JP3546491B2 - 熱電変換素子を用いた流体の冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱電変換素子に直流電流を流すと、その一端部では放熱が起こり他端部では吸熱が起こる性質（いわゆるペルチェ効果）を利用した流体の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の技術としては、特開平５−１１８７２５号公報に開示される技術が知られている。これは、容器内に入れられた冷却用の水を常時一定温度に制御するものであって、外装本体内に断熱材を介して容器を配設し、この容器の底部に複数個の熱電変換素子を固着した構成のものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、断熱材により外装本体周囲の熱が容器を伝わって冷却用の水が温まるのを防止しているが、部品点数の増加によるコストアップや、重量の増加となる。又、市販の魔法瓶に用いられている真空断熱構造にして断熱を行うことも考えられるが、真空を作りだす装置や、真空を保持するシール構造が複雑でありコストアップとなる。
【０００４】
ところで、熱電変換素子の熱効率を向上させるため、吸熱側と放熱側とを断熱し、熱リークを抑制することが行われる。このため、上記したように吸熱側の熱交換器と放熱側の熱交換器との間に断熱材を介在させたり、真空断熱構造としたりすることが考えられるが、上記と同様にコストアップや、重量の増加を招くことになる。
【０００５】
本発明の第１の技術的課題は、低コスト且つ軽量な構成で流体と外気とを断熱することを技術的課題とする。
【０００６】
第２の技術的課題は、低コスト且つ軽量な構成で、流体と外気との断熱及び熱電変換素子の吸熱側の熱交換器と放熱側の熱交換器との断熱をすることを技術的課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した第１の技術的課題を解決するため請求項１の発明において講じた技術的手段は、熱電変換素子と、熱電変換素子の放熱側の熱交換面に伝熱関係で接触する放熱器と、熱交換素子の吸熱側の熱交換面に伝熱関係で流体が接触するように形成された流体通路と、を有した熱電変換素子を用いた流体の冷却装置において、流体通路と熱電変換素子との側方に形成された第１空気層と、流体通路の熱電変換素子と逆側に形成された第２空気層、を備えたことである。
【００１０】
第２の技術的課題を解決し、放熱器の熱が流体通路内の流体に伝わるのを抑制すべく、請求項２の発明において講じた技術的手段は、熱電変換素子と、該熱電変換素子の放熱側の熱交換面に伝熱関係で接触する放熱器と、熱交換素子の吸熱側の熱交換面に伝熱関係で流体が接触するように形成された流体通路と、を有した熱電変換素子を用いた流体の冷却装置において、流体通路と熱電変換素子との側方に形成され、かつシールされた第１空気層を備え、第１空気層を熱電変換素子の側方に位置する第１の室と流体通路の側方に位置する第２の室とに分ける隔壁、を備えたことである。
【００１１】
【作用】
請求項１の発明においては、熱電変換素子に直流電流を流すことによりペルチェ効果が生じ、放熱側の熱交換面に接触している放熱器からは放熱が行われる一方、流体通路内の吸熱側の熱交換面に接触している流体は吸熱されて冷却される。そして、第１空気層は流体通路と熱電変換素子との側方にシールされて形成されているために、流体通路内の流体が放熱器の熱や外気の熱で温められることが防止される。さらに、第２空気層が流体通路の熱電変換素子と逆側に形成されているため、流体通路内の流体が外気で温められることがさらに防止される。
【００１３】
請求項２の発明においては、隔壁が、第１空気層を熱電変換素子の側方に位置する第１の室と流体通路の側方に位置する第２の室とに分けているため、第１空気層内の空気の対流により、放熱器の熱が流体通路内の流体に伝わるのを抑制している。
【００１４】
【実施例】
本発明に係る一実施例を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１及び図２は第１実施例の流体の冷却装置の外観図、図３は図１のＡ−Ａ断面矢示図である。図に示されるように、流体の冷却装置は、熱電変換素子１０と、この熱電変換素子１０の放熱側の熱交換面１０ａに接着やネジ結合等の方法により接触している放熱器１１と、熱電変換素子１０の吸熱側の熱交換面１０ｂに流体が接触するように流体通路１６を形成するハウジング１３とから構成されている。
【００１６】
熱電変換素子１０は、複数のｎ型及びｐ型半導体が電気的に直列に且つ交互に接続されたものであり、放熱側の熱交換面１０ａでは放熱が行われ、吸熱側の熱他面１０ｂでは吸熱が行われる。
【００１７】
放熱器１１は、シール用のＯリング１４をハウジング１３と狭持しながらハウジング１３に接着もしくはネジ結合されている。又、放熱効果を向上させるべく、放熱フィン１２が形成されている。
【００１８】
