにしてあるものである。つまり、このペルチェ素子１１を使用することによっ て、潤滑油や水等の液体の冷却または加熱を選択的に行うことができるのである 。

【００２３】 このペルチェ素子１１の一方の面に密着させたフィン部材１２は、例えば金属 等の熱の良導体材料によって一体的に形成したものであり、熱の移動量に応じた 種々な形態・大きさのものが適用されるものである。一方、ペルチェ素子１１の 他方の面に一体化される熱伝導部材１３も、熱の良導体材料、例えば銅や真ちゅ うによって板状に形成したものであり、ペルチェ素子１１に対するあるいはペル チェ素子１１からの熱の移動を速やかにかつ面積を広げて行うものである。そし て、この熱伝導部材１３のペルチェ素子１１とは反対面には、熱容量の比較的大 きい材料、例えば鉄等を材料として形成した蓄冷温部材１５が一体化されるので あり、この蓄冷温部材１５内には冷却または加熱すべき液体を通すための液通路 １４が形成してあるのである。

【００２４】 液通路１４は図２に示したように、蓄冷温部材１５内に比較的大きな容積を有 するものとして形成した第一通路１４ａ及び第二通路１４ｂと、これらを互いに 連通させる複数の細路１４ｃとからなっているものであり、本実施例においては 、第一通路１４ａに給液口１３ａを、また第二通路１４ｂに吐液口１３ｂを形成 したものである。これにより、液通路１４内を通過する液体は、蓄冷温部材１５ に対して広い面積で接触しながら移動するのであり、蓄冷温部材１５との熱交換 を良好に行えるようにしているものである。なお、本実施例においては、複雑な 液通路１４を簡単に形成するために、蓄冷温部材１５は本体と蓋体とに分割して ある。

【００２５】 また、本実施例においては、発泡スチロール等の断熱性に優れた材料によって 形成した断熱部材１６によって、上述したペルチェ素子１１、熱伝導部材１３及 び蓄冷温部材１５の全体を覆うようにしている。これにより、蓄冷温部材１５に おける熱交換等は、外気温に全く影響を受けることなく行われるのである。

【００２６】 さて、図３〜図８には、請求項２に係る冷暖水器２０が示してあり、この冷暖 水器２０は上述した冷暖液器１０を使用したものである。つまり、この冷暖水器 ２０は、そのケース本体２１内に冷暖液器１０を収納配置するとともに、このケ ース本体２１内のフィン部材１２に対向する部分に設けたファン２２と、このフ ァン２２の近傍のケース本体２１に形成した通気窓２１ａと、通路部材１３の給 液口１３ａに接続されて一定量の水を貯える貯水タンク２３と、通路部材１３の 吐液口１３ｂに接続されてケース本体２１の外側に露出する吐水口２４と、この 吐水口２４から冷水または温湯を積極的に吐出させるために冷暖液器１０と貯水 タンク２３間に接続したポンプ２５とを備えたものである。

【００２７】 冷暖水器２０のケース本体２１は、本実施例の場合剛性樹脂材料によって形成 したものであり、着色を自由に施すことができるとともに、デザイン上の見地か ら、どこからみてもシンメトリーとはならないように形成してある。勿論、この ケース本体２１内には、その剛性を高めたり、冷暖液器１０や貯水タンク２３等 を収納して支持するための種々なフランジが一体成形してある。そして、このケ ース本体２１には、外気を導入して放熱や吸熱を行い易くするための通気窓２１ ａが成形してある。

【００２８】 このケース本体２１内には、前述した冷暖液器１０が、例えば図７に示したよ うに、収納配置されるものであり、その周囲にファン２２や貯水タンク２３が配 置されるのである。また、この冷暖水器２０は、スイッチボタンを押すことによ り冷却水等の吐出が行われるのであるから、図３及び図４に示すように、各種ス イッチが設けてあるのであり、図５に示すように、冷却水等を吐出させるための 吐水口２４がケース本体２１の前方上部にケース本体２１外に露出するように設 けてある。なお、この吐水口２４の直下には、図６に示すようにコップ等の載置 部が形成してあり、この載置部にはこぼれた水を排出するための排出口が形成し てある。

【００２９】 この冷暖水器２０は、使用される水等の液体の管路及び電気回路も備えている のであるが、これらは図８に示したような関係のものとなっている。つまり、水 道等に対しては、第１電磁弁２６ａ及びポンプ２５を介して貯水タンク２３が接 続されるのであり、この貯水タンク２３内の水等はチャッキ弁２６ｄを介してポ ンプ２５に送られるようになっている。貯水タンク２３内に水が供給される際、 または貯水タンク２３内での循環を行う場合には、濾過器２７を介して行うよう にしてあり、濾過された水等は濾過器２７の上端に設けた押圧弁２９から貯水タ ンク２３内に出るようにしてある。また、ポンプ２５には、第２電磁弁２６ｂを 介して冷暖液器１０が接続してあるものであり、この冷暖液器１０と並列的に接 続した管路中には第３電磁弁２６ｃが介装してある。この第３電磁弁２６ｃは、 冷暖液器１０による冷水または温水ではなくて、単なる水道水を使用したい場合 に開放されるものであり、この第３電磁弁２６ｃを開放することによって、貯水 タンク２３内の濾過された水を吐水口２４から出すようにしているものである。 なお、ポンプ２５を作動させて水等を送る場合には、チャッキ弁２６ｄが開かれ るものであり、貯水タンク２３内の水量は水量センサー２８によって常に検知さ れているものである。これにより、貯水タンク２３内への水道から水等の供給は 自動的になされるようになっている。

