JPH08210748A - 冷却器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ペルチェ素子の放熱側の急激な熱負荷を緩和
して、同素子の容量を小さくする。 【構成】 ペルチェ素子の放熱面に蓄熱剤を充填した放
熱ケースを配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、飲料水冷却器や、浄水
器や、電気分解整水器や、ビール急冷器や、ラジエータ
や、また、空間内部を冷却するもの、例えば、クーラー
ボックス等として好適に用いることができる冷却器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷却手段にペルチェ素子を用いた
冷却器では、冷却管の外周面に上記ペルチェ素子の吸熱
面を取付けて、同冷却管の内部を流動する流体から熱を
奪い、この熱をペルチェ素子の放熱面から放出するよう
にしており、同放熱面を冷却して冷却の能力と効率とを
高めるようにしている。

【０００３】かかる冷却器を飲料水冷却器に用いた場合
には、上記ペルチェ素子の放熱面の冷却に、飲料水冷却
器に流入する原水の一部が用いる水冷式と、放熱面にヒ
ートシンク等を取付け、冷却ファンによって上記ヒート
シンク等に冷却空気を吹付ける空冷式とがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、水冷式で
は、ペルチェ素子の冷却に用いた水が無駄に排出され
て、貴重な水資源を浪費するという問題があり、また、
冷却水流通のための配管を要して構造が複雑になり、そ
のため、装置の設置工事に手間を要するという問題があ
る。

【０００５】また、空冷式では、上記放熱面の温度上昇
への対応に冷却ファンの能力が追従できないという問題
がある。なお、大きな能力の冷却ファンを配設して上記
温度上昇に対応しようとすれば、装置の大形化や、電力
消費の増加や、騒音増大等の問題が生ずる。

【０００６】更に、ペルチェ素子の作動が間欠的である
場合でも、所望温度の流体を得るためには、最大流量に
匹敵する容量のペルチェ素子や冷却ファンを要し、装置
が大型化するという問題がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、ペルチェ素
子の放熱面に蓄熱剤を充填した放熱ケースを配設したこ
とを特徴とする冷却器を提供せんとするものである。

【０００８】 上記ペルチェ素子は間欠的に駆動制御
されていること。

【０００９】 上記ペルチェ素子の吸熱面に蓄冷剤を
充填した吸熱用熱交換器を配設したこと。

【００１０】 上記吸熱ケース中に、流体が流動する
冷却管を配設したこと。

【００１１】 上記放熱ケースが、高熱伝導性の素材
で構成されていること。

【００１２】 上記放熱ケースに多数の放熱フィンが
形成されていること。

【００１３】 上記放熱ケースに冷却風を送給する冷
却ファンが付設されていること。

【００１４】 上記放熱ケース中に、水を流通させる
水冷管を配設したこと。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を、添付図に示す実施例を参照
して説明する。

【００１６】本実施例は、本発明に係る冷却器としての
冷水器Ａを、アンダーシンク型の浄水器Ｄに併設した場
合について説明する。

【００１７】図１〜図３において、アンダーシンク型の
浄水器Ｄの吐水側に、本発明に係る冷却器としての冷水
器Ａが接続されている。そして、かかる冷水器Ａは、そ
の上端部を流し台Ｂの天板17上に設置した吐水口22から
飲用に適した温度に冷却した冷浄水を吐出することがで
きる。

【００１８】システムキッチンの流し台Ｂのキャビネッ
トＫの下部空間において、冷水器Ａと浄水器Ｄとは併設
状態に、しかも、シンクＳの下方の床板10上に載置され
た状態で配設されている。

【００１９】冷水器Ａは、図３に示すように、矩形箱状
の本体ケース11の内部を隔壁11a で仕切って熱交換器収
納空間11b と制御部収納空間11c とを形成している。

【００２０】熱交換器収納空間11b 内には、後述する冷
却手段としてのペルチェ素子13の吸熱面に接合した吸熱
用熱交換器12と、同ペルチェ素子13の放熱面13b に接合
した放熱用熱交換器50とを収納しており、制御部収納空
間11c には、制御装置Ｃを収納している。

【００２１】図１及び図２を参照して冷水器Ａ回りの配
管構成について説明すると、シンクＳの下方で水道管等
の原水供給部９に接続した給水立上り管15と、給湯源に
接続した給湯立上り管16は、その上端部を流し台Ｂの天
板17上に設置した湯水混合栓18に接続している。

【００２２】また、図２で示すように、上記給水立上り
管15からは第１原水ホース19が分岐しており、同第１原
水ホース19の終端部は流し台Ｂの天板17上に設置した流
路切換装置20の原水流入口20a に接続している。

【００２３】流路切換装置20は、図２で示すように、内
部に流路切換弁21を具備しており、同切換レバー21a を
操作することによって、同流路切換弁21を介して、第１
原水ホース19を吐水口22及び第２原水ホース23のいずれ
かに選択的に連通連結することができる。