ハウジング１３は、シール用のＯリング１５を熱電変換素子１０と狭持しながら熱電変換素子１０に接着もしくはネジ結合されている。又、ハウジング１３は、熱伝導率の小さい樹脂から成っていて、流体が流れる流体通路１６、及び第１空気層１７が形成されている。尚、図２中１３ａ、１３ｂは、流体通路１６に流体が流れ込む流入口と、流体が流れだす流出口とを示している。
【００１９】
次に、上記第１実施例の作用について説明する。
【００２０】
熱電変換素子１０に直流電流を流すことによりペルチェ効果が生じ、放熱側の熱交換面１０ａに接触している放熱器１１からは放熱が行われる一方、流体通路１６内の吸熱側の熱交換面１０ｂに接触している流体は吸熱されて冷却される。
【００２１】
第１実施例においては、第１空気層１７は流体通路１６と熱電変換素子との側方にシールされて形成されているために、流体通路１６内の流体が放熱器１１の熱や外気の熱で温められることが防止される。
【００２２】
さらに、第１実施例の流体の冷却装置は、ハウジング１３の下面に、第２空気層１８を形成するケース１９が接着もしくはネジ結合されている。更に、ハウジング１３とケース１９とでは、シール用のＯリング２０を狭持している。
【００２３】
第２空気層１８が流体通路１６の熱電変換素子１０と逆側である図中下方に形成されているため、流体通路１６内の流体が外気で図中下方から温められることが防止される。
【００２４】
図４は、第２実施例の流体の冷却装置の断面図であり、同図を用いて第１実施例との相違点についてのみ説明する。第２実施例の流体の冷却装置は、第１実施例のハウジング１３に当たる部材が、第１部材１３ａと第２部材１３ｂとから構成されていて、両者は接着もしくはネジ結合されると共に、Ｏリング２１、２２を狭持している。第１部材１３ａには、第１実施例の第１空気層１７に当たる室を第１の室１７ａと第２の室１７ｂとに分ける隔壁２３が形成されている。尚、第１の室１７ａは、流体通路１６の側方に位置する一方、第２の室１７ｂは熱電変換素子１０の側方に位置している。
【００２５】
第２実施例においては、隔壁２３が第１の室１７ａと第２の室１７ｂとに分けているため、第１空気層１７内の空気の対流により、放熱器１１の熱が流体通路１６内の流体に伝わるのを抑制できて、熱効率の向上が図れるものである。
【００２６】
図５は、第３実施例の流体の冷却装置の断面図である。この第３実施例は、図からわかるように、第１及び第２実施例を組み合わせたものであり、効果も二つの実施例の効果を合わせ持っている。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明においては、第１空気層は流体通路と熱電変換素子との側方にシールされて形成されているために、流体通路内の流体が放熱器の熱や外気の熱で温められることが防止される。さらに、第２空気層が流体通路の熱電変換素子と逆側に形成されているため、流体通路内の流体が外気で温められることがさらに防止される。
【００３２】
請求項２の発明においては、隔壁が第１空気層を熱電変換素子の側方に位置する第１の室と流体通路の側方に位置する第２の室とに分けているため、第１空気層内の空気の対流により、放熱器の熱が流体通路内の流体に伝わるのを抑制できて、熱効率の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の流体の冷却装置の平面図を示す。
【図２】第１実施例の流体の冷却装置の正面図を示す。
【図３】図１のＡ―Ａ断面矢示図を示す。
【図４】第２実施例の流体の冷却装置の断面図を示す。
【図５】第３実施例の流体の冷却装置の断面図を示す。
【産業上の利用分野】
本発明は、熱電変換素子に直流電流を流すと、その一端部では放熱が起こり他端部では吸熱が起こる性質（いわゆるペルチェ効果）を利用した流体の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の技術としては、特開平５−１１８７２５号公報に開示される技術が知られている。これは、容器内に入れられた冷却用の水を常時一定温度に制御するものであって、外装本体内に断熱材を介して容器を配設し、この容器の底部に複数個の熱電変換素子を固着した構成のものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、断熱材により外装本体周囲の熱が容器を伝わって冷却用の水が温まるのを防止しているが、部品点数の増加によるコストアップや、重量の増加となる。又、市販の魔法瓶に用いられている真空断熱構造にして断熱を行うことも考えられるが、真空を作りだす装置や、真空を保持するシール構造が複雑でありコストアップとなる。
【０００４】
ところで、熱電変換素子の熱効率を向上させるため、吸熱側と放熱側とを断熱し、熱リークを抑制することが行われる。このため、上記したように吸熱側の熱交換器と放熱側の熱交換器との間に断熱材を介在させたり、真空断熱構造としたりすることが考えられるが、上記と同様にコストアップや、重量の増加を招くことになる。
【０００５】
本発明の第１の技術的課題は、低コスト且つ軽量な構成で流体と外気とを断熱することを技術的課題とする。
【０００６】
