JP2001238903A - 携帯温度調整素子 - Google Patents

携帯温度調整素子

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JP2001238903A
JP2001238903A JP2000050223A JP2000050223A JP2001238903A JP 2001238903 A JP2001238903 A JP 2001238903A JP 2000050223 A JP2000050223 A JP 2000050223A JP 2000050223 A JP2000050223 A JP 2000050223A JP 2001238903 A JP2001238903 A JP 2001238903A
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cell
peltier
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portable
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JP2000050223A
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Yukinori Akiyama
幸徳 秋山
Yoshito Konno
義人 近野
Ikuro Yonezu
育郎 米津
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

(57)【要約】 【課題】 事実上半永久的に使用することが可能な、し
かも携帯用の体温調整素子を提供すること。 【解決手段】 装着ベルト10と、装着ベルト10の表
面10Aに取着された4つのペルチェ素子20、21、
22、23と、小型のDMFC30と、燃料補助タンク
40とから構成されている。ひえ症の方の患部の保温を
目的とする場合、発熱面20A、21A、22A、23Aが
患部に面するように、ペルチェ素子20、21、22、
23は装着ベルト10に取着される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、体温調整素子に関
し、特に、メタノールやジメチルエーテルなど液体を燃
料として用いる燃料電池をその電源とした携帯用のもの
に関する。
【発明が解決しようとする課題】人体を加熱する体温調
整素子として懐炉が挙げられる。一方、冷却する素子と
して保冷剤が挙げられる。しかし、いずれも使用期限が
限られており、懐炉は10時間程度、保冷剤は数時間で
取り替えが必要となる。
【0002】例えば、体温調整機能を失った方に対する
体温調節機器は、半永久的に駆動させることが望まれる
が、適切な素子がないのが現状であり、構想はあるが実
現されていない。また、体温調整素子には、ユーザが外
出などして持ち運んだとしても負担にならないような、
場所に制約されず使用できる携帯型のものが望まれてい
る。
【0003】そこで、本発明は、かかる必要性を満たす
ために、事実上半永久的に使用することが可能な、携帯
用の体温調整素子を提供することを目的としてなされた
ものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の携帯体温調整素子は、ペルチェ素子と、前
記ペルチェ素子を人体に取り付けるための取着具と、液
体燃料を用いて前記ペルチェ素子に電力を供給する燃料
電池とを備えていることを特徴とする。これによれば、
電流の流れる方向に従って熱が移動し、吸熱部及び発熱
部を形成するというペルチェ素子が有するペルチェ効果
を利用して人体の温度を調整することが可能であると共
に、液体燃料を使用する燃料電池を用いているため、酸
化剤はおおよそ無限に存在する空気であり、また、燃料
は適宜補充することによって半永久的に確保可能である
ことから、事実上半永久的に人体の温度を調整し続ける
ことも可能となる。しかも、取着具によって人体に取り
付けて使用できる携帯型であるため、ユーザが外出など
して持ち運んだとしても負担になるということもない。
また、燃料電池に使用される燃料は、液体状であるた
め、補充を簡便に行えるという利点もある。
【0005】ここで、前記ペルチェ素子は、面状の形状
をなし、作動時に一方の主表面に発熱面が、他方の主表
面に冷却面が形成されたものとすることができる。これ
により、例えば、リュウマチなどの冷え症の方の患部を
温めたり、炎症などの患部を部分的に冷却することがで
きる。ここで、前記燃料電池は、固体高分子膜の両主表
面にアノード及びカソードを配してなるセルと、燃料を
前記セルに供給する容器とを備えるものとすることがで
きる。
【0006】これにより燃料電池をセルと燃料を前記セ
ルに供給する容器とを一体化したコンパクトなものであ
るので、より一層携帯性に優れる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態にかか
る携帯体温調整素子について図面を参照にしながら具体
的に説明する。図1は、本実施の形態にかかる携帯体温
調整素子1の構成を示す斜視図である。
【0008】この体温調整素子1は、手首にリュウマチ
を抱えておられる方を対象とした持ち運びに便利な携帯
型のもので、人体の手首に装着されることで患部を適温
