JP2006226569A - Compact cooling and heating device and cooling and heating method - Google Patents

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Kazuhiko Kudo
一彦 工藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact cooling and heating device and a cooling and heating method capable of being driven for a long time with small electric power as a refrigerant does not leak and frictional loss is small, being inexpensively manufactured as it does not need components of high precision and has a simple structure, and easily carried as it is compact and lightweight, to condition a temperature in clothes and to cool or heat an affected area of the body as a medical appliance. <P>SOLUTION: In this compact cooling and heating device 1 wherein the refrigerant is circulated in a pipe conduit for cooling or heating, a compressing means 2 has a flexible tube 21 constituting a pipe conduit from an outlet of a heat exchanging means 5 for absorbing heat to an inlet of a heat exchanging means 3 for radiating heat, and a blockage portion moving means 7 for pressing the flexible tube 21 from the external to form a blockage portion 6, and compressing the refrigerant existing between the the blockage portion 6 and an expanding means 4 by moving the blockage portion 6 in the outlet direction of the compressing means 2. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、小型冷却温熱装置および冷却温熱方法に係り、特に、衣服に装着して衣服内の温度調節をしたり、携帯して人体の患部を冷やしたり温めるための医療用携帯式冷却温熱装置として使用するのに好適な小型冷却温熱装置および冷却温熱方法に関するものである。   The present invention relates to a small cooling / heating apparatus and a cooling / heating method, and more particularly, a portable portable cooling / heating apparatus for medical use, which is attached to clothes to adjust the temperature in the clothes or to carry and cool or warm an affected part of a human body. The present invention relates to a small cooling / heating apparatus and a cooling / heating method suitable for use as a heating / cooling apparatus.

従来より、小型の冷却機としては、ペルチェ効果を利用した半導体利用のサーモモジュールが知られている(特許文献1)。このサーモモジュールは、N型とP型の半導体を直列に接続し、N型半導体にプラス、P型半導体にマイナスの電源を繋いで直流電流を流すと、両者の接続部が冷却され、両端が加熱されるというペルチェ効果を利用したものである。   Conventionally, as a small-sized cooler, a semiconductor-based thermo module using the Peltier effect is known (Patent Document 1). In this thermo module, N-type and P-type semiconductors are connected in series. When a DC power is supplied by connecting a positive power source to the N-type semiconductor and a negative power source to the P-type semiconductor, the connection between the two is cooled and both ends are connected. It uses the Peltier effect of being heated.

また、エアコンや冷蔵庫等に使用されている従来の冷却機として、シリンダー内でピストンを往復運動させて冷媒ガスを圧縮する往復動圧縮機や、2組の渦巻状の部品を対向させ、その一方を回転させることで冷媒ガスを圧縮するスクロール圧縮機が知られている。   In addition, as a conventional cooler used in an air conditioner, a refrigerator, etc., a reciprocating compressor that reciprocates a piston in a cylinder and compresses a refrigerant gas, and two sets of spiral parts are opposed to each other. There is known a scroll compressor that compresses refrigerant gas by rotating.

さらに、宇宙空間で使用する宇宙服においては、人体が発生する熱を冷却するため、水冷チューブを縫いこんだ水冷下着が使用されている。この水冷下着は、冷却水の一部を毛細管を経由して真空の宇宙空間に導いて蒸発させ、このとき奪われる蒸発潜熱によって水を凍らせ、生成された氷がさらに宇宙空間に昇華する際の昇華熱を利用して冷却水を冷却するようになっている。   Furthermore, in space suits used in outer space, water-cooled underwear with water-cooled tubes sewn is used to cool the heat generated by the human body. In this water-cooled underwear, a part of the cooling water is led to the vacuum space through the capillaries to evaporate, the water is frozen by the latent heat of evaporation taken away at this time, and the generated ice further sublimates into space. The cooling water is cooled by using the sublimation heat.

特開2004−270987号公報JP 2004-270987 A

しかしながら、特許文献1に記載された発明を含め、ペルチェ効果を利用する方法では、COP(Coefficient of Performance:冷却能力/所用動力)が0.3程度と効率が低いので、所望の冷却能力を得るために必要な電力が大きくなる。このため、固定電源のような大電力の電源が必要であり、電池によって駆動し得るような小型で携帯可能な冷却機への適用は困難である。   However, the method using the Peltier effect including the invention described in Patent Document 1 has a low efficiency of about 0.3 COP (Coefficient of Performance), so that a desired cooling capacity is obtained. Therefore, the electric power required for it becomes large. For this reason, a high power source such as a fixed power source is required, and it is difficult to apply to a small and portable cooler that can be driven by a battery.

また、エアコンや冷蔵庫等に使用されている従来の冷却機をそのまま小型化しようとすると、(ピストン摺動部のシール長さ)/(シリンダー内の冷媒体積)の比が大きくなるため、ピストン摺動部のシールの隙間寸法を小さくしない限り、冷媒の単位体積あたりの漏洩割合が増加してしまう。その一方で、摺動部の隙間寸法を狭めようとすると、工作精度を高める必要があるため、製作コストが上昇してしまう。また、前記隙間寸法の削減と上記の(ピストン摺動部のシール長さ)/(シリンダー内の冷媒体積)の比の増加は、ピストンの摩擦損失の増加による効率の低下につながるとともに、磨耗によって冷却機の寿命をも低下させてしまうという問題もある。   Further, when trying to downsize a conventional cooler used in an air conditioner, a refrigerator, or the like as it is, the ratio of (seal length of piston sliding part) / (refrigerant volume in cylinder) becomes large. Unless the gap size of the seal of the moving part is reduced, the leakage rate per unit volume of the refrigerant increases. On the other hand, if it is attempted to narrow the clearance dimension of the sliding portion, it is necessary to increase the working accuracy, and thus the manufacturing cost increases. Moreover, the reduction of the gap size and the increase in the ratio of (seal length of the piston sliding portion) / (refrigerant volume in the cylinder) lead to a decrease in efficiency due to an increase in piston friction loss, and also due to wear. There is also a problem that the life of the cooler is reduced.

さらに、上記の宇宙服における水冷下着は、軽量で圧縮機なども不要であり、水を補充するだけで作動するが、周囲雰囲気が真空でなければ作動しないため、地上で使用することを前提とする冷却機には適用することが事実上不可能である。   Furthermore, the water-cooled underwear in the above space suit is lightweight and does not require a compressor, and operates only by replenishing water, but it does not operate unless the ambient atmosphere is vacuum, so it is assumed to be used on the ground. It is practically impossible to apply to a cooling machine.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、冷媒の漏洩がなく摩擦損失が少ないため、わずかな電力で長時間駆動することができ、高精度な部品が不要で簡易な構造であるから低コストで製造することができ、小型で軽量のため手軽に携帯して衣服内の温度を調節したり、医療用機器として人体の患部を冷やしたり温めることも可能な小型冷却温熱装置および冷却温熱方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve such problems, and since there is no leakage of refrigerant and there is little friction loss, it can be driven for a long time with a small amount of power and does not require highly accurate parts. Because of its simple structure, it can be manufactured at low cost, and since it is compact and lightweight, it can be easily carried and the temperature inside the clothes can be adjusted, or the affected part of the human body can be cooled or warmed as a medical device. It aims at providing a small cooling / heating apparatus and cooling / heating method.

