JP2706429B2 - 熱電冷却式飲料水罐クーラー - Google Patents

熱電冷却式飲料水罐クーラー

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直流電流を通電すると
一端が冷却され、他端が加熱される熱電半導体素子のペ
ルチェ効果(Peltier effect)を利用した熱電冷却式飲
料水罐クーラーに関するもので、特に各種飲料水等を内
蔵した罐類等を、効率良く冷却或いは加熱することの可
能な、熱電半導体素子を利用した熱電冷却式飲料水罐ク
ーラーに関するものである。
【0002】本発明の熱電冷却式飲料水罐クーラーは小
形軽量であり、直流電源のある所であれば、場所の如何
に拘らず、いつでも又いかなる所でも使用することが出
来る。例えば、自動車のシガーライターに用いられる電
源によっても作動が可能であるから運転手のための飲料
水の冷却と加熱に適しており、又ACアダップターを利
用すれば、家庭用電源によっても作動可能であるから家
庭用飲料水の冷却や保温用として便利に使用することが
できる装置である。
【0003】
【従来の技術】従来の熱電冷却方式の装置としては、米
国特許第4, 143, 711号(1979)、第4, 3
50, 016号(1982)、第4, 407, 133号
(1983)等において提示された薬品或いは食品の保
存や輪送用としていくつかの特許が提案されたことがあ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの米
国特許等で提示した装置においては、放熱方式が放熱フ
ィンによる自然冷却又は放熱ファン(fan)による強制冷
却方式を取っており、冷却効率が低いのみならず、特定
の用途を目的としているために、飲料水罐の冷却や保
温、又は加熱には適しない点がある。
【0005】そこで、本発明は上記のような問題点を解
消するために発明されたものであり、本発明の第1の目
的は、ペルチェ効果をもつ熱電半導体素子群からなる熱
電モジュールを用いて罐類等を効率良く冷却/加熱する
ことが出来る構造をもつ熱電冷却式飲料水罐クーラーを
提供することにある。
【0006】本発明の第2の目的は、上記熱電冷却式飲
料水罐クーラー内の熱電モジュールの吸熱能力を増大す
るために、内部を水で満たし、その外部を放熱フィンで
構成したアルミニュウム製のヒートキャパシターをもつ
熱電冷却式飲料水罐クーラーを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、請求項1に記載の発明は、飲料水罐が挿入さ
れる冷却加熱シューと、前記冷却加熱シューを熱伝
達媒体として簡単な直流電源の供給のみで、p型素子及
びn型素子とからなり、かつ前記飲料水罐を選択的に
及び加熱する熱電モジュールと、吸熱された熱を吸収
するために内部に水を収容するヒートキャパシターと、
前記ヒートキャパシターの熱を外部に放出する放熱フィ
ンと、前記放熱フィンの熱放出効果を増大するための放
熱ファンとにより構成されたことを趣旨とする。
【0008】上記第2の目的を達成するために、請求項
2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、ヒ
ートキャパシターは、その内部に水で満たす空間が形成
され、その外部に放熱フィンを構成してなることを趣旨
とする。
【0009】
【作用】請求項1に記載の発明の構成によれば、冷却/
加熱シューに挿入された飲料水罐は、熱電モジュールが
直流電源の供給により動作することにより、冷却或いは
加熱される。飲料水罐から吸熱された熱はヒートキャパ
シターにより吸収され、更に放熱フィンにより外部へ放
出される。このとき、放熱ファンが動作することによ
り、放熱フィンの熱放出効果が増大される。このよう
に、飲料水罐の熱は冷却/加熱シュー、熱電モジュー
ル、 ヒートキャパシター、放熱フィン及び放熱ファン
によって効率良く外部へ放出される。
【0010】請求項2に記載の発明の構成によれば、請
求項1に記載の発明の作用に加え、ヒートキャパシター
内部の水は高温面から発熱する熱を効率良く吸収し、そ
の吸収された熱は放熱フィンに伝達されて外部に放出さ
れる。
【0011】
【実施例】以下、添付した図を参照して本発明の熱電式
冷却/加熱兼用装置の構成、作用及び効果を記述する。
【0012】図1は、本発明の熱電冷却式飲料水罐クー
ラーの外観を示す斜視図である。本発明の外観構成は、
本装置を取囲むプラスチック製の外皮1、飲料水罐を受
納することの出来る円筒状の冷却/加熱室2、冷却と加
熱モードとを切換えることが出来る作動スイッチ3、作
動モードを表わす表示ランプ4及び通風口5によりなっ
ている。本発明の外観は必ずしも、図1に限るものでは
なく、各部の構成は必要に応じて変更が可能であること
を明らかにする。
【0013】図2及び図3は図1のA−A線及びB−B
