JP2002506513A - 熱電式冷水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 冷水器(10)に、クーラーの貯水器(14)内に水を冷やす熱電式伝熱モジュール(12)が設けられる。冷水器は、センサー(120,222,320-322,420)が取付けられ、該センサーは、冷水器内のアイスバンク(21)の成長を検出し、また制御器に信号を送り、該制御器は、熱電式モジュールの作動を規制して、アイスバンクの大きさと成長を制御する。冷水器は、さらにエアフィルター(104)を備え、ファンにより引かれ熱電式モジュールと関連付けられたヒートシンク(62)上を循環する空気を濾過する。エアフィルターは、迅速で容易にアクセスし取出すことができ、周期的に清掃と交換を行うことが出来る。熱電式モジュールとエアフィルターは、チラーサブ組立体の一部として含まれ、冷水器のハウジングに迅速で容易に組立て、貯水器内の水を冷却するのに使用でき、また所望により、冷水器のハウジングから迅速で容易に分解し、サービスと交換を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 熱電式冷水器 発明の背景 本発明は一般に、飲用、料理用等に使用する水の供給を冷却するためのデバイ スとシステムの改善に関する。より詳しくは、本発明は、クーラーの貯水器内の 水を静かに冷やすための小型熱電式伝熱モジュールを備える種類の冷水器の改善 に関する。 瓶入り水用冷水器は、業界で良く知られていて、比較的純粋な水の供給を便利 に収容して、どこでも直ちに水を出して使用することが出来る。このような冷水 器は、一般に上方へ開く貯水器を備え、典型的には３から５ガロンの容量の水用 瓶を倒立方向に受入れ支持し、瓶の水が下方へ流れクーラーの貯水器へ行くよう になっている。クーラーのハウジングの前面にあるコックを操作して、いつでも 水を必要な量だけ出すことが出来る。このような瓶入り水用冷水器は、広く使用 されて、特に、水の供給が不所望のレベルで汚染されているかその恐れがある地 方では、飲用水のきれいで安全なソースを提供する。また、いわゆる固定式冷水 器も知られていて、クーラーは、水供給ラインに接続され、逆浸透ユニット等の 水濾過及び/又は浄化手段を備え、クーラーの貯水器に供給する水を浄化する。 上述した種類の多くの冷水器では、クーラーの貯水器内の水を比較的低温に冷 却し、飲用水の心地よくさわやかなソースを提供するのが好ましい。しかし、こ のような冷水器用の冷却装置は、典型的には通常のコンプレッサー型機械的冷却 システムであり、そのため、冷水器は、全体のコスト、複雑さ、大きさ、作動ノ イズの程度、消費電力が、大きくなって望ましくない。他の冷却システムの提案 では、米国特許第5,072,590号に示されるシステムのような比較的小型で静かな 伝熱モジュールの使用を提案する。このような提案では、熱電式モジュールは、 その低温側がクーラーの貯水器内の水と伝熱関係に配置され、水から引出した熱 を放散させるため高温側がヒートシンクと組み合わさるように取付けられる。通 常、ヒートシンク上に空気を循環させるため、冷却ファンが設けられて、熱伝達 効率を高める。 熱電式チラーシステムは、比較的構造が簡単で動作が静かであるが、このよう なシステムには重大な欠点があり、そのため広く採用され使用されてこなかった 。より詳しく言うと、熱電式モジュールの冷却能力は、従来のコンプレッサー型 冷却システムと比較して小さく、そのため貯水器から水を大量に出すか何回か連 続して出した後の回復時間が比較的長かった。この問題を補うため、熱電式モジ ュールは一般に、貯水器内にアイスバンクが出来るように動作され、大量に水を 出した後、補給水を直ちに冷やせるようにする。残念なことに、このアイスバン クにより補給水を急速に冷やすには、熱電式モジュールを実質的に全時間作動さ せる必要があり、その結果、過剰なエネルギーが使用され、貯水器が凍結する危 険がある。アイスバンクの成長を制御するための１つの試みでは、貯水器内の貯 水器の凍結を防止する位置にバッフルを配置したが、このようなバッフルを使用 しても、過剰なエネルギーを使用する問題は解決されない。他の試みでは、環境 空気温度の変化に応じて、ヒートシンク上を対流する気流を循環させるのに使用 する冷却ファンの速度を制御することにより、貯水器からの熱伝達速度を規制し た。しかし、この後者のアプローチもまた、過剰なエネルギーが使用される問題 を解決せず、さらに一般的には、温度センサー表面に埃と泥が堆積して、温度の 示度が不正確になって効果がなかった。埃と泥の堆積を制御するため、フィルタ ーが提案されたが、このフィルターは、アクセスして清掃し交換するのが困難で あった。 それゆえ、クーラーの貯水器内に水を冷やす熱電式伝熱モジュールを有する種 類の冷水器を改善する必要性がある。特に、全体のエネルギー要求を減少させな がら、過剰なアイスバンクの成長を防止するようにモジュールを規制する改善さ れたシステムを提供する必要性がある。さらに、ヒートシンク冷却ファンと関連 するエアフィルターに容易にアクセスできるように改善する必要がある。本発明 は、これらの必要性を満たし、さらに関連する利点がある。発明の概要 本発明によれば、クーラーの貯水器内の水を冷やす熱電式伝熱モジュールを有 する改善された冷水器が提供される。