本発明に係る小型冷却温熱装置の特徴は、冷媒を圧縮する圧縮手段と、この圧縮手段により圧縮された冷媒を放熱させる放熱用熱交換手段と、この放熱用熱交換手段により放熱された後の冷媒を減圧させる膨張手段と、この膨張手段により減圧された後の冷媒を吸熱させる吸熱用熱交換手段とをそれぞれ管路で結合し、この管路内に前記冷媒を循環させて冷却または温熱する小型冷却温熱装置であって、前記圧縮手段は、前記吸熱用熱交換手段の出口から前記放熱用熱交換手段の入口に至る管路を構成する可撓性チューブと、この可撓性チューブを外部から加圧して閉塞部を形成するとともに、この閉塞部を前記圧縮手段の出口方向へ移動させることにより前記膨張手段との間に存在する冷媒を圧縮する閉塞部移動手段とを有する点にある。   The features of the small cooling / heating apparatus according to the present invention are: compression means for compressing the refrigerant, heat exchange means for radiating heat radiating the refrigerant compressed by the compression means, and heat radiated by the heat exchange means for radiating heat The expansion means for depressurizing the refrigerant and the heat-absorbing heat exchanging means for absorbing heat after being depressurized by the expansion means are connected by a pipe line, and the refrigerant is circulated in the pipe line for cooling or heating. A compact cooling and heating device, wherein the compression means comprises a flexible tube that forms a conduit from the outlet of the heat absorption heat exchange means to the inlet of the heat dissipation heat exchange means, and the flexible tube externally And a closed portion moving means for compressing the refrigerant existing between the expansion means by moving the closed portion toward the outlet of the compression means.

また、本発明において、前記閉塞部移動手段は、前記可撓性チューブを沿わせる略円弧状のガイド面を備えたチューブガイドと、このチューブガイドのガイド面との間に前記可撓性チューブを狭持して閉塞部を形成する複数の押圧ローラと、これらの押圧ローラを前記チューブガイドに沿って自転させながら公転させるローラ駆動部とを有する構成としてもよい。   Further, in the present invention, the closing portion moving means includes a tube guide provided with a substantially arcuate guide surface along the flexible tube, and the flexible tube between the guide surface of the tube guide. It is good also as a structure which has the several press roller which pinches and forms the obstruction | occlusion part, and the roller drive part which revolves while rotating these press rollers along the said tube guide.

さらに、本発明において、冷媒を循環させる管路全体を可撓性チューブにより構成し、膨張手段として前記可撓性チューブを外部から押圧して冷媒の通路を狭めるクリップ部材により構成し、前記放熱用熱交換手段として前記圧縮手段の出口から前記膨張手段の入口までの前記可撓性チューブにより構成し、前記吸熱用熱交換手段として前記膨張手段の出口から前記圧縮手段の入口までの前記可撓性チューブにより構成してもよく、この場合、各構成部を簡単かつ安価に構成し、可撓性チューブが劣化しても交換消耗品として簡単に交換し得る。   Further, in the present invention, the entire conduit for circulating the refrigerant is constituted by a flexible tube, and as the expansion means, the flexible tube is constituted by a clip member that presses the flexible tube from the outside to narrow the refrigerant passage. The flexible tube from the outlet of the compression means to the inlet of the expansion means as heat exchange means, and the flexibility from the outlet of the expansion means to the inlet of the compression means as the heat exchange means for heat absorption It may be constituted by a tube. In this case, each component can be configured easily and inexpensively, and can be easily replaced as a replacement consumable even if the flexible tube deteriorates.

また、本発明において、前記可撓性チューブは複数の層から構成されており、最内層は柔軟で押圧時の密着性が高い素材により形成されているとともに、外層は前記最内層よりも伸縮性が小さく折り曲げ抵抗が小さい素材により形成されていることが好ましい。   In the present invention, the flexible tube is composed of a plurality of layers, the innermost layer is made of a material that is soft and has high adhesion when pressed, and the outer layer is more stretchable than the innermost layer. Is preferably made of a material having a small bending resistance.

さらに、本発明において、前記圧縮手段と前記放熱用熱交換手段との間に、前記閉塞部との間に存在する冷媒を予備的に圧縮するとともに、前記放熱用熱交換手段側から前記圧縮手段側に圧縮された冷媒が逆流するのを防止するための逆止弁を備えていることが好ましい。   Furthermore, in the present invention, the refrigerant existing between the closing portion and the compression means is preliminarily compressed between the compression means and the heat-dissipating heat exchange means, and the compression means from the heat-dissipating heat exchange means side. It is preferable to provide a check valve for preventing the compressed refrigerant from flowing back.

また、本発明に係る冷却温熱方法の特徴は、管路内に封入した冷媒を圧縮する圧縮ステップと、この圧縮ステップにおいて圧縮された冷媒から放熱させる放熱ステップと、この放熱ステップにおいて放熱された後の冷媒を減圧させる膨張ステップと、この膨張ステップにおいて減圧された後の冷媒に吸熱させる吸熱ステップとを順次経ることにより冷却または温熱する冷却温熱方法であって、前記圧縮ステップでは、前記吸熱ステップによる処理終了出口から前記放熱ステップによる処理開始入口に至る管路を可撓性チューブにより構成し、この可撓性チューブにおける前記圧縮ステップの開始位置を外部から加圧して閉塞部を形成するとともに、この閉塞部を冷媒の循環方向へ移動させることにより前記膨張ステップの開始位置との間に存在する冷媒を圧縮する点にある。   Further, the cooling and heating method according to the present invention is characterized by a compression step for compressing the refrigerant enclosed in the pipe, a heat release step for releasing heat from the refrigerant compressed in the compression step, and after heat release in the heat release step. A cooling and heating method in which the refrigerant is cooled or heated by sequentially passing through an expansion step for decompressing the refrigerant and an endothermic step for absorbing heat into the refrigerant that has been decompressed in the expansion step. The conduit from the processing end outlet to the processing start inlet by the heat dissipation step is configured by a flexible tube, and the compression tube start position of the flexible tube is pressurized from the outside to form a closed portion. By moving the closing part in the direction of refrigerant circulation, it is located between the start position of the expansion step. There refrigerant to the point of compression.

また、本発明において、前記圧縮ステップでは、前記可撓性チューブをチューブガイドと押圧ローラとの間に狭持し、前記押圧ローラを前記チューブガイド側へ押し付けることによって前記閉塞部を形成するとともに、前記押圧ローラを自転させながら冷媒の循環方向へ回転させることにより前記冷媒を圧縮することが好ましい。   In the present invention, in the compression step, the flexible tube is sandwiched between a tube guide and a pressing roller, and the blocking portion is formed by pressing the pressing roller to the tube guide side. It is preferable to compress the refrigerant by rotating the pressing roller in the circulation direction of the refrigerant while rotating.

さらに、本発明において、冷媒を循環させる管路全体を可撓性チューブにより構成し、前記放熱ステップでは前記圧縮ステップの終了位置から前記膨張ステップの開始位置までの間に存在する前記可撓性チューブを介して冷媒から放熱し、前記膨張ステップでは前記可撓性チューブを外部から押圧して形成した微小隙間に冷媒を通過させることによって冷媒を減圧し、前記吸熱ステップでは前記膨張ステップの終了位置から前記圧縮ステップの開始位置までに存在する前記可撓性チューブを介して吸熱することが好ましい。   Furthermore, in the present invention, the entire conduit for circulating the refrigerant is configured by a flexible tube, and the flexible tube exists between the end position of the compression step and the start position of the expansion step in the heat dissipation step. In the expansion step, the refrigerant is depressurized by passing through a minute gap formed by pressing the flexible tube from the outside, and in the endothermic step, the expansion step starts from the end position of the expansion step. It is preferable to absorb heat through the flexible tube existing up to the start position of the compression step.

