JPH10258079A - 保温・保冷具 - Google Patents

保温・保冷具

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JPH10258079A
JPH10258079A JP6833997A JP6833997A JPH10258079A JP H10258079 A JPH10258079 A JP H10258079A JP 6833997 A JP6833997 A JP 6833997A JP 6833997 A JP6833997 A JP 6833997A JP H10258079 A JPH10258079 A JP H10258079A
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flexible tube
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Takeshi Horiba
剛 堀場
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 氷嚢やゼリー状の保冷剤等の保冷用器具に代
わるものとして、ペルチェ素子を内蔵した新規な保冷具
を提供する。 【解決手段】 複数のペルチェ素子モジュール9を電気
的に直列接続し、その放熱側及び吸熱側に熱伝導性の良
い媒体11,12が充填された閉ループ状フレキシブル
チューブ13,14を配置してそのフレキシブルチュー
ブ13,14でペルチェ素子モジュール9を挟着してジ
ャケット等に所定の引き回し状態で埋設し、ペルチェ素
子モジュール9への通電による放熱・吸熱作用でもって
媒体11,12による熱交換により身体の所定部位を保
冷するものであって、フレキシブルチューブ13,14
の複数箇所に逆止弁16,17を内蔵させ、身体の変位
でもってフレキシブルチューブ13,14が局部的に変
形することにより逆止弁16,17を作動させてフレキ
シブルチューブ13,14内で媒体11,12を循環さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は保温・保冷具に関
し、詳しくは、熱電半導体であるペルチェ素子を内蔵し
た保温・保冷具に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、暖房機能を有する保温用器具に
は、懐炉や抵抗発熱を利用した電気毛布、電気ジャケッ
ト等がある。これらの保温用器具は電気抵抗のジュール
発熱を利用したものであって冷却機能を有しない。一
方、冷却機能を有する保冷用器具には、予め冷却した媒
体で一時的に冷やす方法を採用した氷嚢やゼリー状の保
冷剤等がある。これらの保冷用器具は、睡眠中や病気療
養等で人間が非活動状況にあるときは安全で有効な方法
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た冷却機能を有する保冷用器具では、日常生活において
人間が身体を動かして活動している状態では持続時間が
短く頻繁に交換しなくてはならないためにあまり実用的
ではなかった。また、媒体温度も時間と共に室温になり
任意の温度で維持することが困難であった。
【0004】ところで、例えば、車載用のクーラーボッ
クス、光通信用の半導体レーザの温度調節、半導体製造
装置の精密な温度制御、放送局用のテレビカメラ等で
は、冷却装置として、熱電半導体であるペルチェ素子が
賞用されつつある。このペルチェ素子は、小型、軽量、
形状自由度大、加熱冷却自在、対環境性良好、温度特性
良好、振動なし及び長寿命などの利点を有する。
【0005】本発明は、懐炉や電気毛布等の保温用器
具、氷嚢やゼリー状の保冷剤等の保冷用器具に代わるも
のとして、前述した利点を有するペルチェ素子を内蔵し
た新規な保温・保冷具を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明は、複数のペルチェ素子モ
ジュールを電気的に直列接続し、その放熱側及び吸熱側
に熱伝導性の良い媒体が充填された二つの閉ループ状フ
レキシブルチューブを配置して、前記二つのフレキシブ
ルチューブで前記ペルチェ素子モジュールを挟着し、そ
のペルチェ素子モジュールを挟着した二つのフレキシブ
ルチューブを装身部材に所定の引き回し状態で埋設し、
前記ペルチェ素子モジュールへの通電による放熱・吸熱
作用でもって前記フレキシブルチューブ内の媒体による
熱交換により身体の所定部位を保温・保冷するものであ
って、前記フレキシブルチューブの複数箇所に逆止弁を
内蔵させ、身体の変位でもって前記フレキシブルチュー
ブが局部的に変形することにより逆止弁を作動させてフ
レキシブルチューブ内で媒体を循環させることを特徴と
する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図1乃至図6
に示して説明する。
【0008】本発明の保温・保冷具は、例えば、図4
(a)に示すようにビスマス・アンチモン・テルル系の
化合物半導体等のp型熱電半導体1とビスマス・テルル
系の化合物半導体等のn型熱電半導体2とを金属電極
3,4で直列に接続したπ字形構造のペルチェ素子6を
一つの単位として、図4(b)に示すように複数(図で
は3個)のペルチェ素子6を直列接続し、上下に位置す
る金属電極3,4にアルミナ系のセラミックス基板等の
絶縁基板7,8を密着させて配置し、その絶縁基板7,