線に沿って切断した内部構成を示したものであり、上記
の飲料水罐を受納することの出来る円筒状の冷却/加熱
室2を構成する熱伝導性が良好な金属材料よりなる冷却
/加熱シュー7と、その冷却/加熱シュー7を媒体とし
て飲料水罐6を冷却(或いは加熱)する熱電モジュール
8と、冷却の際に上記熱電モジュール8により吸熱され
た熱を収容するヒートキャパシター9と、そのヒートキ
ャパシター9の熱を外部に放出する放熱フィン11と、
その放熱フィン11の熱放出効果を増大するための強制
冷却用の放熱ファン12(本発明においては具体的に図
示しない)と、上記冷却/加熱室2内に受納した飲料水
罐6を固定する口径調整レバー13とにより構成され
る。
【0014】以上のように構成された本装置の作動原理
は、熱電半導体素子のペルチェ効果を利用したものであ
り、複数個の熱電半導体素子を互いに電気的に直列に接
続し、熱的に並列に接続して熱電モジュール8の作動に
より冷却或いは加熱の機能をもたせることである。即
ち、熱電モジュール8に直流電流を通電すれば熱電モジ
ュール8がヒートポンプ(heat pump)の役割を演じ、飲
料水罐を冷却したり或いは加熱したりする。
【0015】例えば、作動スイッチ3を冷却モード(C
OLD)に設定した場合は、冷却/加熱シュー7と接触
している熱電モジュール8の接触面で吸熱作用が生じ、
冷却/加熱シュー7が冷却され、これによりこれと接触
している飲料水罐6が冷却される。このように熱電モジ
ュール8により吸熱された熱はヒートキャパシター9に
吸収され、放熱フィン11を介して外部に放出される。
又、作動スイッチ3を加熱モード(HOT)に設定した
場合は、熱の流れが冷却の場合と逆になり、冷却/加熱
シュー7との接触面で発熱が生じ、飲料水罐6が加熱さ
れる。即ち、冷却の場合は熱の流れが飲料水罐6→冷却
/加熱シュー7→熱電モジュール8→ヒートキャパシタ
ー9→放熱フィン11→外部の順になり、加熱の場合は
これと逆になる。
【0016】このように、冷却/加熱シュー7とヒート
キャパシター9の間の熱電モジュール8の両面で吸熱と
放熱が同時に行われることから、熱伝達過程においてこ
れら接触部の熱伝導抵抗が最小化するように密着させる
必要がある。
【0017】このために熱電モジュール8の両面と接触
する冷却/加熱シュー7とヒートキャパシター9の接触
面が平面になるように研磨し、図4に示したように固定
ボルトとナット10で密着固定する。
【0018】熱電モジュール8による冷却性能と効率
は、熱電モジュール8の両側面(低温面及び高温面)の
温度差△Tが小さい程高くなる。即ち、高温面での発熱
量を速やかに除去し、温度を低くすればする程低温面で
の吸熱量が増加し、冷却効果が高くなる。
【0019】本発明の技術的特徴の一つは、正にこの点
に着眼し、高温面にヒートキャパシター9を取付けて、
高温面から発熱する熱を容易に吸収することにより、低
温面との温度差△Tを小さく保つことが出来るようにし
たことである。
【0020】本発明において用いられる熱電モジュール
8の種類と個数、ヒートキャパシター9と放熱フィン1
1の仕様書等は冷却/加熱物の熱容量及び所望温度等の
設計条件によって適切に選定することが可能である。
【0021】図5はヒートキャパシター9の外観構造を
示し、内部には単位重量あたり熱容量の大きい水を満た
す空間が形成されており、外部は放熱フィン11等が構
成されている。この水は高温面から発熱する熱を効率良
く吸収すると同時に、吸収された熱は放熱フィン11に
伝達され、外部に放出される。このように上記ヒートキ
ャパシター9、放熱フィン11及び放熱ファン12から
構成された一連の熱放出方式により、小容量の熱電モジ
ュール8を用いても低温面と高温面との温度差△Tを低
く保つことができ、冷却体からの吸熱量は大きくなる。
【0022】上記ヒートキャパシター9の材質は熱伝導
性の良好な金属であれば、どのような物でもよいが、ダ
イカストにより放熱フィン11と一体化した製造が容易
で、且つ軽量な点に鑑みてアルミニュウム合金が望まし
い。
【0023】図6は冷却/加熱シュー7の斜視図を示
し、図7(A)(B)は飲料水罐6を冷却/加熱シュー
7内に挿入したり、引き出したりするための口径調整レ
バー13の作動を示す図である。
【0024】ここで、冷却/加熱シュー7は、熱伝導性
が良好で、且つ弾性をもつ金属材料から形成され、冷却
/加熱シュー7の円筒面の一側上に縦溝7aを形成し、
この縦溝7aの中端部に楕円状の口径調整レバー13が
嵌められている。このように形成した冷却/加熱シュー
7内に飲料水罐6を挿入する場合には、楕円状の口径調
整レバー13を図7(B)の状態から図7(A)の位置
に回して回転させる。すると、冷却/加熱シュー7の縦
溝7aが開きながら、冷却/加熱シュー7の口径が楕円
の長軸長さと楕円の短軸長さとの差分だけ多くなって飲