【００２４】また、図２で示すように、上記第２原水ホ
ース23の終端部を浄水器Ｄの流入口24に接続し、浄水器
Ｄの流出口25を浄水配管26を介して吸熱用熱交換器12内
に設けた蛇行状の冷却管27の上流側端に接続し、同冷却
管27の下流側端を冷浄水取出配管28の上流側端に接続
し、冷浄水取出配管28の下流側端を前記流路切換装置20
の冷浄水流入口29に接続しており、更に、図１及び図２
で示すように、上記冷却管27の最下部から排水枝管30を
分岐して電磁弁等よりなる排水弁31と排水連絡管37とを
介し排水本管32に接続している。

【００２５】ペルチェ素子13は、図３及び図４で示すよ
うに、矩形厚板状に形成されており、直流電圧を印加す
ることにより、吸熱面13a から熱を吸収し、反対側面の
放熱面13b から上記の熱を放出するものである。

【００２６】吸熱用熱交換器12は、図２〜図４で示すよ
うに、断熱材39でほぼ全面を被覆した矩形箱状の吸熱ケ
ース40の一側面に素子取付板43を形成し、同素子取付板
43に外側から上記ペルチェ素子13の吸熱面13a を圧着す
ると共に、同吸熱ケース40中に多数列にわたって上下方
向に蛇行した前記冷却管27を配設して、冷却管27に直交
する方向の多数のフィン44を所定間隔をあけて重層状態
に配設して、冷却管27と各フィン44とを蝋づけし、弾性
板46により各フィン44の一側端縁を上記素子取付板43の
内側拡張部43a に圧接させている。

【００２７】そして、吸熱用熱交換器12の内部に、凝固
点約６℃の蓄冷剤41（例えば、旭電化株式会社のアデカ
サーモトップ６）を充填している。

【００２８】かかる構成によって、ペルチェ素子13で熱
を奪って冷却管27中を流れる浄水を冷却するのである
が、この熱の流れには、浄水→冷却管27→フィン→素子
取付板43→ペルチェ素子13の吸熱面13a の順の固体の熱
伝導によるものと、上記固体部分から蓄冷剤41への熱伝
導によるものとがあり、蓄冷剤41と上記冷却管27、フィ
ン及び素子取付板43との接触面積が大きいことから熱の
流れがよくなり、ひいては総合的な冷却効率を高めるこ
とができる。

【００２９】特に、冷却管27に浄水を流す前に、予めペ
ルチェ素子13を作動させて上記蓄冷剤41を冷却して凝固
させておくことによって、ペルチェ素子13の能力を超え
る大流量の浄水を流しても、蓄冷剤41の融解潜熱によっ
て浄水を所定温度まで冷却することが可能になり、冷水
器Ａの使用が間欠的であれば、小容量のペルチェ素子13
でも大流量の浄水を所望の温度まで冷却することができ
る。

【００３０】放熱用熱交換器50は、図４で示すように、
ペルチェ素子13の放熱面13b に、例えば、アルミニウム
等の高熱伝導性の素材よりなる矩形箱状の放熱ケース51
の外側面に形成した取付部52を取付け、同放熱ケース51
の取付部52を除く外周面に多数の放熱フィン53を形成す
ると共に、同放熱ケース51中に常温よりも僅かに高い温
度で凝固・融解するパラフィン55を充填している。

【００３１】このパラフィンは、具体的には凝固点が60
℃程度のものが考えられるが、、基本的には凝固点はよ
り高温であることが望ましく、ペルチェ素子として高温
でも特性が劣化しないものを選定すれば、更に高温の凝
固点を有する蓄熱剤が使用できる。

【００３２】例えば、パラフィンに代えて、ポリエチレ
ングリコールを用いることもできる。しかし、蓄熱剤
は、パラフィンやポリエチレングリコールに何ら限定さ
れるものではなく、冷却すべき流体の制御温度に合わせ
て適切な蓄熱剤を選ぶことができる。

【００３３】また、上記取付部52の反対側外周面に対向
して、冷却モータ56で駆動される冷却ファン57を配設し
ている。

【００３４】かかる構成によって、ペルチェ素子13の放
熱面13b からの熱を、冷却ファン57からの冷却風を介し
て大気に発散させるのであるが、この熱の流れには、ペ
ルチェ素子13の放熱面13b →放熱ケース51の取付部52→
放熱ケース51→放熱フィン53→大気の順の固体の熱伝導
によるものと、ペルチェ素子13の放熱面13b →放熱ケー
ス51の取付部52→放熱ケース51の内周面からパラフィン
55への熱伝導によるものとがあり、放熱ケース51の内周
面とパラフィン55との接触面積が大きいことから熱の流
れがよくなり、ひいては総合的な冷却効率を高めること
ができる。