熱電式モジュールは、例えば貯水器内に直 接延びることによって、貯水器の水と伝熱関係に配置された熱伝導性チラーのプ ローブのベースに取付けられる。熱電式モジュールの低温側は、チラーのプロー ブと伝熱関係に配置され、モジュールの高温側は、ヒートシンクと伝熱関係に配 置される。チラーのプローブは、さらに貯水器内に配置されたセンサーを有し、 該センサーは、貯水器内部のアイスバンク（土手状の氷）を検出し、また制御器 に信号を送り、該制御器は、アイスバンクの大きさと成長を制御するようにモジ ュールの作動を規制する。 １つの好適な形では、センサーは、小さいプローブの形の導電率センサーであ り、貯水器内のチラープローブの先端即ち末端部から短い距離だけ突出すように 取付けられている。導電率センサーは、米国特許第5,580,444号に記述されてい るような導電率回路と関連付けられて、制御器の一部を形成し、センサー先端の 露出した一対の電極間の導電率を周期的にモニターする。アイスバンクがプロー ブを覆うのに十分なまで成長すると、検出する抵抗が実質的に増加するので、導 電率センサーにより検出することが出来る。制御器は、アイスバンクが導電率セ ンサーを覆うのを検出するのに応じて、熱電式モジュールへの電力を規制し、ア イスバンクが過剰に蓄積しないように、またモジュールのエネルギー消費を減少 するようにする。好適な形では、制御器は、パルス幅変調により、又はオンオフ サイクリングにより、熱電式モジュールに供給される電力を減少させる。これに 加えて又はこれに変えて、制御器は、ヒートシンクを通して空気を引き、貯水器 の水から熱電式モジュールにより引出された熱を放散するため設けられた冷却フ ァンの速度を変えることにより、熱電式モジュールの作動を規制するように機能 する。 ヒートシンクの空気吸入側にエアフィルターが設けられ、循環する気流から埃 と微粒子を濾過し、それによりヒートシンク表面上に埃と微粒子が蓄積しないよ うにする。エアフィルターは、クーラーのハウジングの上に位置するスライド式 トレーに取付けられ、クーラーのハウジングの前面から容易にアクセスすること が出来、エアフィルターを容易に取出して、洗浄及び/又は交換することが出来 る。 熱電式モジュールは、チラーのプローブの下端部とヒートシンクの間にしっか りクランプされ、次にこれらの部品は冷却ファン及びベースフレームと組立てら れ、小型チラーサブ組立体となり、冷水器のハウジングに迅速で容易に取付け取 り外しすることが出来る。好適な形では、このチラーサブ組立体は、カウンター トップ形冷水器用の小型ハウジングの開いた下端部内に迅速で容易に取付けられ るように設計され、チラーサブ組立体とハウジングは、例えば相互の円弧状回転 運動により、ラッチ部材を係合、解放することにより、相互に係合可能なラッチ 部材を備え、簡単に相互連結と分解が出来るようになっている。この構成で、い つ修理又はサービスを要求されも、チラーサブ組立体全体をクーラーのハウジン グから迅速に容易に取出すことが出来る。 チラーのプローブ上又はその中に温度センサー等の別のセンサー装置を取付け ることも出来る。温度センサーは、アイスバンクの成長を示す温度変動を検出し て、制御器に信号を送り、熱電式モジュールの適正な規制を行うようにする。更 に別の形では、光検出手段を貯水器上又はその中に取付けて、アイスバンクの成 長をモニターすることが出来る。 本発明の他の態様、利点は、本発明の原則を例示する添付図面を参照して次の 詳細な説明を読めば、より明らかになるであろう。図面の簡単な説明 添付図面は、本発明を例示する。 図１は、本発明の新規な態様による熱電式チラー手段を備えるカウンタートッ プ冷水器の斜視図である。 図２は、図１の2-2線に沿った垂直断面図である。 図３は、図２の3-3線に沿った横方向垂直断面図である。 図４ａと４ｂは、図１〜３に示す冷水器の色々の部品の組立体を示す分解斜視 図である。 図５は、冷水器の動作を規制するのに使用する制御器の概略図である。 図６は、本発明の別の好適な形によるチラープローブを例示する断片の垂直断 面図である。 図７は、本発明の別の好適な形を示す図６と同様の断片の垂直断面図である。 図８は、本発明のさらに別の好適な形を示す概略図である。 図９は、本発明のさらに別の好適な形を示す断片の垂直断面図である。好適な実施例の記述 図１〜４に、冷水器の全体を10で示し、クーラーの貯水器14内の水を冷やすた め、熱電式伝熱モジュール12を備える。熱電式伝熱モジュール12は、比較的小型 のチラーサブ組立体16（図４ｂ）の一部として設けられ、該チラー組立体は、冷 水器10のハウジング18に迅速で容易に組立てることが出来、また迅速で容易に分 解することが出来る。さらに、チラーサブ組立体16には、導電率センサー20等の センサーがクーラーの貯水器14内に直接配置され、貯水器内のアイスバンク21（ 図２〜３）の成長を反映する導電率の示度をとる。また、制御器22（図５）は、 これと組み合わさり、導電率の示度に応答して、チラーサブ組立体の動作を規制 し、アイスバンクの大きさを規制し制御する。 例示の図に示す冷水器10は、カウンタートップ型クーラーであり、カウンター トップ(図示せず)上に置くのに適した形状の小型のハウジング18を備える。