8によりペルチェ素子6をネジ止め等で挟み込んでペル
チェ素子モジュール9を構成する。
【0009】ペルチェ素子6に直流の電流を流すと、p
型熱電半導体1なら電流の向きに熱が運ばれ、n型熱電
半導体2なら電流と反対向きに熱が運ばれ、熱電半導体
1,2の両端で温度差が生じる。この温度差を利用し
て、低温側を吸熱(冷却)に、高温側を放熱に使えば冷
却システムとなる。尚、このペルチェ素子モジュール9
では、図4(b)中矢印方向に電流を流した場合、上部
に位置する絶縁基板側が吸熱(冷却)側となり、下部に
位置する絶縁基板側が放熱側となる。
【0010】本発明を保冷具に適用した実施形態を図1
乃至図3に示す。尚、図1は、保冷具全体を示す図3に
おけるC部分の要部拡大断面図であり、図2(a)は図
1のA−A線に沿う断面図、図2(b)は図1のB−B
線に沿う断面図である。この実施形態の保冷具10は、
前述した複数のペルチェ素子モジュール9を電気的に直
列接続し、それらの放熱側及び吸熱(冷却)側の絶縁基
板7,8に熱伝導性の良い媒体11,12(例えば水)
が充填された二つの閉ループ状フレキシブルチューブ1
3,14を配置した構造を有する。
【0011】具体的に、前述した両フレキシブルチュー
ブ13,14は、例えばポリエチレン製の短いパイプ1
3a,14aと、そのパイプ13a,14aの両端に連
結された例えば塩化ビニル製の長いパイプ13b,14
bとで構成され、二つの短いパイプ13a,14a間に
ペルチェ素子モジュール9を配置して、これら二つの短
いパイプ13a,14aに例えば熱収縮ポリエチレン製
の筒状部材15を被着することにより、前述のペルチェ
素子モジュール9を二つのパイプ13a,14aでもっ
て挟着する。
【0012】吸熱(冷却)側及び放熱側のフレキシブル
チューブ13,14において、短いパイプ13a,14
aの一端側に逆止弁16,17を内蔵させる。尚、短い
パイプ13a,14aには逆止弁16,17が内蔵され
るために比較的硬くて変形しにくい材質を選定し、逆
に、長いパイプ13b,14bにはジャケットや靴での
引き回しが容易なように比較的柔らかくて変形しやすい
材質を選定することが望ましい。
【0013】両フレキシブルチューブ13,14に逆止
弁16,17を設けたことにより、後述するようにフレ
キシブルチューブ13,14が装着される身体の動きで
もってフレキシブルチューブ13,14が局部的に変形
することにより、逆止弁16,17が作動する。即ち、
身体の動きでもってフレキシブルチューブ13,14の
隣接する逆止弁16,17間の内部容積が変動すること
により逆止弁16,17が開閉する。より具体的には、
フレキシブルチューブ13,14の隣接する逆止弁1
6,17間が身体の動きにより押さえつけられて変形す
ると、逆止弁16,17間に充填されている媒体11,
12が一方の逆止弁16,17を開放させて流出する。
これによりフレキシブルチューブ13,14内で媒体1
1,12を循環させることができ、ポンプ等の駆動装置
が不要となる。
【0014】図3における18はコントローラで、図5
に示すようにペルチェ素子モジュール9が電気的に接続
される電流駆動回路19と、その電流駆動回路19を制
御する制御回路20と、それら電流駆動回路19及び制
御回路20を駆動するためのバッテリー電源21からな
る電気系回路を具備する。尚、必要に応じてペルチェ素
子モジュール9を任意の温度に設定するための温度設定
器22、及び吸熱(冷却)側のフレキシブルチューブ1
3に取り付けられた温度センサ23(図3参照)を制御
回路20にそれぞれ接続する。また、このコントローラ
18には、放熱側のフレキシブルチューブ14に接続さ
れた放熱器(図示せず)が内蔵されている。
【0015】この保冷具10では、図6(a)に示すジ
ャケットに使用する場合には、そのジャケット地25の
正面及び背面部にフレキシブルチューブ13,14を所
定の引き回し状態で埋設し、そのフレキシブルチューブ
13,14に接続されたコントローラ18をジャケット
地25の適当な箇所に装着する。フレキシブルチューブ
13,14のジャケット地25への埋設は、編み込みや
織り込み等により可能である。尚、コントローラ18
は、ジャケット地25に装着する以外にも、ズボンのポ
ケットに収納することも可能である。また、図6(b)
に示す靴に使用する場合には、靴底26にフレキシブル
チューブ13,14を所定の引き回し状態で埋設し、コ
ントローラ18を靴の踵部27に格納した構造を有す
る。
【0016】両者のいずれの場合も、吸熱(冷却)側の
フレキシブルチューブ13を身体側となるように配置す
る。即ち、ジャケットの場合には、吸熱(冷却)側のフ
レキシブルチューブ13をジャケット地25の内面側に
し、放熱側のフレキシブルチューブ14をジャケット地
25の外面側にする。また、靴の場合には、吸熱(冷
却)側のフレキシブルチューブ13を靴底26の上面側
にし、放熱側のフレキシブルチューブ14を靴底26の
底面側にする。尚、保温具として使用する場合には、前
述とは逆に、放熱側のフレキシブルチューブ14をジャ
ケット地25の内面側又は靴底26の上面側にし、吸熱
側のフレキシブルチューブ13をジャケット地25の外
面側又は靴底26の底面側にすればよい。
【0017】保冷具10を使用するに際しては、コント
ローラ18の電源スイッチ(図示せず)をオンすること
により、バッテリー電源21から所定の電圧が制御回路
20及び電流駆動回路19に印加される。この電流駆動
