JP2004271053A

JP2004271053A - 電子式温冷庫とそれを用いた化粧台、洗面台

Info

Publication number: JP2004271053A
Application number: JP2003062624A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kimura; 穣木村; Shinji Furuichi; 眞治古市
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Hitachi Metals Trading Ltd
Current assignee: Proterial Ltd; Proterial Trading Ltd
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】外気温度に左右されず化粧品を体温より１０℃以上低くし、小型で運転音が静かで低消費電力の温冷庫と、該温冷庫を備えた化粧台および洗面台を得る。
【解決手段】庫内容量２から７リットルでペルチェ素子モジュールを用い庫内の加熱、冷却をすることで、外気温度に左右されず化粧品を１０℃から２５℃の温度に保つことができ、小型で運転音が静かで低消費電力の温冷庫を、洗面台および化粧台に設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペルチェ効果を利用した熱電交換素子により加熱、冷却される保温庫とそれを備える化粧台および洗面台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
夏期などにおいて、化粧品を冷蔵庫にて冷却し、化粧時に肌を引き締めるとともに心地よさを求める女性が増えてきている。しかしながら、家庭では化粧を行う化粧台や洗面台は冷蔵庫が置いてある台所と離れている間取りが一般的である。そのため、化粧のたびに冷蔵庫を往復するのが億劫になり、化粧品を１０℃から２５℃に保つのが望まれているにも係わらず、化粧品を冷蔵庫に保存することは少ないのが現状である。また、化粧品と食品を一緒に冷蔵庫に入れるとことを嫌う女性が多くいるのも事実である。韓国では小型コンプレッサーを用いた１０リットル程度の庫内容量を有する、化粧品用小型冷蔵庫が普及している。小型であるため、化粧台のある寝室や洗面所に容易に設置できるものである。
【０００３】
【発明の解決しようとする課題】
これらの化粧品用小型冷蔵庫は庫内温度を、１２℃±３℃に保つ様になっているが、化粧品保存の目的からデザインを重視するため一般の冷蔵庫に比べ断熱性が劣っている。そのため、夏期はコンプレッサーの稼働時間帯が長くなり、寝室等に設置した場合睡眠の妨げとなることがあった。冬期では化粧品用小型冷蔵庫を設置した洗面所は氷点下になっていることも有り、加温機能を有しない化粧品用小型冷蔵庫では実際の庫内設定温度より低くなってしまうこともあった。そのため、冷やし過ぎた乳液等は伸びが悪くなったり、ムースと言われる発泡性の化粧品は発泡が悪くなり使用が困難になってしまう。そのため、洗面所等室温が氷点下になるような場所では、冷蔵庫ではなく化粧品用小型加熱庫が望まれるものである。
【０００４】
化粧品用小型冷蔵庫や化粧品用小型加熱庫は、化粧を行う場所つまり化粧台や洗面台の近くに設置することが好ましいが、場所の制限等で設置が難しいことが多々ある。そのため、化粧台や洗面台に設置できるか、化粧台や洗面台に組込まれた物であることが好ましい。特開平８−６６２５５公報に、冷蔵庫と加熱庫を個別に設けた化粧台と洗面台が開示されている。冷却には従来の冷蔵庫の機構を使用し、過熱には冷蔵庫の熱交換のために排出される熱か、ニクロム線の様な抵抗体に電流を流し発熱させる抵抗過熱を用いている。しかし、従来の冷蔵庫の機能を用いているため、外気温が長時間氷点下になった場合、冷蔵庫内は冷え過ぎになるだけでなく、熱交換で排出される熱がなくなるため加熱庫の温度も下がってしまう。抵抗発熱を用いていれば加熱庫の温度は保たれるが、冷蔵庫の一定範囲の温度に庫内を保つと言う機能は損なわれたままとなってしまう。