この ようなカウンタートップ用のハウジング18は、セラミック又は陶器で構成され、 開いた頂部を形成し、ここに上方に開き上側フランジ24を有する貯水器14を、ク ーラーのハウジングの上側リム26上に位置するように受入れ支持することが出来 る。好適な形では、貯水器14は、成形したプラスチックで作られ、ハウジング18 にスライドばめさせ、スライドさせて組込み取出しすることが出来、上方に開い たほぼカップ形の断熱ブロック28がハウジング内に取付けられ、貯水器を通常の 動作をする位置に受入れ支持する。図２〜４は、通常のバッフルプレート30が貯 水器14内に組込まれ、貯水器の容積を下部冷却水室32と、大量の水をほぼ室温で 保持する上部室34とに細分する。一対の蛇口36と38が、クーラーのハウジング18 前面に形成された一対の蛇口ポート40と42を通って取付けられ、それぞれ下部と 上部室32,34から水を出す。この点で、バッフルプレート30の一部として形成さ れた流管44（図４ａ）が、業界で知られているように上部室34と室温用の蛇口38 を流体接続し、これはさらに米国特許第5,192,004号、5,370,276号に示されてい て、その内容をここに参照する。 例示の冷水器10は、さらに供給管アダプターユニット46（図２〜４）を備え、 ここに水ボトル48（図２）をクーラーの貯水器14上に倒立させて受入れ支持す る。この供給管アダプターユニット46は、好適な形では、米国特許第5,413,152 号に記述されているように構成されていて、その内容をここに参照する。供給管 アダプターユニットは、水ボトル48上のバルブ付きのボトルキャップと係合して これを開くように設計され、水がボトルから下方へ流れて貯水器へ入り、同時に 置換する空気が貯水器から上方へ流れてボトル内部へ入るようになっている。し かし、当業者であれば、供給管アダプターユニット46の使用はオプションであり 、省略することが出来、その場合は倒立した水ボトルの肩部を、クーラーのハウ ジングの上側リム26上で直接密閉することが出来る。 クーラーの貯水器14の底壁部には、円筒形のカラー52が形作られ、チラーサブ 組立体16の頂部に取付けられるチラープローブ56をスライドばめして受入れる開 口部54を形成する。より詳しくは、図２〜４に示すように、貯水器のカラー52の 内部は、１つ又はそれ以上のシールリング58で裏打ちされ、貯水器14がクーラー のハウジング18内に完全に組立てられ設置されるとき、チラープローブ56の外周 表面とスライドばめされ密閉した係合をするようになっている。従って、貯水器 のカラー52とチラープローブ56とは、協働して貯水器の底部を密閉し、そこから 水が漏れるのを防止し、さらにチラープローブ56を冷却水室32内に直接入れ、そ の内部の水と直接接触する。 チラープローブ56は、ステンレス鋼又はアルミニウム等の好適な金属材料等の 比較的高熱伝導率の材料で出来ていて、腐食防止のため、エポキシ又はテフロン を薄く表面コーティングしても良い。チラープローブ56の下端部は、ほぼ平面で あり、熱電式伝熱モジュール12の低温側と直接接触して保持される。このような 伝熱モジュールは、ボーグワーナー社からモデル名920-31で入手でき、異なる特 性（Ｐ型とＮ型材料）の半導体材料を用いて、電気的に直列で熱的に並列に接続 する。モジュール12は、低温側において熱エネルギーを引出し即ち抜取り、それ により貯水器14内の水からチラープローブ56経由で熱を抜出し、抜出した熱を高 温側においてアルミニウム等で形成された熱導電性のヒートシンク62へ伝達する ように作動する。 図示するように、ヒートシンク62はほぼ平らなベースプレート64を備え、複数 のネジ66がベースプレート64を通って上方へ延び、チラープローブ56内に しっかり固定されて、該ベースプレートは、モジュール12の高温側にしっかりク ランプされる。取付けネジ66は、チラープローブ56とヒートシンク62の間に圧縮 保持される環状断熱リング68を通過し、熱電式モジュール12を取囲むのが好まし い。この取付けの配置は、モジュール12を伝熱部品の間にしっかり固定し、貯水 器内の水からヒートシンクへ効率的に熱伝達が行われるようにする。熱電達を促 進するため、熱伝導性のペースト状コーティング又は薄層(図示せず)をモジュー ル12と隣接部品との間に挿入することも出来る。 ヒートシンク62は、ベースプレート64から下方へ突出す複数の熱放散フィン70 を備える。フィン70の間は間隔があき、その間に細長い空気の流れ通路を形成し 、冷却空気が循環して集められた熱エネルギーを持ち去るようにする。図２〜４ に示すように、冷却ファン72は、ヒートシンク62の直下に取付けられ、フィン70 を通過して空気を循環させて熱放散させる。 より詳しくは、冷却ファン72は、回転駆動されるとき、空気の流れと同軸にな るように、パンケーキファン組立体の形が好ましい。ファン組立体は、小型ファ ンシュラウド74を備え、該ファンシュラウドは、上に重なるヒートシンク62と、 チラーサブ組立体16のベースフレーム78の一部として形成された空気入口ダクト 76の一端部との間に挟まれクランプされる組立体用に設計されている。複数の取 付けネジ80が、ベースフレーム78上のリップ82（図４ｂ）を通って延び、さらに ファンシュラウド74を通って延び、ヒートシンク62にしっかり取付けられ、図２ に示すように、フィン間の空間に適合するように固定される。 