第２の技術的課題は、低コスト且つ軽量な構成で、流体と外気との断熱及び熱電変換素子の吸熱側の熱交換器と放熱側の熱交換器との断熱をすることを技術的課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した第１の技術的課題を解決するため請求項１の発明において講じた技術的手段は、熱電変換素子と、熱電変換素子の放熱側の熱交換面に伝熱関係で接触する放熱器と、熱交換素子の吸熱側の熱交換面に伝熱関係で流体が接触するように形成された流体通路と、を有した熱電変換素子を用いた流体の冷却装置において、流体通路と熱電変換素子との側方に形成された第１空気層と、流体通路の熱電変換素子と逆側に形成された第２空気層、を備えたことである。
【００１０】
第２の技術的課題を解決し、放熱器の熱が流体通路内の流体に伝わるのを抑制すべく、請求項２の発明において講じた技術的手段は、熱電変換素子と、該熱電変換素子の放熱側の熱交換面に伝熱関係で接触する放熱器と、熱交換素子の吸熱側の熱交換面に伝熱関係で流体が接触するように形成された流体通路と、を有した熱電変換素子を用いた流体の冷却装置において、流体通路と熱電変換素子との側方に形成され、かつシールされた第１空気層を備え、第１空気層を熱電変換素子の側方に位置する第１の室と流体通路の側方に位置する第２の室とに分ける隔壁、を備えたことである。
【００１１】
【作用】
請求項１の発明においては、熱電変換素子に直流電流を流すことによりペルチェ効果が生じ、放熱側の熱交換面に接触している放熱器からは放熱が行われる一方、流体通路内の吸熱側の熱交換面に接触している流体は吸熱されて冷却される。そして、第１空気層は流体通路と熱電変換素子との側方にシールされて形成されているために、流体通路内の流体が放熱器の熱や外気の熱で温められることが防止される。さらに、第２空気層が流体通路の熱電変換素子と逆側に形成されているため、流体通路内の流体が外気で温められることがさらに防止される。
【００１３】
請求項２の発明においては、隔壁が、第１空気層を熱電変換素子の側方に位置する第１の室と流体通路の側方に位置する第２の室とに分けているため、第１空気層内の空気の対流により、放熱器の熱が流体通路内の流体に伝わるのを抑制している。
【００１４】
【実施例】
本発明に係る一実施例を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１及び図２は第１実施例の流体の冷却装置の外観図、図３は図１のＡ−Ａ断面矢示図である。図に示されるように、流体の冷却装置は、熱電変換素子１０と、この熱電変換素子１０の放熱側の熱交換面１０ａに接着やネジ結合等の方法により接触している放熱器１１と、熱電変換素子１０の吸熱側の熱交換面１０ｂに流体が接触するように流体通路１６を形成するハウジング１３とから構成されている。
【００１６】
熱電変換素子１０は、複数のｎ型及びｐ型半導体が電気的に直列に且つ交互に接続されたものであり、放熱側の熱交換面１０ａでは放熱が行われ、吸熱側の熱他面１０ｂでは吸熱が行われる。
【００１７】
放熱器１１は、シール用のＯリング１４をハウジング１３と狭持しながらハウジング１３に接着もしくはネジ結合されている。又、放熱効果を向上させるべく、放熱フィン１２が形成されている。
【００１８】
ハウジング１３は、シール用のＯリング１５を熱電変換素子１０と狭持しながら熱電変換素子１０に接着もしくはネジ結合されている。又、ハウジング１３は、熱伝導率の小さい樹脂から成っていて、流体が流れる流体通路１６、及び第１空気層１７が形成されている。尚、図２中１３ａ、１３ｂは、流体通路１６に流体が流れ込む流入口と、流体が流れだす流出口とを示している。
【００１９】
次に、上記第１実施例の作用について説明する。
【００２０】
熱電変換素子１０に直流電流を流すことによりペルチェ効果が生じ、放熱側の熱交換面１０ａに接触している放熱器１１からは放熱が行われる一方、流体通路１６内の吸熱側の熱交換面１０ｂに接触している流体は吸熱されて冷却される。
【００２１】
第１実施例においては、第１空気層１７は流体通路１６と熱電変換素子との側方にシールされて形成されているために、流体通路１６内の流体が放熱器１１の熱や外気の熱で温められることが防止される。
【００２２】
さらに、第１実施例の流体の冷却装置は、ハウジング１３の下面に、第２空気層１８を形成するケース１９が接着もしくはネジ結合されている。更に、ハウジング１３とケース１９とでは、シール用のＯリング２０を狭持している。
【００２３】
第２空気層１８が流体通路１６の熱電変換素子１０と逆側である図中下方に形成されているため、流体通路１６内の流体が外気で図中下方から温められることが防止される。
【００２４】
図４は、第２実施例の流体の冷却装置の断面図であり、同図を用いて第１実施例との相違点についてのみ説明する。第２実施例の流体の冷却装置は、第１実施例のハウジング１３に当たる部材が、第１部材１３ａと第２部材１３ｂとから構成されていて、両者は接着もしくはネジ結合されると共に、Ｏリング２１、２２を狭持している。第１部材１３ａには、第１実施例の第１空気層１７に当たる室を第１の室１７ａと第２の室１７ｂとに分ける隔壁２３が形成されている。尚、第１の室１７ａは、流体通路１６の側方に位置する一方、第２の室１７ｂは熱電変換素子１０の側方に位置している。