回路19の作動によりコントローラ18に接続された複
数のペルチェ素子モジュール9へ通電する。
【0018】このペルチェ素子モジュール9への通電に
より、そのペルチェ素子モジュール9を構成するペルチ
ェ素子6では、p型熱電半導体1及びn型熱電半導体2
の両端で温度差が生じる。このペルチェ素子6に生じた
温度差により、ペルチェ素子モジュール9における吸熱
側の絶縁基板7が低温となり、放熱側の絶縁基板8が高
温となって、このペルチェ素子モジュール9の放熱・吸
熱作用でもって二つのフレキシブルチューブ13,14
内に充填された媒体11,12を介して熱交換する。
【0019】この時、フレキシブルチューブ13,14
には逆止弁16,17が設けられているので、ジャケッ
トや靴を装着した身体の動きでもってフレキシブルチュ
ーブ13,14が局部的に変形することにより逆止弁1
6,17が前述したように作動してフレキシブルチュー
ブ13,14内を媒体11,12がスムーズに循環す
る。この逆止弁16,17には、身体の動きが微少なも
のであっても作動するように軽量なものを使用すると共
に、少ない抵抗でもって開閉できる支持構造とすること
が望ましい。これにより、吸熱側と放熱側での熱交換
が、ペルチェ素子モジュール9が配置された箇所だけで
なく、フレキシブルチューブ13,14の全体に亘って
均一に行われる。
【0020】このようにして、ペルチェ素子モジュール
9による吸熱作用でもって吸熱側のフレキシブルチュー
ブ13内を流れる媒体11により身体が冷却され、一
方、ペルチェ素子モジュール9による放熱作用でもって
放熱側のフレキシブルチューブ14内を流れる媒体12
によりコントローラ18の放熱器により放熱作用を呈す
る。
【0021】尚、コントローラ18に内蔵された温度設
定器22により所望の温度に調節すれば、吸熱(冷却)
側のフレキシブルチューブ13に設けられた温度センサ
23による検知出力に基づいて、制御回路20により電
流駆動回路19を制御しペルチェ素子6の吸熱側と放熱
側との温度差を調整し、温度設定器22により設定され
た所望の温度に保冷することが可能である。また、コン
トローラ18によるモード切り換えでもって、保冷と保
温とを随時切り換えることが可能で、更に、一部を保冷
して他の部分を保温することも可能である。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、保冷用器具として使用
した場合、従来の氷嚢やゼリー状の保冷剤に代わるもの
として、日常生活において人間が身体を動かして活動し
ている状態でも、ペルチェ素子への通電により長い持続
時間を確保することができ、従来のように頻繁に交換す
る必要がなくなる。また、フレキシブルチューブを使用
したことにより均一な保冷が実現容易となり、かつ、フ
レキシブルチューブに逆止弁を設けたことによりそのフ
レキシブルチューブ内の媒体を循環させるためのポンプ
等の駆動装置を必要とすることなく、コンパクトで実用
的な保冷具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す要部拡大断面図
【図2】(a)は図1のA−A線に沿う断面図 (b)は図1のB−B線に沿う断面図
【図3】図1の実施形態の保冷具の全体を示す構成図
【図4】(a)はペルチェ素子の構造を示す模式図 (b)はペルチェ素子モジュールの構造を示す模式図
【図5】図3のコントローラの制御ブロック図
【図6】(a)は本発明の保冷具をジャケットに使用し
た形態を示す斜視図 (b)は本発明の保冷具を靴に使用した形態を示す斜視
図
【符号の説明】
9 ペルチェ素子モジュール 11,12 媒体 13,14 フレキシブルチューブ 16,17 逆止弁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のペルチェ素子モジュールを電気的
    に直列接続し、その放熱側及び吸熱側に熱伝導性の良い
    媒体が充填された二つの閉ループ状フレキシブルチュー
    ブを配置して、前記二つのフレキシブルチューブで前記
    ペルチェ素子モジュールを挟着し、そのペルチェ素子モ
    ジュールを挟着した二つのフレキシブルチューブを装身
    部材に所定の引き回し状態で埋設し、前記ペルチェ素子
    モジュールへの通電による放熱・吸熱作用でもって前記
    フレキシブルチューブ内の媒体による熱交換により身体
    の所定部位を保温・保冷するものであって、前記フレキ
    シブルチューブの複数箇所に逆止弁を内蔵させ、身体の
    変位でもって前記フレキシブルチューブが局部的に変形
    することにより逆止弁を作動させてフレキシブルチュー
    ブ内で媒体を循環させることを特徴とする保温・保冷
    具。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005199920A (ja) * 2004-01-16 2005-07-28 Towa Iryoki Kk 体温調整具を備えた救命具
WO2013114680A1 (ja) * 2012-02-04 2013-08-08 NAKANISHI Yuzou 身体装着体用の冷却装置ユニット
CN114766757A (zh) * 2022-05-16 2022-07-22 福建博采星教育科技有限公司 一种可自动改变保温性的保暖校服

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