図４ｂに示すように、ベースフレーム78は、複数のネジ86の手段により、下部 支持トレー84に組立てられる。組立てられると、ベースフレーム78により形成さ れる入口ダクト76は、支持トレー84に形成されたオープングリル88を通って、冷 水器10の外側に下方へ開く。支持トレー84の下側の短い脚90により、支持するカ ウンタートップの表面上とトレーの間隔があくようにし、ファンにより空気の流 れがグリル88と入口ダクト76を通って上方へ引かれ、ヒートシンクのフィン70と 伝熱関係になるようにする。この対流の冷却空気の流れは、フィン70の間をほぼ 水平に通過し、ベースフレーム78の外側出口ダクト92（図３）へ入り、そこで空 気の流れは下方へ導かれ、ベースフレーム78の露出した下部 外周部と支持トレー84の周りに形成された複数の出口ポート94を通って半径方向 外側へ放出される。この外周部に複数の別のフィン96を並べ、熱伝達を改善する と好都合である。 本発明の１つの主な態様では、チラーサブ組立体16は、クーラーのハウジング 18に迅速で容易に組立てるため、事前に組立てたユニットとして提供される。即 ち、熱電式モジュール12がチラープローブ56とヒートシンク62の間に挟まれ、次 に冷却ファン72をベースフレーム78とヒートシンク62の間に適正に取付ける。次 に、下部支持トレー84がベースフレーム78に固定され、チラーサブ組立体16がで きあがる。ベースフレーム78の複数の直立ラッチタブ98が、クーラーのハウジン グ18の開いた底端部において、取付けリング102上に形成されたラッチキーパー1 00と係合するように配置される。この取付けリング102は、プラスチック成形部 品として設けられ、ハウジング18の開いた下端部において、内曲したリブ103上 にスナップで組込めるようになっていると好都合である。特にハウジングがセラ ミック等で出来ているときは、そうである。これらのラッチタブ98とラッチキー パー100とは、例えば、チラーサブ組立体16をハウジング18に対して円弧状に回 転することにより、迅速に相互に係合できるように設計され、チラーサブ組立体 をハウジング内に迅速に取付けられるようになっている。ベースフレーム78は、 取付けられると、断熱ブロック28を支持し位置決めする便利な基板となる。チラ ーサブ組立体のサービス及び/又は交換が必要なときは、チラーサブ組立体16の 分解と取外しを、同様に迅速で簡単に行うことが出来る。 ヒートシンク62に引き込まれこれを通る空気を濾過するため、入口ダクト76に 沿ってエアフイルター104が設けられる。このエアフィルター104は、開いた格子 フレーム108に保持された多孔性フィルター要素106を備え、対流冷却空気が垂直 に流通する通路を作る。フィルターのフレーム108の前部に引張りフランジ110が 形成され、クーラーの前面のベースフレーム78と下部支持トレー84との間に形成 されたアクセススロット112を通って、フィルターを容易にスライドさせて入れ 出し入れすることが出来る。従って、エアフィルター104は、クーラーのハウジ ング18の前から容易にアクセスし、交換することが出来る。フィルターが取付け られるとき、アクセススロット112を閉じるための装飾フィン付き 要素114を設けることができ、１つ又はそれ以上のロックアーム116が支持トレー 84のデテント118（図２）と着脱可能に係合するようにすることが出来る。又は 、装飾フィン付き要素114は、ファセット36,38の下に位置する通常のドリップト レー119（図４）で置き換えることも出来る。 本発明の他の主な態様によれば、チラーサブ組立体16は、クーラーの貯水器14 内に形成されるアイスバンク21の存在をモニターし成長を規制するため、導電率 センサー20を備える。より詳しくは、伝熱モジュール12の作動は、貯水器の下部 室32内の水を冷やすのに有効で、時間が経つと、チラープローブ56の低温表面を 覆う氷の層即ちアイスバンクを発達させる。このアイスバンク21を形成し維持し 、関連付けられた蛇口36から水を出した後、下部室32に導入された補給水を実質 的に直ちに冷却することが好ましい。しかし、下部室32の凍結を防止し、熱電式 伝熱モジュール12による過剰なエネルギー消費を防止するため、アイスバンク21 の大きさを規制するのが好ましい。 導電率センサー20は、チラープローブ56の先端部即ち末端部に取付けられ、そ こから短い距離だけ貯水器内部へ突出している。導電率センサーは、米国特許第 5,580,444号、第5,527,450号、第5,435,904号に記載された種類の導電率プロー ブを備える。これらの特許をここに参照する。該導電率プローブは、一対の電極 120を備え、水に接触し、前記特許に記載された種類の導電率回路を備える制御 器22の動作制御の下で、周期的に導電率の示度をとる。この点で、電極120は、 チラープローブ56に形成されたボア（図２）を通過する導体121（図５）により 制御器22に結合している。本発明では、導電率を測定し、アイスバンク21がセン サー20を覆い、電極120に橋を架けるだけ十分に成長したことを示せば、実質的 な処理機能は低下する。又は、センサー20は、貯水器内の他の位置に取付け、チ ラープローブ56上のアイスバンクの成長を検出することも出来る。 