に温めるものであり、電流の流れる方向に従って熱が移
動し、熱が移動する基端側が吸熱面となり、熱が移動す
る終端側が発熱面となるというペルチェ素子が有するペ
ルチェ効果を利用したものである。
【0009】この図に示すように、携帯体温調整素子1
は、装着ベルト10と、装着ベルト10の表面10Aに
取着された4つのペルチェ素子20、21、22、23
と、小型の直接メタノール燃料電池30(以下、「DM
FC」30という。)と、燃料補助タンク40とから構
成されている。装着ベルト10は人体とペルチェ素子と
の間で熱交換を行うため、熱伝導性を有するものが望ま
しい。
【0010】ぺルチェ素子20、21、22、23は、
p型(+)の熱電材料とn型(−)の熱電材料を一対に
した素子を多数個並べ、両面に平板状の電極を配する面
状のものであって、約4cm四角の市販(S.T.S社、
サーモモジュール)を用いることができる。このペルチ
ェ素子は、適切に燃料電池と電気的に接続されることに
よって、p型熱電材料からn型熱電材料に向けて電流が
流れる下流側面に発熱面20A、21A、22A、23A
が、他方、n型熱電材料からp型熱電材料に向けて電流
が流れる下流側面に冷却面20B、21B、22B、23B
が形成される。そして、本体温調整素子1は、ひえ症の
方の患部の保温を目的としているため、発熱面20A、
21A、22A、23Aが患部に面して取り付けられるよ
うに、装着ベルト10に当該発熱面を下面にして取着さ
れる。
【0011】小型DMFC30は、メタノール(2%含
有メタノール水溶液)を燃料としたもので1cm3程度の
大きさで図2に示す単セル構造のものである。当該小型
DMFCは、0.3V−20mAの性能で、燃料1cm
3でおおよそ8時間ほど発電を行うことができる。この
ような小型DMFCを用いるとペルチェ素子において、
発熱面の温度は52℃、冷却面の温度は8℃になる。
【0012】図2に示すように、小型DMFC30は、
セル部31と燃料貯蔵容器32とから構成されている。
セル部31は、固体高分子膜311の両主表面中央部分
に、カソード312及びアノード313が配置されてな
るセル310と、この上に配置される中央部分に窓31
4を有する枠体315とからなる。
【0013】固体高分子膜311は、陽イオン交換樹脂
であれば特にその種類は限定されるものではないが、例
えば、ナフィオン(デュポン社の商品)の膜を用いるこ
とができる。燃料貯蔵容器32は、内部に燃料貯蔵室3
21を有した外観四角柱状の容器であって、側部壁面3
22には、燃料供給口323が開設され、上部壁面32
6には、逆止弁327が挿設されている。そして、前記
燃料供給口323には、燃料供給配管324が液密に連
結され、当該燃料供給配管324の他の一端は、燃料補
助タンク40に液密に連結されている。
【0014】前記逆止弁327は、燃料貯蔵室321の
内部に燃料がセル310から逆流しないようにするため
に設けられたもので、一定の流量で燃料を流出させる。
燃料補助タンク40は、燃料を適宜充填補充できるよう
に燃料注入口41を備えている。そして、燃料が不足す
るころを見計らい、この燃料注入口41に燃料補充タン
ク(不図示)を適宜連結して燃料の充填補充を行うこと
となる。
【0015】セル310は、アノード313が燃料貯蔵
容器の逆止弁327が設けられた外表面に面し、カソー
ド312が外気に露出する状態に載置されている。そし
て、その状態で窓314がカソード312の上方に位置
するように枠体315を配置し、枠体315と燃料貯蔵
容器32とを断面コの字形の固定具50、51によって
締め付け固定されている。
【0016】セル部31と、燃料貯蔵容器32とは、離
脱可能であり、セルの寿命に近づいたら固着具を取り外
してセルを新しいものと適宜交換することができる。な
お、小型DMFCのカソード312及びアノード313
からは配線が延設され、ペルチェ素子20、21、2
2、23の発熱面20A、21A、22A、23Aにカソー
ド側から延設された配線が接続され、吸熱面20B、2
1B、22B、23Bにアノード側から延設された配線が
接続されてある。
【0017】上記構成の携帯体温調整素子1をその装着
ベルト10によって、患部(ここでは、手首)に発熱部
分が面するように装着することによって、患部をペルチ
ェ素子のペルチェ効果による発熱作用によって温めるこ
とが可能となる。なお、小型DMFC30や燃料補助タ
ンク40は、別途人体の一部に取着するか、衣服の一部
に収納しておく。
【0018】そして、電源として小型DMFCを用いて
いるため、カソードに供する酸化剤はおおよそ無限に存
在する空気であり、また、燃料は適宜補充することによ
って半永久的に確保可能であることから、事実上半永久
的に患部を保温しつづけることが可能となる。しかも、
上記のように装着ベルトで手首に装着して使用できる携
帯型であるため、患者が外出などして持ち運んだとして
も負担になるということはない。加えて、燃料電池30
が、セル部と燃料貯蔵容器32とが一体化したコンパク
トなものであるので、より一層携帯性に優れる。
【0019】また、小型燃料電池に使用される燃料は、
液体状であるため、充填補充を簡便に行えるという利点
もある。また、上記ペルチェ素子では、その発熱面の発
熱温度が52℃であるので、リュウマチの方などの患部
を温め体温調整をするのに適度な発熱量を有している。
なお、上記説明では、リュウマチなどの冷え症の方を対