【０００５】
本発明の目的は、外気温度に左右されず化粧品を１０℃から２５℃の温度に保つことができ、小型で運転音が静かで低消費電力の温冷庫と、該温冷庫を備えた化粧台および洗面台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】
本発明の電子式温冷庫は、温度検出器の信号により自動的にペルチェ素子の電流方向を変え、加温もしくは冷却を行い、庫内温度を１０℃以上２５℃未満の温度範囲に保つことを特徴とする。
【０００７】
庫内温度を１０℃以上２５℃未満とすることで、庫内に入れた化粧品は体温より１０℃以上低くなり乳液等を使用した時、爽快感が得られだけでなく肌の引き締め効果も得られるものである。また、１０℃以上とすることで発泡性の化粧品の発泡度が確保できることと、化粧品の延びも良くなる。冬期気温が氷点下になるような洗面所に乳液等を放置すると乳液等が瓶から出にくくなり、瓶を叩いたりする必要があったが、庫内温度が１０℃以上２５℃未満の温冷庫に化粧品を保管することで、この問題も解決するものである。
【０００８】
庫内温度を１０℃以上２５℃未満と室内温度に近い範囲に限定することで、ペルチェ素子の使用が容易となる。ペルチェ素子の性能は、用いる２つの物質のゼーベック係数（熱電能）の差で決まってしまう。差が大きいほど、ゼーベック効果もしくはペルチェ効果が大きくなる。ゼーベック係数の符号の異なる熱電半導体（Ｐ型、Ｎ型）を組み合わせたペルチェモジュールが、加熱、冷却に用いられている。光通信やＬＳＩの冷却に用いられている高性能熱電半導体のゼーベック係数は、Ｐ型＋２００（μＶ／Ｋ）、Ｎ型−２００（μＶ／Ｋ）程度である。この高性能の熱電半導体で得られる温度差は約５０℃である。熱電半導体材料の製造は難しく、特にＮ型熱電半導体で−２００（μＶ／Ｋ）のゼーベック係数を安定に得ることは難しいため、価格的に高くなっている。温度差はゼーベック係数の２乗に比例するため、例えば±１５０（μＶ／Ｋ）程度のゼーベック係数のＰ型、Ｎ型熱電半導体を用いると３０℃位の温度差しか取れない。しかし、Ｐ型、Ｎ型熱電半導体の価格は大幅に下げることができる。庫内温度を１０℃以上２５℃未満と室内温度に近い範囲に限定することで、ゼーベック係数の低い熱電半導体を使用することができ、安価なペルチェ素子モジュールを使用することができる。
【０００９】
本発明の電子式温冷庫は、庫内容量が２リットル以上７リットル以下であることが望ましい。化粧品の容器は高さが２０ｃｍ以下のものが大部分で、一般的には１５ｃｍ程度である。また、温冷庫に入れる化粧品の数も５本程度であるので、大容量の温冷庫は必要がなく、占有面積や消費電力の観点から、庫内の容量は２リットル以上７リットル以下が使いやすいものである。電子式温冷庫に入れる化粧品の種類が多い場合や容器が大きくて、電子式温冷庫の容量が不足する場合は、発泡性の化粧品を除けば小分け用の容器に移し替えることで対応することが好ましい。庫内容量をむやみに大きくすることは、庫内温度の不均一性を損なうだけでなく、消費電力の増大に繋がってしまう。
【００１０】
本発明の電子式温冷庫は、上面もしくは側面が開閉できる構造であり、開閉できる面（蓋）は、断熱材のみでペルチェ素子や温度検出素子を設けない構造が好ましい。開閉する面（蓋）にペルチェ素子や温度検出素子を設けると、それらに繋がる電線の処理が繁雑になるばかりでなく、長期間使用による断線等の問題が発生するためである。ペルチェ素子や温度検出素子は、開閉しない面（壁面）に設けることが良いものである。開閉部は引出しの構造とすることもできるが、引出される箱の部分にはペルチェ素子や温度検出素子を設けず、固定部分の上部や奥部に設けることが好ましい。蓋や引出し部には、一般の冷蔵庫のドアに設けられているゴムパッキンを設けることで、外気を遮断することが容易になる。