本発明によれば、冷媒の漏洩がなく摩擦損失が少ないため、わずかな電力で長時間駆動することができ、高精度な部品が不要で簡易な構造であるから低コストで製造することができ、小型で軽量のため手軽に携帯して衣服内の温度を調節したり、医療用機器として人体の患部を冷やしたり温めることが可能である。   According to the present invention, since there is no leakage of the refrigerant and there is little friction loss, it can be driven for a long time with a small amount of power, and it can be manufactured at low cost because it does not require high-precision parts and has a simple structure. Since it is small and lightweight, it can be easily carried and the temperature inside the clothes can be adjusted, or the affected part of the human body can be cooled or warmed as a medical device.

以下、本発明に係る小型冷却温熱装置1および冷却温熱方法の実施形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of a small cooling / heating apparatus 1 and a cooling / heating method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本実施形態における小型冷却温熱装置1の全体構成を示す模式図であり、図2は、本実施形態の冷却温熱原理を示す図である。本実施形態の小型冷却温熱装置1は、主として、冷媒を圧縮する圧縮機2と、この圧縮機2で圧縮された冷媒を放熱させる放熱用熱交換器3と、この放熱用熱交換器3で放熱後の冷媒を減圧させる膨張弁4と、この膨張弁4で減圧後の冷媒を吸熱させる吸熱用熱交換器5とを有しており、これら各構成部を管路で結合し、この管路内に冷媒を循環させるようになっている。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a small cooling / heating apparatus 1 in the present embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing a cooling / heating principle of the present embodiment. The small cooling / heating apparatus 1 of the present embodiment is mainly composed of a compressor 2 that compresses a refrigerant, a heat dissipation heat exchanger 3 that dissipates heat of the refrigerant compressed by the compressor 2, and the heat dissipation heat exchanger 3. It has an expansion valve 4 that depressurizes the refrigerant after heat dissipation, and a heat-absorbing heat exchanger 5 that absorbs heat of the refrigerant that has been depressurized by the expansion valve 4. A refrigerant is circulated in the passage.

そして、本実施形態の小型冷却温熱装置1における冷却温熱原理は、冷媒を低温低圧下で周囲の熱により蒸発させ、周囲を冷却する蒸気圧縮式を採用している。具体的には、図2の(1)において、冷媒は低圧の飽和蒸気状態であり、圧縮機2で圧縮されることにより(圧縮ステップ)、(2)において高温高圧気体となる。これを放熱用熱交換器3によって周囲に熱Q1を放出することで(放熱ステップ)、冷媒は冷却されて凝縮し、(3)において高圧の飽和液となる。この液状の冷媒は膨張弁4で絞り膨張され(膨張ステップ)、(4)において低温低圧の気液混合状態となり、吸熱用熱交換器5で周囲から熱Q2を奪った後(吸熱ステップ)、(1)の状態に戻る。   The principle of cooling and heating in the small cooling and heating device 1 of the present embodiment employs a vapor compression method in which the refrigerant is evaporated by ambient heat under low temperature and low pressure, and the surrounding is cooled. Specifically, in (1) of FIG. 2, the refrigerant is in a low-pressure saturated vapor state, and is compressed by the compressor 2 (compression step), and becomes a high-temperature high-pressure gas in (2). By releasing the heat Q1 to the surroundings by the heat exchanger 3 for heat radiation (heat radiation step), the refrigerant is cooled and condensed, and becomes a high-pressure saturated liquid in (3). This liquid refrigerant is squeezed and expanded by the expansion valve 4 (expansion step). In (4), a low-temperature and low-pressure gas-liquid mixed state is obtained, and the heat absorption heat exchanger 5 takes heat Q2 from the surroundings (endothermic step). Return to the state of (1).

上記した冷凍サイクルでは、吸熱用熱交換器5で周囲を冷却し、また放熱用熱交換器3で周囲を暖めるようになっている。そして、本装置を冷却装置として使用する場合には、吸熱用熱交換器5の冷却作用を利用し、放熱用熱交換器3からの熱は、周囲空気中に放散させる。一方、本装置を温熱装置として使用する場合には、放熱用熱交換器3からの放熱を温熱に利用し、吸熱用熱交換器5では周囲空気中から吸熱するものとする。   In the refrigeration cycle described above, the surroundings are cooled by the heat-absorbing heat exchanger 5 and the surroundings are warmed by the heat-dissipating heat exchanger 3. And when using this apparatus as a cooling device, the cooling effect | action of the heat exchanger 5 for heat absorption is utilized, and the heat from the heat exchanger 3 for thermal radiation is dissipated in ambient air. On the other hand, when this apparatus is used as a heating apparatus, the heat radiation from the heat-dissipating heat exchanger 3 is used for heat, and the heat-absorbing heat exchanger 5 absorbs heat from the ambient air.

なお、放熱用熱交換器3および吸熱用熱交換器5における管路内の冷媒とその外部環境との間の伝熱は、この2つの熱交換器3,5を単に外部環境内に置くことによって生じる自然対流伝熱によって行ってもよい。また、それぞれの熱交換器3,5に小型の電動ファンを設置した場合には、外気を吹き付けることで効率の良い強制対流伝熱を利用することができるので、それぞれの熱交換器部3,5の大きさを小さくすることが可能となる。   The heat transfer between the refrigerant in the pipe line and the external environment in the heat-dissipating heat exchanger 3 and the heat-absorbing heat exchanger 5 is simply placing the two heat exchangers 3 and 5 in the external environment. May be performed by natural convection heat transfer generated by In addition, when a small electric fan is installed in each of the heat exchangers 3 and 5, since efficient forced convection heat transfer can be used by blowing outside air, each heat exchanger unit 3 and 3 can be used. The size of 5 can be reduced.

つぎに、図1を参照しつつ本実施形態を構成する具体的な各構成部について説明する。
圧縮機2は、吸熱用熱交換器5の出口から放熱用熱交換器3の入口に至る管路に設けられており、当該管路を構成する可撓性チューブ21と、この可撓性チューブ21を沿わせる略円弧状のガイド面22を備えたチューブガイド23と、このチューブガイド23のガイド面22との間で可撓性チューブ21を挟んで押圧しながら回転する4つの押圧ローラ24と、これらの押圧ローラ24を支持アーム25に軸支してチューブガイド23に沿って回転移動させるローラ駆動部26とを有している。
Next, specific components constituting the present embodiment will be described with reference to FIG.
The compressor 2 is provided in a pipe line from the outlet of the heat absorption heat exchanger 5 to the inlet of the heat dissipation heat exchanger 3, and a flexible tube 21 constituting the pipe, and the flexible tube A tube guide 23 having a substantially arcuate guide surface 22 along which the tube 21 runs, and four pressing rollers 24 that rotate while pressing the flexible tube 21 between the guide surface 22 of the tube guide 23; The roller 24 has a roller driving unit 26 that pivotally supports the pressing roller 24 on the support arm 25 and rotates along the tube guide 23.