料水罐6の挿入が容易になり、挿入後は口径調整レバー
13が図7(B)の位置になるように回転させると、冷
却/加熱シュー7自体の復元弾性によって冷却/加熱シ
ュー7の口径が狭くなり、飲料水罐6と冷却/加熱シュ
ー7の面接着が密着を保つことになる。
【0025】図8は本発明の熱電冷却式飲料水罐クーラ
ーの性能をヒートキャパシター9のある楊合と、ヒート
キャパシターがなく放熱フィン11を熱電モジュール8
の高温面に取り付けて放熱させる場合の冷却性能を比較
した結果をグラフに表したものである。本グラフにおい
て、ヒートキャパシター9のある場合は、熱電モジュー
ル8の高温面の温度が最高37℃を保持し、罐内部の飲
料水(約0.33リットル程度)の温度は20分以内に
10℃以下に冷却されることに比べ、ヒートキャパシタ
ー9がなく、放熱フィン11だけを用いる場合は、高温
面の温度が約50℃に上昇し、飲料水の冷却温度は15
℃程度が限界であり、これに達する時間も30分以上を
要することになる。
【0026】一方、図1の作動スイッチ3を加熱モード
(HOT)にすると、上記のように熱電モジュール8か
ら熱が冷却/加熱ンュー7に供給され、飲料水罐6が加
熱される。このような場合、長時間本発明の装置を使用
する時は、熱電モジュール8の内部温度は80〜100
℃が限界温度であるから、熱電モジュール8の温度が上
記温度を超えないように熱電モジュール8の高温面にサ
ーミスター(図示しない)を取付けて、上限温度を超す
ことがないように温度制御回路を内装する。
【0027】又、冷却モードと加熱モードの調節は公知
のとおり直流電源の極性変更によって可能である。即
ち、飲料水罐6を冷却しようとする場合は、熱電モジュ
ール8のp型素子側を(−)極、n型素子側を(+)極
にし、加熱しようとする場合は、これと逆になるように
直流電源回路を構成することにより、冷却或いは加熱機
能を任意に変更することも可能である。
【0028】
【発明の効果】以上、説明した通り、本発明の装置は各
種の飲料水罐を簡便に冷却或いは加熱することが可能で
あり、本装置のサイズを小形軽量に構成可能であるか
ら、直流電源がある所なら、どのような場所でも簡単に
使用することができ、更にACアダップターを用いると
家庭用電源によっても作動の可能となり、いろいろの特
長点がある有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の熱電冷却式飲料水罐クーラーの全外
観を示す斜視図である。
【図2】 図1のA−A線に沿つて切開した内部構造図
である。
【図3】 図1のB−B線に沿つて切開した内部構造図
である。
【図4】 冷却/加熱シュー7と熱電モジュール8とヒ
ートキャパシター9の組立て状態を示す図である。
【図5】 ヒートキャパシター9の外観構造を示す斜視
図である。
【図6】 冷却/加熱シュー7を示す斜視図である。
【図7】 (A)(B)は飲料水罐6を冷却/加熱シュ
ー7内に挿入したり引き出したりするための口径調整レ
バー13の作動を説明する図である。
【図8】 本発明の熱電冷却式飲料水罐クーラーに於い
て、ヒートキャパシター9のある場合とない場合との冷
却性能を比較したグラフである。
【符号の説明】
1…外皮、2…冷却/加熱室、3…作動スイッチ、4…
表示ランプ、5…通風口、6…飲料水罐、7…冷却/加
熱シュー、8…熱電モジュール、9.ヒートキャパシタ
ー、10…ボルトとナット、11…放熱フィン、12…
放熱ファン、13…口径調整レバー。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−172424(JP,A) 特開 平3−20580(JP,A) 実開 平4−125913(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 飲料水罐(6)が挿入される冷却加熱
    シュー(7)と、前記冷却加熱シュー(7)を熱伝達
    媒体として簡単な直流電源の供給のみで、p型素子及び
    n型素子とからなり、かつ前記飲料水罐(6)を選択的
    冷却及び加熱する熱電モジュール(8)と、吸熱され
    た熱を吸収するために内部に水を収容するヒートキャパ
    シター(9)と、前記ヒートキャパシター(9)の熱を
    外部に放出する放熱フィン(11)と、前記放熱フィン
    (11)の熱放出効果を増大するための放熱ファン(1
    2)とにより構成されたことを特徴とする熱電冷却式飲
    料水罐クーラー。
  2. 【請求項2】 前記ヒートキャパシター(9)は、その
    内部に水で満たす空間が形成され、その外部に前記放熱
    フィン(11)を構成してなることを特徴とする請求項
    1に記載の熱電冷却式飲料水罐クーラー。
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