【００１１】
本発明の電子式温冷庫は、上面もしくは側面が開閉できる構造であり、閉め忘れたときや完全に閉められていないときは、警報音を発する機能を有することが望ましい。閉の状態が完全でないと、ペルチェ素子モジュールに常時通電されている状態となり、消費電力の増大だけでなく、庫内の化粧品の温度を１０℃から２５℃の範囲に保つことが出来なくなる。警報音は扉を開けてから一定時間経っても扉が閉められ無い時に発するように設定することが好ましい。また一定時間とは、化粧をする時間に応じて設定できるように、可変とする事がより好ましいものである。扉が閉の状態にあるかは、ランプ等で表示することも可能である。
【００１２】
本発明の電子式温冷庫内は、ペルチェ素子部以外は断熱材で外気と遮断されていることが望まれる。断熱材は発泡スチロールの様に軽くて断熱効果の高いものを用いることが出来る。冷却および発熱するペルチェ素子の片面を庫内壁面とすることもできるが、伝熱材を介してペルチェ素子を設けることがより好ましい。伝熱材も用いることで、ペルチェ素子の配置の自由度が上がることと、伝熱材を蓄熱材として用いることができるためである。蓄熱材を有することで、蓋の開閉に伴う庫内温度の変化を最小限に抑えることができる。伝熱材と接するペルチェ素子の背面には、放熱用のフィンを設けることでペルチェ素子の熱効率を上げ、低消費電力で庫内の保温を行うことができる。
【００１３】
本発明の電子式温冷庫は、庫内温度が１０℃未満になると加熱方向に通電を行い、庫内温度が２５℃以上になると冷却方向に通電を行い、庫内が１２℃以上２３℃未満の温度では通電を停止することを特徴とする。この様に、１０℃から１２℃および２３℃から２５℃の範囲をペルチェ素子の不動作部とすることで、ペルチェ素子に通電する電流方向の切替頻度を抑制することができる。例えば、２５℃に設定した場合、２５℃より僅かでも温度が上がると冷却方向に電流が流れ、２５℃より僅かでも温度が下がると加熱方向に電流が流れるため、頻繁に電流方向が切替ってしまうことになってしまう。頻繁に電流方向を切り替えると、ペルチェ素子に加わる熱的なストレスから、ペルチェ素子の故障を招く恐れがある。
【００１４】
例えば、外気温度が上昇し庫内温度が２５℃以上になってしまった時、ペルチェ素子に冷却方向に電流を流し庫内を２３℃まで冷やし、通電を停止するものである。通電を停止して外気により庫内温度が再度２５℃以上になったら、通電を再開して庫内温度を再度、２３℃まで冷やし通電を停止することで、庫内は２５℃以下に保つことができる。同様外気温度が低下し、庫内が１０℃以下になったら加熱方向に通電し１２℃まで加熱し通電を停止する。再度庫内が１０℃になるまで通電を停止したままとし、１０℃以下になった時点で再度通電し庫内を加熱することで、庫内を１０℃以上に保つことができる。また、１０℃から１２℃および２３℃から２５℃の範囲をペルチェ素子の不動作部とすることで、消費電力の低下も期待できるものである。
【００１５】
本発明の電子式温冷庫を、化粧台および洗面台に組み込むことが好ましい。化粧台および洗面台の一部に組み込むことで、化粧台および洗面台のデザインを損なうことなく電子式温冷庫を設けることができる。また、化粧台や洗面台には、照明やドライヤー等を使用するためコンセントが設けられている事が多いため、容易にペルチェ素子や温度制御系に供給する電源を取ることができる。庫内の温度を表示する表示装置を化粧台や洗面台に設けることも可能である。電子式温冷庫を化粧台および洗面台に組み込むことで、化粧品を保管する場所と使用する場所を一致させることが可能となる。また、化粧台や洗面台の通常使用しない場所（デッドスペース）に、ペルチェ素子に供給する直流電源を配することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の電子式温冷庫を設けた洗面台の斜視図、図２は、本発明の電子式温冷庫を設けた化粧台の斜視図、図３は、化粧台に設けた電子式温冷庫の断面図である。説明を判り易くするため、同一の部品、部位には同じ符号を用いている。