象としていたため、ペルチェ素子の発熱面を患部に面す
るようにしたが、炎症などの患部を部分的に冷却するた
めに、ペルチェ素子の冷却面が患部に面するようにする
こともできる。この場合、上記ペルチェ素子では、その
冷却面の冷却温度が8℃であるので、炎症患部を冷却し
て体温調整をするのに適度な吸熱量を有している。
【0020】また、上記説明では、手首等に患部を有す
る場合について説明したが、これに限定されないのは言
うまでもなく、その他体温調整機能を喪失された方全般
に対して同様に適用できる。なお、この場合には、ペル
チェ素子を組み込んだ衣服とすることもできる。また、
ペルチェ素子には、そのサイズが小さいものを用いるほ
うが、人体に効果的にフィットさせられるので、より効
率良く温度を調整することができる。ペルチェ素子の形
状は、面状である必要性はなく、繊維状等であっても構
わない。なお、繊維状であれば、更に、効果的に人体に
フィットさせられる。
【0021】また、上記説明では、発熱面及び吸熱面を
固定していたが、これに限定されず、例えば、人体の温
度を検出しその結果に基づいて、電流を流す方向を切替
えて加熱及び冷却を繰り返して行うようにすることもで
きる。これにより、人体の体温をより適切に調整するこ
とが可能となる。なお、この場合、電流の流れ方向を切
り替えられるような金属によって構成されたペルチェ素
子を用いる必要がある。また、上記説明では、燃料予備
タンク40は常時燃料供給配管324によって連結して
いたが、このようにしなくても、燃料を補充する際にだ
け、接続するようにしても無論かまわない。
【0022】最後に、上記説明では、電源として、DM
FCを用いたが、ジメチルエーテルを初めとする液体を
燃料とする燃料電池を用いることもできる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の携帯体温
調整素子は、ペルチェ素子と、前記ペルチェ素子を人体
に取り付けるための取着具と、液体燃料を用いて前記ペ
ルチェ素子に電力を供給する燃料電池とを備えている。
これによれば、電流の流れる方向に従って熱が移動し、
吸熱部及び発熱部を形成するというペルチェ素子が有す
るペルチェ効果を利用して人体の温度を調整することが
可能であると共に、液体燃料を使用する燃料電池を用い
ているため、酸化剤は無限に存在する空気であり、ま
た、燃料は適宜補充することによって半永久的に確保可
能であることから、事実上半永久的に患部の温度を調整
しつづけることも可能となる。しかも、取着具によって
人体に取り付けて使用できる携帯型であるため、ユーザ
が外出するなどして持ち運んだとしても負担になるとい
うこともない。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態にかかる携帯体温調整素子の構成を
示す斜視図である。
【図2】小型DMFCの構成を示す組立図である。
【符号の説明】
1 携帯体温調整素子 10 装着ベルト 20、21、22、23 ペルチェ素子 20A、21A、22A、23A ペルチェ素子発熱面 20B、21B、22B、23B ペルチェ素子冷却面 30 小型DMFC 31 セル部 32 燃料貯蔵容器 40 燃料補助タンク 41 燃料注入口 50、51 固定具 310 セル 311 固体高分子膜 312 カソード 313 アノード 314 窓 315 枠体 321 燃料貯蔵室 323 燃料供給口 324 燃料供給配管 327 逆止弁
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年4月26日(2000.4.2
6)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】セル部31と、燃料貯蔵容器32とは、離
脱可能であり、セルの寿命に近づいたら固着具を取り外
してセルを新しいものと適宜交換することができる
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米津 育郎 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 4C099 AA05 CA19 EA08 GA02 HA02 JA02 NA02 PA01 PA10 5H026 AA06 5H027 AA06

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ペルチェ素子と、前記ペルチェ素子を人
    体に取り付けるための取着具と、液体燃料を用いて前記
    ペルチェ素子に電力を供給する燃料電池とを備えている
    ことを特徴とする携帯体温調整素子。
  2. 【請求項2】 前記ペルチェ素子は、面状の形状をな
    し、作動時に一方の主表面に発熱面が、他方の主表面に
    冷却面が形成されるものであって、人体の被温度調整部
    位にペルチェ素子の発熱面又は冷却面が面することを特
    徴とする請求項1に記載の携帯体温調整素子。
  3. 【請求項3】 前記燃料電池は、固体高分子膜の両主表
    面にアノード及びカソードを配してなるセルと、燃料を
    前記セルに供給する容器とを備えることを特徴とする請
    求項2に記載の携帯体温調整素子。
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