【００２５】
第２実施例においては、隔壁２３が第１の室１７ａと第２の室１７ｂとに分けているため、第１空気層１７内の空気の対流により、放熱器１１の熱が流体通路１６内の流体に伝わるのを抑制できて、熱効率の向上が図れるものである。
【００２６】
図５は、第３実施例の流体の冷却装置の断面図である。この第３実施例は、図からわかるように、第１及び第２実施例を組み合わせたものであり、効果も二つの実施例の効果を合わせ持っている。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明においては、第１空気層は流体通路と熱電変換素子との側方にシールされて形成されているために、流体通路内の流体が放熱器の熱や外気の熱で温められることが防止される。さらに、第２空気層が流体通路の熱電変換素子と逆側に形成されているため、流体通路内の流体が外気で温められることがさらに防止される。
【００３２】
請求項２の発明においては、隔壁が第１空気層を熱電変換素子の側方に位置する第１の室と流体通路の側方に位置する第２の室とに分けているため、第１空気層内の空気の対流により、放熱器の熱が流体通路内の流体に伝わるのを抑制できて、熱効率の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の流体の冷却装置の平面図を示す。
【図２】第１実施例の流体の冷却装置の正面図を示す。
【図３】図１のＡ―Ａ断面矢示図を示す。
【図４】第２実施例の流体の冷却装置の断面図を示す。
【図５】第３実施例の流体の冷却装置の断面図を示す。
Claims (2)
- 熱電変換素子と、
該熱電変換素子の放熱側の熱交換面に伝熱関係で接触する放熱器と、
前記熱交換素子の吸熱側の熱交換面に伝熱関係で流体が接触するように形成された流体通路と、
を有した熱電変換素子を用いた流体の冷却装置において、
前記流体通路と前記熱電変換素子との側方に形成された第１空気層と、
前記流体通路の前記熱電変換素子と逆側に形成された第２空気層、
を備えたことを特徴とする熱電変換素子を用いた流体の冷却装置。 - 熱電変換素子と、
該熱電変換素子の放熱側の熱交換面に伝熱関係で接触する放熱器と、
前記熱交換素子の吸熱側の熱交換面に伝熱関係で流体が接触するように形成された流体通路と、
を有した熱電変換素子を用いた流体の冷却装置において、
前記流体通路と前記熱電変換素子との側方に形成され、かつシールされた第１空気層を備え、
前記第１空気層を前記熱電変換素子の側方に位置する第１の室と前記流体通路の側方に位置する第２の室とに分ける隔壁、
を備えたことを特徴とする熱電変換素子を用いた流体の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26667094A JP3546491B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 熱電変換素子を用いた流体の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26667094A JP3546491B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 熱電変換素子を用いた流体の冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08128767A JPH08128767A (ja) | 1996-05-21 |
| JP3546491B2 true JP3546491B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=17434066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26667094A Expired - Fee Related JP3546491B2 (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 熱電変換素子を用いた流体の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3546491B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009295878A (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-17 | Yamaha Corp | 熱交換装置 |
-
1994
- 1994-10-31 JP JP26667094A patent/JP3546491B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08128767A (ja) | 1996-05-21 |
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|---|---|---|---|
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