圧縮機2では、押圧ローラ24を使って可撓性チューブ21をチューブガイド23のガイド面22に押しつけることにより、可撓性チューブ21内に閉塞部6を形成する。そして、ローラ駆動部26により押圧ローラ24を公転させることで、閉塞部6を圧縮機2の出口方向へ移動させる閉塞部移動手段7として機能するようになっている。押圧ローラ24が自転しながらガイド面22に沿って移動することにより、可撓性チューブ21がしごかれ、閉塞部6より下流の冷媒ガスが圧縮機2の出口方向へ押し出されるように移動する。これにより、前記閉塞部6と膨張弁4との間における冷媒が圧縮される。このように冷媒ガスを移動、圧縮するために、チューブガイド23のガイド面22と押圧ローラ24との間隔は可撓性チューブ21の壁厚の2倍以下に設定されており、これにより可撓性チューブ21内に閉塞部6が形成される。   In the compressor 2, the closing portion 6 is formed in the flexible tube 21 by pressing the flexible tube 21 against the guide surface 22 of the tube guide 23 using the pressing roller 24. The roller driving unit 26 revolves the pressing roller 24 to function as the blocking unit moving means 7 that moves the blocking unit 6 toward the outlet of the compressor 2. When the pressing roller 24 rotates and moves along the guide surface 22, the flexible tube 21 is squeezed and moved so that the refrigerant gas downstream from the closing portion 6 is pushed toward the outlet of the compressor 2. . Thereby, the refrigerant | coolant between the said obstruction | occlusion part 6 and the expansion valve 4 is compressed. In order to move and compress the refrigerant gas in this way, the distance between the guide surface 22 of the tube guide 23 and the pressing roller 24 is set to be not more than twice the wall thickness of the flexible tube 21, thereby allowing flexibility. The closed portion 6 is formed in the conductive tube 21.

なお、各押圧ローラ24はローラ駆動部26に支持アーム25によって軸支されているが、円盤ディスクをローラ駆動部26に取り付け、その円盤ディスクの円周縁に回転自在に軸支するような構成にしてもよい。また、押圧ローラ24の個数についても4つに限らず、圧縮効率を考慮して増減させてよい。なお、押圧ローラ24の個数を増加させると、系の冷媒の圧力変動が減少し圧縮効率が増加するが、ローラ個数の増加により摩擦抵抗も増加するので、通常2個から5個程度の押圧ローラ24を使用する。   Each pressing roller 24 is pivotally supported by a roller driving unit 26 by a support arm 25. However, a disk disk is attached to the roller driving unit 26 and is rotatably supported around the circumference of the disk disk. May be. Further, the number of pressing rollers 24 is not limited to four, and may be increased or decreased in consideration of compression efficiency. Increasing the number of the pressure rollers 24 decreases the pressure fluctuation of the refrigerant in the system and increases the compression efficiency. However, since the frictional resistance increases with the increase in the number of rollers, usually about 2 to 5 pressure rollers. 24 is used.

放熱用熱交換器3は、冷媒から周囲へ放熱させる凝縮器として機能するものである。また、吸熱用熱交換器5は、周囲から冷媒への吸熱を行う蒸発器として機能するものである。いずれの熱交換器も通常のものを使用してよいが、本実施形態では、各構成部を連結する管路を可撓性チューブ21によって構成し、この可撓性チューブ21をそのまま放熱用熱交換器3および吸熱用熱交換器5として使用している。つまり、1つの長いループ状の可撓性チューブ21を使用し、その一部を圧縮機2として使用するとともに、圧縮機2の出口から膨張弁4の入口までの部分を放熱用熱交換器3として使用し、膨張弁4の出口から圧縮機2の入口までの部分を吸熱用熱交換器5として使用する。   The heat exchanger 3 for heat radiation functions as a condenser that radiates heat from the refrigerant to the surroundings. The heat absorption heat exchanger 5 functions as an evaporator that absorbs heat from the surroundings to the refrigerant. Any heat exchanger may be used, but in this embodiment, the pipes connecting the components are configured by the flexible tube 21, and the flexible tube 21 is used as it is for heat dissipation. It is used as the exchanger 3 and the heat exchanger 5 for heat absorption. That is, one long loop-shaped flexible tube 21 is used, a part of which is used as the compressor 2, and a part from the outlet of the compressor 2 to the inlet of the expansion valve 4 is used as the heat-dissipating heat exchanger 3. And the portion from the outlet of the expansion valve 4 to the inlet of the compressor 2 is used as the heat-absorbing heat exchanger 5.

また、膨張弁4は通常、絞り弁が使用されるところ、ループ状の可撓性チューブ21を使用する場合、放熱用熱交換器3と吸熱用熱交換器5との間の可撓性チューブ21を外部から適度に圧迫し、前記可撓性チューブ21内に形成される微小隙間を絞り弁として利用する。この場合、可撓性チューブ21を圧迫する部材としては、図1に示すような可撓性チューブ21の壁厚の2倍に絞り弁隙間を加えた幅の隙間を有するクリップ状の部材によって前記可撓性チューブ21を挟めばよい。これにより、閉塞部6と膨張弁4との間に存在する冷媒が密封された状態に近くなるため、閉塞部6を圧縮機2の出口方向に移動させることで冷媒が圧縮される。もちろん従来から使用されている絞り弁やキャピラリーチューブ等も使用可能である。   The expansion valve 4 is usually a throttle valve. When the loop-like flexible tube 21 is used, the flexible tube between the heat-dissipating heat exchanger 3 and the heat-absorbing heat exchanger 5 is used. 21 is moderately pressed from the outside, and a minute gap formed in the flexible tube 21 is used as a throttle valve. In this case, the member that compresses the flexible tube 21 is a clip-like member having a gap having a width obtained by adding a throttle valve gap to twice the wall thickness of the flexible tube 21 as shown in FIG. What is necessary is just to pinch the flexible tube 21. As a result, the refrigerant existing between the closing portion 6 and the expansion valve 4 is close to a sealed state, and the refrigerant is compressed by moving the closing portion 6 in the direction of the outlet of the compressor 2. Of course, conventionally used throttle valves, capillary tubes and the like can also be used.

また、圧縮機2と放熱用熱交換器3との間には、逆止弁8が取り付けられている。この逆止弁8は、閉塞部6との間に存在する冷媒を予備的に圧縮する機能と、放熱用熱交換器3から圧縮機2に高圧の冷媒が逆流するのを防止する機能を兼ね備えている。具体的には、圧縮機2から放熱用熱交換器3への方向に冷媒を押し出す場合、所定の圧力(ここでは逆止弁8の反対側の圧力)以上の冷媒のみを通過させるとともに、放熱用熱交換器3から圧縮機2への方向には冷媒を通過させないようになっている。これにより、逆止弁8は、閉塞部6との間で冷媒を所定の圧力まで予備的に圧縮させるとともに、その高圧となった冷媒を逆流させることなく放熱用熱交換器3へ送ることが可能となる。もちろん、この逆止弁8がなくても冷却温熱装置として機能するが、ローラ駆動部26によって押圧ローラ24が回転移動するのに伴って1個の押圧ローラ24がチューブガイド23の端部から外れたとき、前記逆止弁8がないと、放熱用熱交換器3から高圧の冷媒ガスが逆流し、前記放熱用熱交換器3内の圧力が一瞬低下してしまう。このような押圧ローラ24の回転に伴う放熱用熱交換器3内の圧力変動を軽減することができる。   Further, a check valve 8 is attached between the compressor 2 and the heat radiating heat exchanger 3. The check valve 8 has a function of preliminarily compressing the refrigerant existing between the closed portion 6 and a function of preventing a high-pressure refrigerant from flowing backward from the heat exchanger 3 for heat dissipation to the compressor 2. ing. Specifically, when the refrigerant is pushed out in the direction from the compressor 2 to the heat-dissipating heat exchanger 3, only the refrigerant having a predetermined pressure (here, the pressure on the side opposite to the check valve 8) or higher is allowed to pass through and the heat is dissipated. The refrigerant is prevented from passing in the direction from the heat exchanger 3 to the compressor 2. Accordingly, the check valve 8 preliminarily compresses the refrigerant to the predetermined pressure with the closing portion 6 and can send the refrigerant having the high pressure to the heat radiating heat exchanger 3 without backflowing. It becomes possible. Of course, even if the check valve 8 is not provided, it functions as a cooling and heating device. However, as the pressing roller 24 is rotated by the roller driving unit 26, one pressing roller 24 is detached from the end of the tube guide 23. If the check valve 8 is not provided, a high-pressure refrigerant gas flows backward from the heat-dissipating heat exchanger 3 and the pressure in the heat-dissipating heat exchanger 3 is momentarily reduced. The pressure fluctuation in the heat exchanger 3 for heat dissipation accompanying the rotation of the pressing roller 24 can be reduced.