アイスバンク21がセンサー20を覆うのに十分なだけ成長したと、制御器22が認 識すると、制御器は、チラーサブ組立体16の作動を規制し、過度にアイスバンク が成長しないよう、アイスバンク21を所望のように維持する。図５に示すように 、このような規制は、アイスバンクが周期的に成長し融解し、センサー20を覆い 覆わなくなるのに応じて、熱電式モジュール12のオンオフを繰り返す ことにより好適に行うことが出来る。このような繰返し動作は、アイスバンクが センサー20を覆うことを検出した後、直後に開始することも出来、又はこのよう な検出をした後、所定の時間遅れて開始することも出来る。又は、モジュール12 は、パルス幅変調により減少した電力レベルで作動させ、アイスバンクがゆっく り縮小するようにし、導電率測定値が増加したことで示し、センサーが覆われな くなったことを検出したとき、最大電力を回復することも出来る。前述したのと は別に又はこれと組合せて、用いることの出来る他の規制のアプローチは、冷却 ファン72の速度を変えることであり、センサー20がアイスバンクで覆われるとき 、ファンの速度を遅くし、その結果貯水器からの伝熱が遅くなるようにする。特 定の規制のアプローチ又はその組み合わせによらず、アイスバンクが成長し融解 すると、センサー電極120が覆われ覆われなくなるので、制御器22は、センサー2 0に応答して、アイスバンク21をほぼ所定の大きさの範囲内に保持することが出 来る。 所望により、図５に示すように、制御器22は、手動のファン速度スイッチ23を 備え、又はこれと関連付け、ユーザーが、ファン72の速度を高又は低速度に選択 して設定することが出来る。このファン速度スイッチ23により、ユーザーは、フ ァン速度とその結果起こるファンのノイズを所望により、例えば夜間動作時に、 減少したレベルに設定することが出来る。速度スイッチ23は、ハウジング18の便 利な場所、典型的にはハウジング18の後ろ等の目に付かない位置に取付けること が出来る。 図６は、チラープローブ56の１つの別の好適な形を示し、センサー20は先端部 即ち末端部に取付けられ、アイスバンク21の成長をモニターし規制する。本発明 のこの態様では、導電率センサー電極120を備えるセンサー20は、チラープロー ブ56に対する電極先端の位置を調節することが出来るように、チラープローブ56 の上に取付けられる。より詳しくは、図６は、センサー20が、Ｏリングシール12 4を有するスプール部材123を備え、チラープローブに形成されたボア126内でス ライドばめさせて位置調節することが出来る。この構成では、センサー20の位置 は、図６の矢印128で示すように、変化させて設定でき、センサー20がアイスバ ンクを検出し規制し始める前に、アイスバンク21が成長できる 相対的な大きさを選択することが出来る。又は、スプール部材123とチラープロ ーブのボア126の間をネジで相互接続する等の他のセンサー調節構造を使用する ことも出来る。 図６は、またチラープローブ56の好適な外形を示し、比較的大きい直径のベー ス56'が、貯水器のカラー52内に設置されて密閉され、比較的小さい直径のチラ ープローブ要素56"が、上方へ突出している。この構成では、アイスバンク21が 形成されるとき、アイスバンクは、水貯水器内のチラープローブの細い部分を覆 うようにベース56'からほぼ円筒形で発生する。適当な蛇口36（図１）を通って 貯水器から冷水が引出されるとき、補給水は、上部室34からバッフルプレート30 （図２、３）を通り、下部冷却水室32へ流れ、円筒形のアイスバンク21と直接接 触する。その結果、下部冷却水室32内で所望の低温の冷却水を短時間で得ること が出来る。 図７は、アイスバンクをモニターし検出する別のシステムを組込むように修正 した別のチラープローブ156を示す。この実施例では、アイスバンクセンサーは 、チラープローブ156の先端部に取付けられたトランスデューサー220であり、該 トランスデューサーは、適当な導体158により制御器22に電気的に接続され、貯 水器内の水と接触する振動ロッド222を備える。この振動ロッド222は、適当なシ ールグロメット224内に設置され、プローブ156を通って水が漏れるのを防止する 。動作において、アイスバンクに覆われるまでは、振動ロッド222は選択した周 波数の振動信号を生成し、貯水器14内の任意の好適な場所に取付けられた好適な 受信器226により検出することが出来る。振動ロッド222がアイスバンクで覆われ ると、振動信号は妨害される。受信器226は、振動信号がないことを検出すると 、導線160経由で制御器22に信号を送り、前述した規制アクションを開始する。 図７には、受信器226は、チラープローブ156から離れた位置に取付けられるよう に図式的に示されるが、所望により受信器はチラープローブ上に直接取付けるこ とが出来る。さらに、制御器22は、振動トランスデューサー220に入力される電 力をモニターし、アイスバンクが振動ロッド222を覆い動かなくなるとき、この ような電力入力の変化を検出するように設計することが出来る。 図８は、本発明のさらに他のアイスバンクセンサーを示し、図１〜７に示され 記載されたセンサーは、光センサーシステムで置きかえられる。、該システムは 光源320を備え、光検出器322が貯水器の反対側でチラープローブのほぼ反対側に 取付けられる。