【００３０】

【考案の効果】

以上説明した通り、請求項１に係る考案においては、上記実施例にて例示した 如く、 「電流を流すことにより熱の移動を行う平板状のペルチェ素子１１と、その一 方の面に密着した状態で一体化したフィン部材１２と、ペルチェ素子１１の他方 の面に一体化されて熱良導体材料によって形成した熱伝導部材１３と、この熱伝 導部材１３のペルチェ素子１１とは反対側面に一体化した蓄冷温部材１５と、こ の蓄冷温部材内１５に形成されて第一及び第二通路１４ａ・１４ｂを複数の細路 １４ｃによって連通された液通路１４と、フィン部材１２のペルチェ素子１１側 に一体化されて熱伝導部材１３及び蓄冷温部材１５の断熱を行う断熱部材１６と によって構成した」 ことにその構成上の特徴があり、これにより、液体の熱交換を極めて簡単な構造 によってしかも確実に行うことのできる冷暖液器を提供するができるのである。

【００３１】 すなわち、この冷暖液器１０によれば、潤滑油や水等の液体の冷却または加熱 を少ない電力で確実に行うことができるのであり、その全体構造も非常にコンパ クトになっているので、例えば図４に示したような冷暖水器２０のケース本体２ １内に組み込むのを容易に行うことができるのである。

【００３２】 また、請求項２に係る冷暖水器２０は、上記冷暖液器１０をケース本体２１内 に組み込んで、ファン２２やポンプ２５等によって具体的に作動するようにして いるので、冷水または温湯を確実に得ることができて、しかもペルチェ素子のた めの電力消費を極力抑えることのできる冷暖水器を簡単な構造によって提供する ことができる。

【提出日】平成５年２月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】

ペルチェ効果を発揮するペルチェ素子としては、近年改良が相当進んできてお り、非常に効率良くペルチェ効果を発揮するものも市販されるようになってきて いる。このようなペルチェ素子の中には、例えば室温に対して±３０℃までの冷 却または加熱を行うものもあり、このようなペルチェ素子の具体的利用の要求も 高まってきているものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る冷暖液器の正面図である。

【図２】図１の１−１線に沿ってみた拡大断面図であ
る。

【図３】請求項２に係る冷暖水器の斜視図である。

【図４】同正面図である。

【図５】同右側面図である。

【図６】同平面図である。

【図７】冷暖水器の要部拡大断面図である。

【図８】冷暖水器内の配管状態を示した概略回路図であ
る。

【符号の説明】

１０ 冷暖液器 １１ ペルチェ素子 １２ フィン部材 １３ 熱伝導部材 １４ 液通路 １４ａ 第一通路 １４ｂ 第二通路 １４ｃ 細路 １５ 蓄冷温部材 １６ 断熱部材 ２０ 冷暖水器 ２１ ケース本体 ２１ａ 通気窓 ２２ ファン ２３ 貯水タンク ２４ 吐水口 ２５ ポンプ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電流を流すことにより熱の移動を行う平
   板状のペルチェ素子と、その一方の面に密着した状態で
   一体化したフィン部材と、前記ペルチェ素子の他方の面
   に一体化されて熱良導体材料によって形成した熱伝導部
   材と、この熱伝導部材の前記ペルチェ素子とは反対側面
   に一体化した蓄冷温部材と、この蓄冷温部材内に形成さ
   れて第一及び第二通路を複数の細路によって連通された
   液通路と、前記フィン部材の前記ペルチェ素子側に一体
   化されて前記熱伝導部材及び蓄冷温部材の断熱を行う断
   熱部材とによって構成したことを特徴とする冷暖液器。
2. 【請求項２】 電流を流すことにより熱の移動を行う平
   板状のペルチェ素子と、その一方の面に密着した状態で
   一体化したフィン部材と、前記ペルチェ素子の他方の面
   に一体化されて熱良導体材料によって形成した熱伝導部
   材と、この熱伝導部材の前記ペルチェ素子とは反対側面
   に一体化した蓄冷温部材と、この蓄冷温部材内に形成さ
   れて第一及び第二通路を複数の細路によって連通された
   液通路と、前記フィン部材の前記ペルチェ素子側に一体
   化されて前記熱伝導部材及び蓄冷温部材の断熱を行う断
   熱部材とを備えた冷暖液器をケース本体内に収納すると
   ともに、 このケース本体内の前記フィン部材に対向する部分に設
   けたファンと、このファンの近傍の前記ケース本体に形
   成した通気窓と、前記通路部材の給液口に接続されて一
   定量の水を貯える貯水タンクと、前記通路部材の吐液口
   に接続されて前記ケース本体の外側に露出する吐水口
   と、この吐水口から冷水または温湯を積極的に吐出させ
   るために前記冷暖液器と前記貯水タンク間に接続したポ
   ンプとを備えたことを特徴とする冷暖水器。