一方、可撓性チューブ21の構造は、複数の層状に構成されている。そして、可撓性チューブ21の最内層は柔軟で押圧ローラ24による押圧時の密着性が高い素材により形成されている。また、外層は最内層よりも伸縮性が小さく折り曲げ抵抗が小さい素材により形成されている。たとえば、最内層の素材としては、シリコンゴムの他、天然ゴム、ウレタンゴム等、各種の天然・合成ゴム素材が使用可能であり、外層の素材としては、ガラス繊維編組布の他、ポリエステルや、ポリプロピレン系の熱可塑プラスチックエラストマーであるノープレンが使用可能である。たとえば、内径8mmのシリコンゴムチューブ内に内圧3.77ataの冷媒ガスが封入されていると、その外側に被覆したフィルムには長さ方向10mmあたり約10Nの引っ張り力がかかる。25μmの厚さのポリエステルフィルムは、弾性限界内で約20N/(10mm幅)の引張力に耐えられるので、3.77ataの内圧には十分耐えられる。このような2層構造のチューブは、2種類の素材を同時に押出成形する共押出成形技術によって成形可能である。   On the other hand, the structure of the flexible tube 21 is configured in a plurality of layers. The innermost layer of the flexible tube 21 is made of a material that is soft and has high adhesion when pressed by the pressing roller 24. The outer layer is made of a material that is less stretchable and less bent than the innermost layer. For example, as the material of the innermost layer, various natural / synthetic rubber materials such as natural rubber and urethane rubber can be used in addition to silicon rubber, and as the material of the outer layer, polyester, Noprene, which is a polypropylene-based thermoplastic elastomer, can be used. For example, when a refrigerant gas having an internal pressure of 3.77 at is sealed in a silicon rubber tube having an inner diameter of 8 mm, a tensile force of about 10 N per 10 mm in the length direction is applied to the film coated on the outside. Since the polyester film having a thickness of 25 μm can withstand a tensile force of about 20 N / (10 mm width) within the elastic limit, it can sufficiently withstand an internal pressure of 3.77 data. Such a tube having a two-layer structure can be formed by a co-extrusion technique in which two types of materials are simultaneously extruded.

また、押圧ローラ24によって押圧された際に変形可能な柔軟性があり、また高圧側の冷媒ガスの内圧に耐えられる強度を有する素材で形成された単層のチューブ(例えばノープレンチューブ)は、通常、上記の多層構造のチューブに比べて硬い、つまり圧迫時の変形抵抗が大きいので、ローラの駆動動力は増加するが、機能的には本実施形態の圧縮機2に使用可能である。   In addition, a single-layer tube (for example, a noprene tube) formed of a material having flexibility that can be deformed when pressed by the pressing roller 24 and having a strength that can withstand the internal pressure of the refrigerant gas on the high-pressure side, Usually, since it is harder than the above-mentioned multi-layered tube, that is, its deformation resistance during compression is large, the driving power of the roller is increased, but it can be functionally used in the compressor 2 of the present embodiment.

本実施形態における可撓性チューブ21としては、チューブ内径8mm、シリコンゴム肉厚0.8mmのシリコンゴムガラス編組チューブ(日星電気製:HST−10)を使用した。このチューブは、内径8mm、肉厚0.8mmのシリコンゴムチューブの外周に補強のためのガラス繊維を編組被覆したものである。シリコンチューブは柔軟性、機械的変形に対する耐久性に優れ、圧縮機2内において押圧ローラ24により外部から押圧されたときの内壁同士の密着性が良好である。このため、閉塞部6の前後の可撓性チューブ21内では、放熱用熱交換器3側の高圧冷媒ガスと吸熱用熱交換器5側の低圧冷媒ガスの差圧に抗して、両側の冷媒ガスを小さい押圧力で遮断することができる。このように押圧ローラ24の押圧力が小さくできれば、押圧ローラ24の回転機構における摩擦動力が小さくなるから、ひいては圧縮機2の駆動動力が低減できる。ちなみに、シリコンゴムチューブと、これより柔軟性に欠けるタイゴンチューブ(米国ノートン社製)とを比較すると、同じ2.3気圧の差圧が漏れないように閉塞するためのローラ押圧力が、それぞれ30Nおよび50Nとなり、また両者を用いた圧縮機2の駆動トルクは、それぞれ0.51Nmおよび0.68Nmとなり、大きな差が生じる。   As the flexible tube 21 in this embodiment, a silicon rubber glass braided tube (manufactured by Nissei Electric: HST-10) having a tube inner diameter of 8 mm and a silicon rubber thickness of 0.8 mm was used. This tube is obtained by braiding a reinforcing glass fiber on the outer periphery of a silicon rubber tube having an inner diameter of 8 mm and a wall thickness of 0.8 mm. The silicon tube is excellent in flexibility and durability against mechanical deformation, and has good adhesion between the inner walls when pressed from the outside by the pressing roller 24 in the compressor 2. For this reason, in the flexible tube 21 before and after the closing part 6, the pressure difference between the high-pressure refrigerant gas on the heat dissipation heat exchanger 3 side and the low-pressure refrigerant gas on the heat absorption heat exchanger 5 side is resisted. The refrigerant gas can be shut off with a small pressing force. If the pressing force of the pressing roller 24 can be reduced in this way, the frictional power in the rotating mechanism of the pressing roller 24 is reduced, and consequently the driving power of the compressor 2 can be reduced. By the way, when comparing the silicone rubber tube and the Tygon tube (made by Norton, USA), which is less flexible than this, the roller pressing force for closing so that the same 2.3 atm differential pressure does not leak is 30 N each. Further, the driving torque of the compressor 2 using both is 0.51 Nm and 0.68 Nm, respectively, and a large difference occurs.