光源320と光検出器322は、相互に整列して位置し、光源320から の光ビームがチラープローブ56の頂部を横切って通過し、光検出器322により検 出される。アイスバンク21が十分な大きさに成長すると、アイスバンクは光ビー ムを遮る。制御器22が光検出器322に結合し、制御器は、アイスバンクの成長を 示す光ビームの妨害に応答し、適当な規制アクションを行うことが出来る。好適 なシステムでは、光源320と光検出器322は、貯水器14のプラスチックの壁を通っ て光信号を送ることが出来る赤外部品である。 本発明の更に別の好適な形を図９に示し、ここでのセンサーは、制御器22に結 合し、チラープローブ56内に埋め込まれたセンサーバルブを有する温度センサー 420である。この位置で、センサー420は、熱電式モジュール12の低温側と、アイ スバンク21及び/又は貯水器14内で冷却される液体との間の熱経路とほぼ整列し ている。この態様では、チラープローブ上にアイスバンク21が成長すると、アイ スバンクはプローブ56とそこに埋め込まれたセンサー420を貯水器内の水から断 熱するように作用する。その結果、水からの熱伝達は減少し、センサー420によ り検出される温度も低下する。所定の低温レベルで、センサー420は、前述した ように、制御器22に信号を送り、規制動作を開始する。好適な制御装置では、制 御器22は、熱電式モジュール12をオンオフ又は同様の繰返し方法で作動させ、ア イスバンク21が十分に融解し、プローブ56から離れ上方へ浮くことができるよう にする。こうすると、プローブベース56'がより高い温度に晒され、それにより センサー420がより高い温度に晒され、適当な規制動作が行われる。しかし、バ ッフル30（図９には示さず）がアイスバンク21に近接しているので、アイスバン クがチラープローブから完全には離れないようにし、モジュール12のチラーの運 転が再開され、そのベースにアイスバンクを再度作る。その結果、システムは、 プローブ56からほぼバッフル30の近くまで上方へ延びる細長いアイスバンクを保 持し、有効に水を冷却することができる。アイスバンクの上端部は、貯水器内で 連続的に溶解するが、アイスバンク全体の大きさとそれにより供給される冷却能 力は増加する。 本発明の熱電式冷水器10は、冷水器のハウジング18に迅速で容易に組込み取外 すことが出来、伝熱モジュール12を備える小型チラーサブ組立体16を提供する。 チラーサブ組立体16は、クーラーのハウジングの前面から容易にアクセスできる ように取付けられたエアフィルター104を備える。さらに、センサーは、アイス バンクの成長が所定の大きさの範囲内に保持され、最適な冷水器性能を得て、効 率的なエネルギー使用が出来るようにする。 本発明の色々の改善と利点は、当業者には明らかであろう。例えば、本発明は カウンタートップ型冷水器について記載したが、本発明を他のハウジングの構成 の冷水器に同様に適用することが出来る。従って、前述の記載と添付図面は、本 発明を制限するものではなく、本発明は請求の範囲により制限される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 冷水器において、 水の供給を受取り保管する貯水器、 前記貯水器から水を出す吐出手段、 前記貯水器内の水と熱交換関係に取付けられたチラー手段、及び、 前記貯水器内に規制された大きさのアイスバンクを生じるため、前記チラー 手段を規制する制御手段、を備え、前記制御手段は、前記チラー手段に取付け られ、前記アイスバンクの大きさを検出するセンサー手段と、前記アイスバン クを所定の大きさ範囲内に保持するため、前記センサー手段に応答して前記チ ラー手段を作動させる制御器とを有することを特徴とする冷水器。 2. 前記吐出手段は、前記貯水器に取付けられた蛇口である請求項１に記載した 冷水器。 3. 前記チラー手段は、低温側を前記貯水器内の水と熱交換関係に取付けられた 熱電式伝熱モジュールである請求項１に記載した冷水器。 4. 前記センサー手段は、導電率センサーである請求項１に記載した冷水器。 5. 前記チラー手段は、前記貯水器内に位置し内部の水と接触するチラープロー ブを備え、前記センサー手段は、前記チラープローブに取付けられ、そこから 突出して前記貯水器内の水と接触するセンサーを有し、前記制御手段は、前記 貯水器内の前記チラープローブ上にアイスバンクを形成するように前記チラー 手段を規制する請求項１に記載した冷水器。 6. 前記センサーは、前記チラープローブに調節可能に取付けられ、前記センサ ーが前記チラープローブから前記貯水器内へ突出す距離を選択できる請求項５ に記載した冷水器。 7. 前記センサーは、前記貯水器内の水に晒される一対の電極を有する導電率セ ンサーであり、前記制御器は、導電率の示度をとるため、前記電極に電気信号 を加える手段を備える請求項５に記載した冷水器。 8. 前記センサー手段は、温度センサーである請求項１に記載した冷水器。 9. 前記チラー手段は、前記貯水器内の水と熱交換関係に配置されたチラープロ ーブを有し、前記温度センサーは、前記チラープローブ内に取付けられる請求 項８に記載した冷水器。 10. 前記チラー手段は、前記チラープローブを冷却するため、前記チラープロ ーブと熱交換関係に取付けられた熱電式伝熱モジュールを有し、前記温度セン サーは、前記モジュールと前記貯水器内の水の間に熱的に直線的に並ぶ請求項 ９に記載した冷水器。 