【００１７】
図１ａ）に洗面台の斜視図、ｂ）に電子式温冷庫の部分の拡大斜視図を示す。洗面台１は、鏡２、照明３、シンク４、蛇口５、電子式温冷庫６、電子式温冷庫の制御部７、棚８、物入れ９、電源コード１０からなり、これらが効率良く配置されている。電源コードは、照明３やコンセント１４、電子式温冷庫のペルチェ素子用直流電源（図示せず）やペルチェ素子の制御部７に電気を供給するものである。電子式温冷庫６は、片開きの扉１１で開閉できる構造とした。片開き扉１１は発泡スチロールの断熱材で外気より熱的に遮断できる構造とし、扉は永久磁石を用い閉めた状態が確実に保持できるようにした。電子式温冷庫の庫内１３の寸法は、化粧品１２が少なくとも５本以上入るように、高さ１７０ｍｍｘ幅２５０ｍｍｘ奥行き１００ｍｍとし、庫内容量を約４．３リットルとした。庫内の内壁はプラスチックで形成し、内壁と化粧台外装との間には発泡スチロールの断熱材を充填した。図示はしていないがペルチェ素子モジュールは扉と反対側の庫内奥に配している。庫内温度を制御する制御部７は電子式温冷庫と分離し、洗面台に設けた。制御部７は、電子式温冷庫ＯＮ−ＯＦＦスイッチと庫内温度表示、扉が完全に閉まっていない時に警報をランプと音で知らせる機能を設けた。ペルチェ素子モジュールに電気を供給する直流電源は、物入れ９の奥の上部に設置し外部から見えない様にしてデザインを良くすることと、奥の上部に設置することで物入れ９の使い勝手を良くした。
【００１８】
図２ａ）に化粧台の斜視図、ｂ）に電子式温冷庫の部分の拡大斜視図を示す。化粧台２１は、鏡２、物入れ９、電子式温冷庫６、電源コード１０等から構成されている。図２ｂ）に電子式温冷庫６の部分拡大斜視図を示す。電子式温冷庫は引出し式とし、庫内の高さ１７０ｍｍｘ幅１５０ｍｍｘ奥行き２５０ｍｍとし、庫内容量を約６．４リットルとした。庫内温度制御部７は化粧台の脚部に設けた。ペルチェ素子モジュールは引出し部ではなく化粧台側に設け、引出しを軽くする事を図った。引出しの取っ手面２２の壁面には、断熱材を設け外気から熱的に遮断する構造とした。引出しの側面２３と奥面２３’はプラスチックで構成し、断熱材等は使用していない。引出しの取っ手面２２の高さより、引出し側面および奥面の板の高さを低くして化粧品の出し入れを容易にすることと、特に奥面２３’はペルチェ素子モジュールの熱交換効率を高くするため、出来る限り高さを低くした。また、奥面の壁に孔を開けてより熱交換効率を上げることを行った。ペルチェ素子モジュールに電気を供給する直流電源は、庫内温度制御部と同様、化粧台の脚部の奥に配置し化粧台外部から見えない構造とした。
【００１９】
図３に引出し式電子式温冷庫の断面を示す。本構造の電子式温冷庫を図１の洗面台や図２の化粧台に組み込んだ構造となっている。外装材３１と内装材３３の間には、発泡スチロール等の断熱材３２が詰められており、庫内３９を熱的に外気から遮断している構造である。引出し部は前面板３４と側面板３５、後面板３５′、断熱材３２からなっている。引出しを収納した時断熱材３２は外装材３１の凹部に確実に嵌まる構造として、外気からの熱的影響を最小限にした。側面板３５と後面板３５’は前面板３４より高さを低くして引出し内部の熱交換が容易に行われるようにした。特に後面板３５’は、φ５ｍｍ程度の孔を明け、より熱交換が行えるようにした。電子式温冷庫後部には、厚さ５ｍｍの銅板３６を伝熱材兼蓄熱材として設け、銅板３６背面には銅板３６に密着させてペルチェ素子モジュール３７を５個配した。ペルチェ素子モジュールの背面には、アルミニウム製の放熱用のフィン３８を設けている。
【００２０】