このように可撓性チューブ21の特性としては、ローラ駆動動力を低減するために、小さい押圧力下で内面の密着性がよく、柔軟であり、押圧時の変形抵抗が小さいことが必要である。このため、同じシリコンゴムチューブでも肉厚が0.8mmと薄いものを使用している。しかし、このような薄肉のシリコンゴムチューブでは、高圧冷媒ガスの内圧(絶対圧3.77気圧)に耐えず、膨張してしまう。これを防止するため、本実施形態では、可撓性チューブ21の外層を内層の素材より伸縮性の少ない薄い素材で被覆した2層構造のチューブを使用した。つまり、上述したようにシリコンゴムチューブの外層にガラス繊維で編んだ薄い布を被覆した。この編組布は薄いため、押圧ローラ24による可撓性チューブ21の押圧時には柔軟につぶれるが、内圧によってシリコンゴムチューブが膨張しようとすると、編組布の伸縮性が内層のシリコンチューブよりはるかに小さいので、この膨張を抑制することができる。   As described above, in order to reduce the roller driving power, the flexible tube 21 needs to have good inner surface adhesion under a small pressing force, be flexible, and have a small deformation resistance during pressing. . For this reason, the same silicon rubber tube with a thin thickness of 0.8 mm is used. However, such a thin silicon rubber tube cannot withstand the internal pressure of the high-pressure refrigerant gas (absolute pressure 3.77 atmospheres) and expands. In order to prevent this, in the present embodiment, a tube having a two-layer structure in which the outer layer of the flexible tube 21 is covered with a thin material having less elasticity than the inner layer material is used. That is, as described above, a thin cloth knitted with glass fiber was coated on the outer layer of the silicon rubber tube. Since the braided fabric is thin, it is crushed softly when the flexible tube 21 is pressed by the pressure roller 24. However, if the silicone rubber tube is expanded by internal pressure, the stretchability of the braided fabric is much smaller than that of the inner layer silicon tube. This expansion can be suppressed.

なお、可撓性チューブ21は、外部からの圧力によって容易につぶれるので、内部の冷媒ガスが大気圧以下になるとつぶれてしまう。したがって本実施形態における放熱用熱交換器3の温度は、使用している冷媒の大気圧に対応した飽和温度以下に下げることはできない。たとえばノルマルブタンを冷媒とする場合、その温度は−0.3℃である。   In addition, since the flexible tube 21 is easily crushed by the pressure from the outside, the flexible tube 21 is crushed when the internal refrigerant gas becomes atmospheric pressure or lower. Therefore, the temperature of the heat-dissipating heat exchanger 3 in this embodiment cannot be lowered below the saturation temperature corresponding to the atmospheric pressure of the refrigerant being used. For example, when normal butane is used as the refrigerant, the temperature is -0.3 ° C.

一方、冷媒は、ループ状可撓性チューブ21あるいは逆止弁8付きループ状可撓性チューブ21にあらかじめ封入して供給することが好ましい。可撓性チューブ21への冷媒の封入は、例えば、可撓性チューブ21のうち、圧縮機2に挟み込まれる部分以外の部分にT字状の分岐を設け、ここから内部の空気を一旦、真空に吸引し、その後所定の圧力まで冷媒ガスを封入し、ついでこのT字状の分岐の根元を熱で溶融して封じ切ることにより実現できる。もっともこのような方法に限られるものではない。   On the other hand, the refrigerant is preferably supplied after being enclosed in the loop-shaped flexible tube 21 or the loop-shaped flexible tube 21 with the check valve 8 in advance. The flexible tube 21 is filled with the refrigerant, for example, by providing a T-shaped branch in a portion of the flexible tube 21 other than the portion sandwiched between the compressors 2 and temporarily evacuating the internal air from there. Then, the refrigerant gas is sealed up to a predetermined pressure, and then the root of the T-shaped branch is melted with heat and sealed. However, it is not limited to such a method.

また、冷媒の種類について検討すると、多数の候補が挙げられるが、本実施形態の小型冷却温熱装置1は多くの人によって屋外で使用されることを想定しているため、冷媒漏れによる環境問題は無視できない。このため非フロン系が前提となる。また、冷媒の使用環境は平均的な東京の夏季の日中を想定して35℃とする。このような前提の下で冷媒に求められる条件には、
1.価格が安価で容易に入手できること
2.毒性がないこと
3.35℃環境下において、冷媒圧縮時に大気圧よりも数気圧高い程度の圧力で凝縮し、また、そのときの冷媒温度が外気温度より少し高い程度であること
4.35℃環境下において、冷媒蒸発時に大気圧よりも少し高い程度の圧力で蒸発し、また、そのときの冷媒温度が外気温度よりも低いこと
の4点が必要である。この条件に適する自然冷媒はノルマルブタン(n−butane:C10 R600)である。このノルマルブタンは、家庭用卓上カセットコンロのカートリッジ燃料として使用され、容易に入手できる。また、本実施形態によって使用する場合、使用環境を気温35℃、生成したい冷媒の温度(冷媒の蒸発温度)を10℃、排熱時の温度(冷媒の凝集温度)を40℃と想定すると、ノルマルブタンの40℃における飽和蒸気圧は379.6kPa、10℃における飽和蒸気圧は149.0kPaであり、高圧側も低圧側も適度な圧力であることがわかる。
Further, when considering the type of refrigerant, there are a large number of candidates. However, since the small cooling / heating apparatus 1 of this embodiment is assumed to be used outdoors by many people, environmental problems due to refrigerant leakage are It cannot be ignored. For this reason, non-fluorocarbons are assumed. In addition, the usage environment of the refrigerant is set to 35 ° C. assuming the average daytime in summer in Tokyo. The conditions required for refrigerants under these assumptions are:
1. 1. The price is low and easily available. Non-toxicity 3. In a 35 ° C. environment, the refrigerant is condensed at a pressure of several atmospheric pressures higher than the atmospheric pressure, and the refrigerant temperature at that time is slightly higher than the outside air temperature. Under the environment, four points are necessary that the refrigerant evaporates at a pressure slightly higher than the atmospheric pressure when the refrigerant evaporates, and that the refrigerant temperature at that time is lower than the outside air temperature. Natural refrigerant suitable for this condition is normal butane: a (n-butane C 4 H 10 R600). This normal butane is used as a cartridge fuel for a household desktop cassette stove and is easily available. Further, when used according to the present embodiment, assuming that the usage environment is 35 ° C., the temperature of the refrigerant to be generated (evaporation temperature of the refrigerant) is 10 ° C., and the temperature at exhaust heat (refrigerant aggregation temperature) is 40 ° C. The saturated vapor pressure of normal butane at 40 ° C. is 379.6 kPa, the saturated vapor pressure at 10 ° C. is 149.0 kPa, and it can be seen that both the high pressure side and the low pressure side are moderate pressures.