11. 前記チラー手段は、比較的大きい直径のベースと、前記ベースから前記貯 水器内へ突出す比較的小さい直径のチラープローブ要素とが組み合わさってい る請求項１に記載した冷水器。 12. 前記センサー手段は、前記貯水器内の水に振動信号を送る振動要素と、前 記振動信号を検出する検出器とを有するトランスデューサーである請求項１に 記載した冷水器。 13. 前記貯水器を内部に取付けたハウジングを備え、前記チラー手段は、前記 ハウジングに事前に組立てたユニットとして着脱可能に取付けられるチラーサ ブ組立体であり、前記チラーサブ組立体は、前記貯水器内に位置し内部の水と 接触するチラープローブと、ヒートシンクと、前記チラープローブと前記ヒー トシンクの間に挟まれた熱電式伝熱モジュールと、前記ヒートシンクと伝熱関 係になるよう冷却空気を循環させるファン手段とを備える請求項１に記載した 冷水器。 14. 前記センサー手段は、前記チラープローブに取付けられ、そこから突出し て前記貯水器内の水と接触するセンサーを備え、前記制御手段は、前記貯水器 内の前記チラープローブ上にアイスバンクを形成するため、前記チラー手段を 規制する請求項１３に記載した冷水器。 15. 前記センサー手段は、前記チラープローブ内に取付けられた温度センサー である請求項１３に記載した冷水器。 16. 前記チラーサブ組立体は、ベースを備え、該ベース上に前記ファン手段が 取付けられ、該ベースは、冷却空気流の通路を通って流れるように空気入口ダ クトと空気出口ダクトとを形成する請求項１３に記載した冷水器。 17. 前記入口ダクトに沿ってエアフィルターが取付けられた請求項１６に記載 した冷水器。 18. 前記チラーサブ組立体の前記ベースは、開いたアクセススロットを形成し 、前記チラーサブ組立体を前記ハウジングに取付けたとき、前記エアフィルタ ーにアクセスし取り外し交換できるようになった請求項１７に記載した冷水器 。 19. 前記アクセススロットにより、前記ハウジングの前面から前記エアフィル ターにアクセス出来る請求項１８に記載した冷水器。 20. 前記アクセススロットを着脱可能に閉じる手段を備える請求項１８に記載 した冷水器。 21. 前記アクセススロットを着脱可能に閉じる手段は、前記吐出手段の下に位 置するドリップトレーである請求項２０に記載した冷水器。 22. 前記チラー手段は、前記貯水器内の水から引出した熱エネルギーを放散す るヒートシンクと、前記ヒートシンクと伝熱関係になるよう冷却空気を循環さ せるファン手段と、前記ヒートシンクを通過する冷却空気流の通路を通って流 れるように空気入口ダクトと空気出口ダクトとを形成する手段と、前記入口ダ クトに沿って取付けられたエアフィルターと、開いたアクセススロットを形成 し、前記エアフィルターにアクセスし取外し交換できるようにする手段とを備 える請求項２１に記載した冷水器。 23. 前記アクセススロットにより、前記ハウジングの前面から前記エアフィル ターにアクセス出来る請求項２２に記載した冷水器。 24. 前記アクセススロットを着脱可能に閉じるためドリップトレーを備え、前 記ドリップトレーは前記吐出手段の下に位置する請求項２３に記載した冷水器 。 25. 前記チラー手段は、熱電式伝熱モジュールであり、その低温側が、前記貯 水器内の水と熱交換関係に取付けられ、高温側が、前記ヒートシンクと熱交換 関係に取付けられた請求項２２に記載した冷水器。 26. 前記センサー手段は、導電率センサーである請求項２２に記載した冷水器 。 27. 前記センサー手段は、温度センサーである請求項２２に記載した冷水器。 28. 前記チラー手段は、前記貯水器内の水と熱交換関係に配置されたチラープ ローブを備え、前記温度センサーは、前記チラープローブ内に取付けられる請 求項２７に記載した冷水器。 29. 前記チラー手段は、前記チラープローブを冷却するため、前記チラープロ ーブと熱交換関係に取付けられた熱電式伝熱モジュールを備え、前記温度セン サーは、前記モジュールと前記貯水器内の水の間に熱的に直線的に並ぶ請求項 ２８に記載した冷水器。 30. 前記ファン手段の速度を制御する手段を備える請求項２２に記載した冷水 器。 31. 冷水器において、 ハウジング、 前記ハウジング内に取付けられ、水の供給を受取り保管する貯水器、 前記貯水器に結合し、そこから水を出す蛇口手段、及び、 前記ハウジングに事前組立したユニットとして取付けられたチラーサブ組立 体、を備え、前記チラーサブ組立体は、前記貯水器内の水と熱交換関係に取付 けられたチラープローブと、ヒートシンクと、前記チラープローブと前記ヒー トシンクの間に挟まれ、低温側が前記チラープローブと熱接触し高温側が前記 ヒートシンクと熱接触する熱電式伝熱モジュールと、前記ヒートシンクと伝熱 関係になるよう冷却空気を循環させるファン手段と、前記ファン手段を上に取 付け、前記ヒートシンクを通過する冷却空気流の通路を通って流れるように空 気入口ダクトと空気出口ダクトとを形成するフレーム手段と、を備えることを 特徴とする冷水器。 32. 前記ファン手段は、前記ヒートシンクと前記空気入口ダクトの間に挟まれ た関係で取付けられる請求項３１に記載した冷水器。 33. 前記ファン手段の速度を制御する手段を備える請求項３１に記載した冷水 器。 