ペルチェ素子モジュールは、最大電流２Ａ、最大電圧３．５Ｖ、最大吸熱量４．５Ｗのものを５個電気的に直列結合した。ペルチェ素子モジュールに用いた熱電半導体材料のゼーベック係数は、Ｐ型熱電半導体で１７０（μＶ／ｋ）、Ｎ型熱電半導体で−１６５（μＶ／Ｋ）と、光通信装置等の加熱、冷却に用いるペルチェ素子モジュールに比べ材料特性は劣るが、本発明の電子式温冷庫の様に、庫内容量が２から７リットルと小さく庫内温度も１０℃から２５℃と加熱および冷却する温度範囲が狭いものに使用するには充分な値であり、また値段的にも手頃なものである。Ｐ型熱電半導体は、Ｓｂ_２Ｔｅ_３とＢｉ_２Ｔｅ_３の固溶体、Ｎ型熱電半導体は、Ｂｉ_２Ｔｅ_３とＢｉ_２Ｓｅ_３の固溶体で、結晶方向を揃えた多結晶材を用いた。
【００２１】
図２に示した、庫内の高さ１７０ｍｍｘ幅１５０ｍｍｘ奥行き２５０ｍｍ、庫内容量を約６．４リットルの電子式温冷庫に乳液等の化粧品７本を入れ、外気温３５℃と５℃の時化粧品の温度が１０℃から２５℃になる時間を測定した。測定前には、温冷庫の引出しを３０分以上開けて化粧品と庫内が外気と同じ温度になるようにした。初期の庫内温度３５℃でペルチェ素子モジュールに庫内が冷却されるように通電したところ、約４５分で庫内温度は２３℃になり通電が遮断された。通電が遮断された状態では徐々に庫内温度は上昇するが、再度通電開始する２５℃になるには約１時間かかった。庫内温度が２５℃になると再度通電を開始し、約８分で２３℃まで下がり再度通電が遮断された。初期庫内温度５℃でペルチェ素子モジュールに庫内が加熱されるように通電したところ、約２０分で庫内温度は１２℃まで上昇し通電が遮断された。通電が遮断された状態では徐々に庫内温度は下降するが、再度通電開始する１０℃になるには約３５分かかった。庫内温度が１０℃になると再度通電を開始し、約５分で１２℃まで上がり再度通電が遮断された。ペルチェ素子モジュールに通電している時も、ペルチェ素子モジュールには可動部がないため音の発生はなかった。
【００２２】
１０℃から２５℃の温度範囲に保持された化粧品は、乳液等の瓶を叩いたりしなくても容易に瓶から出すことができ化粧品の延びも良く、また発泡性の化粧品の発泡度も良かった。化粧品の温度は体温より１０℃以上低くなり乳液等を使用した時の爽快感が容易に得られた。肌の引き締め効果は、数字等で表わすことが難しいため割愛するが、一般的に体温より低い化粧品を使うと肌の引き締め効果があると言われている事から、本実験で使用した化粧品も同様の効果があったものと推察される。
【００２３】
【発明の効果】
庫内容量２から７リットルでペルチェ素子モジュールを用い庫内の加熱、冷却をすることで、外気温度に左右されず化粧品を１０℃から２５℃の温度に保つことができ、小型で運転音が静かで低消費電力の温冷庫と、該温冷庫を備えた化粧台および洗面台を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子式温冷庫を設けた洗面台の斜視図。
【図２】本発明の電子式温冷庫を設けた化粧台の斜視図。
【図３】本発明の電子式温冷庫の断面図である。
【符号の説明】
１電子式温冷庫を有する洗面台、２鏡、３照明、４シンク、
５蛇口、６電子式温冷庫、７，７’ 制御部、８棚、９物入れ、
１０電源コード、１１扉、１２化粧品、１３電子式温冷庫の庫内、
１４コンセント、２１電子式温冷庫を有する化粧台、
２２引出しの取っ手面、２３，２３’ 板、３１外装材、３２断熱材、
３３内装材、３４前面板、３５側面板、３５’ 奥面板、３６伝熱材、
３７ペルチェ素子モジュール、３８放熱フィン、３９庫内。

Claims

温度検出器の信号により自動的にペルチェ素子の電流方向を変え、加温もしくは冷却を行い、庫内温度を１０℃以上２５℃未満の温度範囲に保つことを特徴とする電子式温冷庫。
庫内容量が２リットル以上７リットル以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子式温冷庫。
庫内温度が１０℃未満になると加熱方向に通電を行い、庫内温度が２５℃以上になると冷却方向に通電を行い、庫内が１２℃以上２３℃未満の温度では通電を停止することを特徴とする請求項１および２に記載の電子式温冷庫。
請求項１から３に記載の電子式温冷庫を備えたことを特徴とする化粧台および洗面台。