また、ノルマルブタンを使用可能であることから、使用者が自ら可撓性チューブ21に充填することも可能となる。例えば、図3に示すように、可撓性チューブ21に締切弁9、排気弁10、圧力制御弁11の3つの弁を取り付けてノルマルブタンカセット12により充填できる。具体的な操作は、まず締切弁9を閉め、排気弁10を大気圧雰囲気に開放し、ノルマルブタンカセット12(カセット式卓上コンロのカートリッジで可)のノズルを圧力制御弁11の入り口に差し込んで押すと、冷媒ガスが可撓性チューブ21内に流入する。ここで前記圧力制御弁11は、カセットからのノルマルブタンの圧力が、可撓性チューブ21内の圧力より一定差圧以上高い場合のみガスを通し、この差圧が一定以下になると閉じる弁である。数秒で可撓性チューブ21内の残存気体が排気弁10から排出され、ノルマルブタンが可撓性チューブ21内に充満するので、排気弁10を閉じる。その後、ノルマルブタンカセット12のノズルを圧力制御弁11から引き抜き、締切弁9を開けば、ノルマルブタンの充填が完了する。このような機構によって使用者が自分で容易に冷媒を充填あるいは再充填することが可能である。なお、図3の冷媒の封入機構において、弁以外の部分を可撓性チューブ21で構成すれば、3つの弁のうち締切弁9と排気弁10は該当部分の可撓性チューブ21を外部から押圧して閉鎖することにより実現可能である。また、いったん冷媒を封入した後は、圧力制御弁11の弁座部分からの冷媒漏洩防止のため、圧力制御弁11と可撓性チューブ21の間を閉鎖しておくことが望ましい。   Moreover, since normal butane can be used, the user can also fill the flexible tube 21 by himself / herself. For example, as shown in FIG. 3, three valves, that is, a cutoff valve 9, an exhaust valve 10, and a pressure control valve 11, can be attached to the flexible tube 21 and filled with a normal butane cassette 12. Specifically, the shut-off valve 9 is first closed, the exhaust valve 10 is opened to atmospheric pressure, and the nozzle of a normal butane cassette 12 (possible with a cassette-type tabletop stove cartridge) is inserted into the inlet of the pressure control valve 11. When pressed, the refrigerant gas flows into the flexible tube 21. Here, the pressure control valve 11 is a valve that passes gas only when the pressure of normal butane from the cassette is higher than the pressure in the flexible tube 21 by a certain differential pressure or more, and closes when the pressure difference becomes less than a certain value. . Residual gas in the flexible tube 21 is exhausted from the exhaust valve 10 in a few seconds, and normal butane fills the flexible tube 21, so the exhaust valve 10 is closed. Thereafter, when the nozzle of the normal butane cassette 12 is pulled out from the pressure control valve 11 and the shut-off valve 9 is opened, the normal butane filling is completed. With such a mechanism, the user can easily fill or refill the refrigerant by himself / herself. In the refrigerant sealing mechanism of FIG. 3, if the portion other than the valve is configured by the flexible tube 21, the shutoff valve 9 and the exhaust valve 10 of the three valves have the corresponding flexible tube 21 from the outside. It can be realized by pressing and closing. In addition, it is desirable to close between the pressure control valve 11 and the flexible tube 21 in order to prevent refrigerant leakage from the valve seat portion of the pressure control valve 11 after the refrigerant is once sealed.

つぎに、前述したノルマルブタンを使用して本実施形態の小型冷却温熱装置1を試作し、特性を測定した結果について説明する。家庭用卓上ガスコンロ用のカートリッジに入っているノルマルブタンを使用した場合、吸熱用熱交換器温度(蒸発器温度)を10℃、放熱用熱交換器温度(凝縮器温度)を40℃とすると、放熱用熱交換器3内の圧力は絶対圧力で1.43気圧、吸熱用熱交換器5内の圧力は3.77気圧となり、冷却能力13.6Wの試作機による実験ではCOPが1.86程度となり、従来のサーモモジュールに比べると大幅に高い効率を達成できた。   Next, a description will be given of the results of making a prototype of the small cooling and heating apparatus 1 of the present embodiment using the above-described normal butane and measuring the characteristics. When normal butane contained in a cartridge for a household tabletop gas stove is used, if the heat exchanger temperature for heat absorption (evaporator temperature) is 10 ° C and the heat exchanger temperature for heat dissipation (condenser temperature) is 40 ° C, The pressure in the heat exchanger 3 for heat radiation is 1.43 atm in absolute pressure, the pressure in the heat exchanger 5 for heat absorption is 3.77 atm, and the COP is 1.86 in the experiment with a cooling capacity of 13.6 W. As a result, the efficiency was significantly higher than that of the conventional thermo-module.

以上のような本実施形態によれば、圧縮機2として、可撓性チューブ21に形成した閉塞部6を移動させることにより内部の冷媒を圧縮する構成としたため、冷媒の漏洩がなく摩擦損失が少なくなり、わずかな電力で長時間駆動することができる。また、高精度な部品が不要で簡易な構造であるから低コストで製造することができる。したがって、小型で軽量に構成できることから手軽に携帯して衣服内の温度を調節したり、医療用機器として人体の患部を冷やしたり温めることができる等の効果を奏し得る。   According to the present embodiment as described above, the compressor 2 is configured to compress the internal refrigerant by moving the closing portion 6 formed in the flexible tube 21, so that there is no refrigerant leakage and friction loss. It can be driven for a long time with little power. Further, since a highly accurate part is not required and the structure is simple, it can be manufactured at a low cost. Therefore, since it can be configured to be small and light, it can be easily carried to adjust the temperature in the clothes, and can be used to cool or warm the affected part of the human body as a medical device.

なお、本発明に係る小型冷却温熱装置1および冷却温熱方法は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。   In addition, the small cooling / heating apparatus 1 and the cooling / heating method according to the present invention are not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed.

例えば、上述した本実施形態では、チューブガイド23と、押圧ローラ24と、ローラ駆動部26とにより閉塞部移動手段7を構成しているがこれに限られるものではなく、可撓性チューブ21に閉塞部6を形成し、その閉塞部6を圧縮機2の出口方向へと移動させられるものであればよい。また、冷媒を圧縮させる方法として、例えば、閉塞部6を形成する2つの押圧ローラ24に速度差を設けて、後方の押圧ローラ24から前方の押圧ローラ24へ圧力を付与する状態に保持することにより、両押圧ローラ24間で冷媒を圧縮する方法を選択してもよい。   For example, in the present embodiment described above, the closing guide moving means 7 is configured by the tube guide 23, the pressing roller 24, and the roller driving unit 26, but the present invention is not limited to this. What is necessary is just to form the obstruction | occlusion part 6 and to move the obstruction | occlusion part 6 to the exit direction of the compressor 2. FIG. Further, as a method of compressing the refrigerant, for example, a speed difference is provided between the two pressing rollers 24 forming the blocking portion 6 and the pressure is applied from the rear pressing roller 24 to the front pressing roller 24. Thus, a method of compressing the refrigerant between the two pressing rollers 24 may be selected.

本発明に係る小型冷却温熱装置の一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the small cooling and heating apparatus which concerns on this invention. 本実施形態の冷却温熱原理を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cooling heat principle of this embodiment. 本実施形態における冷媒の封入機構の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the enclosure mechanism of the refrigerant | coolant in this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 小型冷却温熱装置
2 圧縮機
3 放熱用熱交換器
4 膨張弁
5 吸熱用熱交換器
6 閉塞部
7 閉塞部移動手段
8 逆止弁
9 締切弁
10 排気弁
11 圧力制御弁
12 ノルマルブタンカセット
21 可撓性チューブ
22 ガイド面
23 チューブガイド
24 押圧ローラ
25 支持アーム
26 ローラ駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compact cooling and heating apparatus 2 Compressor 3 Heat exchanger for heat radiation 4 Expansion valve 5 Heat exchanger for heat absorption 6 Blocking part 7 Blocking part moving means 8 Check valve 9 Shut-off valve 10 Exhaust valve 11 Pressure control valve 12 Normal butane cassette 21 Flexible tube 22 Guide surface 23 Tube guide 24 Press roller 25 Support arm 26 Roller drive unit

Claims (8)