34. 前記入口ダクトに沿ってエアフィルターが取付けられた請求項３１に記載 した冷水器。 35. 前記フレーム手段は、開いたアクセススロットを形成し、前記チラーサブ 組立体を前記ハウジングに取付けたとき、前記エアフィルターにアクセスし取 り外し交換できるようになった請求項１７に記載した冷水器。 36. 前記アクセススロットにより、前記ハウジングの前面から前記エアフィル ターにアクセス出来る請求項３５に記載した冷水器。 37. 前記アクセススロットを着脱可能に閉じる手段を備える請求項３６に記載 した冷水器。 38. 前記アクセススロットを着脱可能に閉じる手段は、前記吐出手段の下に位 置するドリップトレーである請求項３７に記載した冷水器。 39. 前記貯水器内に規制された大きさのアイスバンクを生じるため、前記熱電 式モジュールを規制する制御手段を備え、前記制御手段は、前記貯水器内に取 付けられ、前記アイスバンクの大きさを検出するセンサー手段と、前記アイス バンクを所定の大きさ範囲内に保持するため、前記センサー手段に応答して前 記熱電式モジュールを作動させる制御器とを有する請求項３１に記載した冷水 器。 40. 前記センサー手段は、導電率センサーである請求項３９に記載した冷水器 。 41. 前記センサー手段は、温度センサーである請求項３９に記載した冷水器。 42. 前記チラープローブは、前記貯水器内に位置し内部の水と接触し、前記セ ンサー手段は、前記チラープローブに取付けられ、そこから突出して前記貯水 器内の水と接触するセンサーを備え、前記制御手段は、前記貯水器内の前記チ ラープローブ上にアイスバンクを形成するように前記熱電式モジュールを規制 する請求項３９に記載した冷水器。 43. 前記センサーは、前記チラープローブに調節可能に取付けられ、前記セン サーが前記チラープローブから前記貯水器内へ突出す距離を選択できる請求項 ４２に記載した冷水器。 44. 前記センサーは、前記貯水器内の水に晒される一対の電極を有する導電率 センサーであり、前記制御器は、導電率の示度をとるため、前記電極に電気信 号を加える手段を備える請求項４２に記載した冷水器。 45. 前記センサー手段は、前記貯水器内の水に振動信号を送る振動要素と、前 記振動信号を検出する検出器とを有するトランスデューサーである請求項３９ に記載した冷水器。 46. 前記温度センサーは、前記ヒートシンクと前記貯水器内の水の間に熱的に 直線的に並ぶように前記チラープローブ内に取付けられる請求項４１に記載し た冷水器。 47. 前記チラーサブ組立体は、前記ハウジングの開いた下端部内に着脱可能に 取付けられる請求項３１に記載した冷水器。 48. 前記フレーム手段は、前記入口ダクト内に空気を入れるため、下方に開く グリルを形成し、前記空気出口ダクトから空気を排出するため、複数の出口ポ ートが、前記ハウジングの下のグリルの周りに形成される請求項４７に記載し た冷水器。 49. 前記フレーム手段と前記ハウジング上に相互に係合可能なラッチ部材を備 え、前記チラーサブ組立体を前記ハウジングに対して円弧運動させることによ り、着脱可能に係合し解放することが出来る請求項４８に記載した冷水器。 50. 冷水器において、 ハウジング、 前記ハウジング内に取付けられ、水の供給を受取り保管する貯水器、 前記貯水器に結合し、そこから水を出す蛇口手段、及び、 前記貯水器内の水を冷却するチラー手段、を備え、前記チラー手段は、前記 貯水器内の水と伝熱関係に取付けられたチラープローブと、前記チラープロー ブから熱エネルギーを放散するヒートシンクと、前記ヒートシンクと伝熱関係 になるよう冷却空気を循環させるファン手段と、前記ヒートシンクを通過する 冷却空気流の通路を通って流れるように空気入口ダクトと空気出口ダクトとを 形成するフレーム手段と、前記入口ダクトに沿って取付けられたエアフィルタ ーとを備えることを特徴とする冷水器。 51. 前記ファン手段は、前記ヒートシンクと前記空気入口ダクトの間に挟まれ た関係で取付けられる請求項５０に記載した冷水器。 52. 前記アクセススロットにより、前記ハウジングの前面から前記エアフィル ターにアクセス出来る請求項５０に記載した冷水器。 53. 前記アクセススロットを着脱可能に閉じる手段を備える請求項５２に記載 した冷水器。 54. 前記アクセススロットを着脱可能に閉じる手段は、前記吐出手段の下に位 置するドリップトレーである請求項５３に記載した冷水器。 55. 冷水器において、 クーラーキャビネット、 前記キャビネット内に着脱可能に取付けられ、水の供給を受取り保管する貯 水器、 前記貯水器内の水と熱交換関係に取付けられたチラー手段、及び、 前記貯水器内に規制された大きさのアイスバンクを生じるため、前記チラー 手段を規制する制御手段、を備え、前記制御手段は、前記貯水器の外の位置で 前記貯水器のほぼ反対側に光源と光検出器とを有し、前記光源は、前記光検出 器により検出するため前記貯水器を通過する光ビームを供給し、前記チラー手 段の上で前記アイスバンクが所定の大きさに成長すると、前記光ビームは前記 アイスバンクにより遮られ、また、前記アイスバンクを所定の大きさ範囲内に 保持するため、前記センサー手段に応答して前記チラー手段を作動させる制御 器を有することを特徴とする冷水器。 56. 前記光源は、赤外線光源である請求項５５に記載した冷水器。