冷媒を圧縮する圧縮手段と、この圧縮手段により圧縮された冷媒を放熱させる放熱用熱交換手段と、この放熱用熱交換手段により放熱された後の冷媒を減圧させる膨張手段と、この膨張手段により減圧された後の冷媒を吸熱させる吸熱用熱交換手段とをそれぞれ管路で結合し、この管路内に前記冷媒を循環させて冷却または温熱する小型冷却温熱装置であって、
前記圧縮手段は、
前記吸熱用熱交換手段の出口から前記放熱用熱交換手段の入口に至る管路を構成する可撓性チューブと、
この可撓性チューブを外部から加圧して閉塞部を形成するとともに、この閉塞部を前記圧縮手段の出口方向へ移動させることにより前記膨張手段との間に存在する冷媒を圧縮する閉塞部移動手段と
を有することを特徴とする小型冷却温熱装置。
A compression means for compressing the refrigerant; a heat-dissipating heat exchanging means for dissipating the refrigerant compressed by the compressing means; an expansion means for decompressing the refrigerant after being dissipated by the heat-dissipating heat exchange means; and A small cooling and heating device that couples heat absorption means for absorbing heat after depressurizing the refrigerant with pipes, and circulates the refrigerant in the pipes to cool or heat them.
The compression means includes
A flexible tube constituting a pipe line from the outlet of the heat absorbing heat exchanging means to the inlet of the heat dissipating heat exchanging means;
The flexible tube is pressurized from outside to form a closed portion, and the closed portion moving means compresses the refrigerant existing between the expansion means by moving the closed portion toward the outlet of the compressing means. And a small cooling and heating device.
請求項1において、前記閉塞部移動手段は、前記可撓性チューブを沿わせる略円弧状のガイド面を備えたチューブガイドと、このチューブガイドのガイド面との間に前記可撓性チューブを狭持して閉塞部を形成する複数の押圧ローラと、これらの押圧ローラを前記チューブガイドに沿って自転させながら公転させるローラ駆動部とを有していることを特徴とする小型冷却温熱装置。   In Claim 1, the said obstruction | occlusion part moving means narrows the said flexible tube between the tube guide provided with the substantially circular arc-shaped guide surface along the said flexible tube, and the guide surface of this tube guide. A small cooling and heating apparatus comprising: a plurality of pressing rollers that are held to form a closing portion; and a roller driving unit that revolves the pressing rollers while rotating along the tube guide. 請求項1または請求項2において、冷媒を循環させる管路全体を可撓性チューブにより構成し、前記膨張手段として前記可撓性チューブを外部から押圧して冷媒の通路を狭めるクリップ部材により構成し、前記放熱用熱交換手段として前記圧縮手段の出口から前記膨張手段の入口までの前記可撓性チューブにより構成し、前記吸熱用熱交換手段として前記膨張手段の出口から前記圧縮手段の入口までの前記可撓性チューブにより構成したことを特徴とする小型冷却温熱装置。   3. The method according to claim 1, wherein the entire conduit for circulating the refrigerant is configured by a flexible tube, and the expansion means is configured by a clip member that presses the flexible tube from the outside to narrow the passage of the refrigerant. The heat dissipating heat exchanging means is constituted by the flexible tube from the outlet of the compressing means to the inlet of the expansion means, and the heat absorbing heat exchanging means from the outlet of the expansion means to the inlet of the compressing means. A small cooling / heating apparatus characterized by comprising the flexible tube. 請求項1から請求項3のいずれかにおいて、前記可撓性チューブは複数の層から構成されており、最内層は柔軟で押圧時の密着性が高い素材により形成されているとともに、外層は前記最内層よりも伸縮性が小さく折り曲げ抵抗が小さい素材により形成されていることを特徴とする小型冷却温熱装置。   In any one of Claims 1-3, the said flexible tube is comprised from the some layer, and while the innermost layer is soft and formed with the raw material with the high adhesiveness at the time of press, an outer layer is the said A small cooling and heating apparatus, characterized in that it is made of a material that is less stretchable and has a lower bending resistance than the innermost layer. 請求項1から請求項4のいずれかにおいて、前記圧縮手段と前記放熱用熱交換手段との間に、前記閉塞部との間に存在する冷媒を予備的に圧縮するとともに、前記放熱用熱交換手段側から前記圧縮手段側に圧縮された冷媒が逆流するのを防止するための逆止弁を備えていることを特徴とする小型冷却温熱装置。   5. The heat dissipation heat exchange according to claim 1, wherein the refrigerant existing between the compression unit and the heat dissipation heat exchange unit is preliminarily compressed between the compression unit and the heat dissipation heat exchange unit. A small cooling / heating apparatus comprising a check valve for preventing the refrigerant compressed from the means side from flowing back to the compression means side. 管路内に封入した冷媒を圧縮する圧縮ステップと、この圧縮ステップにおいて圧縮された冷媒から放熱させる放熱ステップと、この放熱ステップにおいて放熱された後の冷媒を減圧させる膨張ステップと、この膨張ステップにおいて減圧された後の冷媒に吸熱させる吸熱ステップとを順次経ることにより冷却または温熱する冷却温熱方法であって、
前記圧縮ステップでは、前記吸熱ステップによる処理終了出口から前記放熱ステップによる処理開始入口に至る管路を可撓性チューブにより構成し、この可撓性チューブにおける前記圧縮ステップの開始位置を外部から加圧して閉塞部を形成するとともに、この閉塞部を冷媒の循環方向へ移動させることにより前記膨張ステップの開始位置との間に存在する冷媒を圧縮することを特徴とする冷却温熱方法。
In the compression step for compressing the refrigerant sealed in the pipeline, the heat release step for releasing heat from the refrigerant compressed in the compression step, the expansion step for reducing the pressure of the refrigerant that has been radiated heat in the heat release step, and in the expansion step A cooling and heating method in which cooling or heating is performed by sequentially passing through an endothermic step in which the refrigerant after depressurizing absorbs heat,
In the compression step, a conduit from the process end outlet in the endothermic step to the process start inlet in the heat release step is configured by a flexible tube, and the start position of the compression step in the flexible tube is pressurized from the outside. The cooling and heating method is characterized by compressing the refrigerant existing between the expansion step and the starting position of the expansion step by forming the closed portion and moving the closed portion in the refrigerant circulation direction.
請求項6において、前記圧縮ステップでは、前記可撓性チューブをチューブガイドと押圧ローラとの間に狭持し、前記押圧ローラを前記チューブガイド側へ押し付けることによって前記閉塞部を形成するとともに、前記押圧ローラを自転させながら冷媒の循環方向へ回転させることにより前記冷媒を圧縮することを特徴とする冷却温熱方法。   7. The compression step according to claim 6, wherein in the compression step, the flexible tube is sandwiched between a tube guide and a pressing roller, and the blocking portion is formed by pressing the pressing roller toward the tube guide. A cooling and heating method, wherein the refrigerant is compressed by rotating in a circulating direction of the refrigerant while rotating the pressing roller. 請求項6または請求項7において、冷媒を循環させる管路全体を可撓性チューブにより構成し、前記放熱ステップでは前記圧縮ステップの終了位置から前記膨張ステップの開始位置までの間に存在する前記可撓性チューブを介して冷媒から放熱し、前記膨張ステップでは前記可撓性チューブを外部から押圧して形成した微小隙間に冷媒を通過させることによって冷媒を減圧し、前記吸熱ステップでは前記膨張ステップの終了位置から前記圧縮ステップの開始位置までに存在する前記可撓性チューブを介して吸熱することを特徴とする冷却温熱方法。   8. The flexible pipe according to claim 6 or 7, wherein the entire pipe line through which the refrigerant is circulated is formed of a flexible tube, and the heat dissipation step is present between the end position of the compression step and the start position of the expansion step. Heat is radiated from the refrigerant through the flexible tube, and in the expansion step, the refrigerant is decompressed by passing the refrigerant through a minute gap formed by pressing the flexible tube from the outside. In the heat absorption step, the expansion step is performed. A cooling and heating method, wherein heat is absorbed through the flexible tube existing from an end position to a start position of the compression step.
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