【００３５】また、放熱ケース51の内部に、前記吸熱ケ
ース40内のフイン44と同様のものを設ければ更に冷却効
率を高めることができる。、特に、冷却管27に浄水を流
す前に、予め冷却ファン57を作動させて上記パラフィン
55を冷却して凝固させておくことによって、パラフィン
55の融解潜熱でペルチェ素子13の放熱許容時間を延長す
ることが可能であるから、冷水器Ａの使用が間欠的であ
れば、小型の放熱用熱交換器50でことたりることにな
る。

【００３６】制御装置Ｃは、図２で示すように、吸熱用
熱交換器12の内部に設けた蓄冷剤41の温度を検出する吸
熱側温度センサS1と、放熱用熱交換器50の内部に設けた
蓄熱剤54の温度を検出する放熱側温度センサS2と、ペル
チェ素子13と、冷却モータ56と、排水弁31とに接続され
ている。

【００３７】かかる構成によって、制御装置Ｃに入力す
る各温度センサS1,S2 からの出力に基づき、ペルチェ素
子13への電圧印加を制御して、蓄冷剤41の凝固状態を保
持すると共に、冷却モータ56への通電を制御して、蓄熱
剤54の凝固状態を保持することができる。

【００３８】なお、吸熱用熱交換器12は断熱材39でほぼ
全面が被覆されているが、ペルチェ素子13の熱の逆流等
によって、僅かながらも冷熱の損失によって蓄冷剤41が
融解するので、蓄冷剤41の凝固状態を保持するために、
冷水器Ａ不使用時にもペルチェ素子13に微弱な電圧を連
続して印加することが望ましい。

【００３９】本発明の実施例は上記のように構成されて
おり、流路切換装置20の切換弁21を操作して、原水供給
部９からの原水をそのまま吐水口22から吐出させたり、
原水を浄水器Ｄで浄化し、冷水器Ａで飲用に適した温度
（例えば、８ C〜10 C）に冷却した冷浄水を吐水口22か
ら吐出させることができる。

【００４０】かかる冷水器Ａは、主として家庭内におい
て、飲用の冷浄水生成に用いられるものであるためその
使用が間欠的であり、水を直接冷却する側では蓄冷剤41
が、ペルチェ素子13の放熱側では蓄熱剤54が、それぞれ
凝固状態で冷熱を備蓄しているので、大流量の冷浄水の
生成に対応することができる。この際に消費した冷熱
は、前述した蓄冷剤41の温度を６℃近傍に保持する制御
によって、時間をかけて補うことができることから、小
容量のペルチェ素子13と、小型の放熱用熱交換器と冷却
ファン57とで事足りることになり、装置を小型化するこ
とができる。

【００４１】更に、ペルチェ素子13の冷却に水を使用し
ないので、このための配管等を要せず、構造が簡単にな
り設備の取付け作業やメンテナンス等を容易にすること
ができる。

【００４２】なお、冷水器Ａを使用しないときは、凍結
防止のために、不使用信号に基づいて、所定時間経過
後、排水弁31を開弁して冷却管27中の滞留水を排出する
ようにしている。

【００４３】図５は、他実施例の冷水器A'を示してお
り、前記冷却ファン57の代わりに、蓄熱剤54を充填した
前記と同一構成の放熱用熱交換器70中に、液冷管80とし
ての蛇行状の水冷管71を配設して、同水冷管71の始端を
原水供給部９に接続し、終端を前記湯水混合栓18に接続
している。

【００４４】かかる構成により、原水の一部で蓄熱剤54
から熱を奪って蓄熱剤54を凝固させることができ、昇温
した冷却廃水を湯水混合栓18で給湯機等からの湯と混合
することにより、水と熱エネルギを無駄なく利用するこ
とができる。

【００４５】上記実施例では、液冷管として原水の一部
を流す水冷管71を用いて放熱を促進しているが、かかる
放熱には、水に代えて他の液体冷媒を用いても良い。

【００４６】この場合、液体冷媒が水ではないので排水
手段をとらずに、図６で示すように、蓄熱剤54を充填し
た前記と同一構成の放熱用熱交換器70中に、蛇行状の液
冷管80を配設すると共に、放熱用熱交換器70の外部に液
冷管80と接続した蛇行状の放熱管81を配設して循環流路
を形成し、ポンプＰ等で液冷管80及び放熱管81中の液体
冷媒を循環させて放熱を促進させる。

【００４７】また、上記放熱の促進を向上させるため
に、必要に応じて放熱管81に対向して冷却ファン82を設
けても良い。

【００４８】更には、上記液冷管80は、ヒートパイプの
ような構成をとると、ポンプＰが不要になり、コストを
低減できる。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、ペルチェ素子の放熱面
に蓄熱剤を充填した放熱ケースを配設したことによっ
て、蓄熱剤の融解潜熱によってペルチェ素子の放熱面を
冷却するので、急激な熱負荷に対応することができ、ペ
ルチェ素子の駆動が間欠的であれば、小形の放熱用熱交
換器でことたり、装置を小形化することができるという
効果がある。

【００５０】ペルチェ素子の吸熱面に蓄冷剤を充填した
吸熱用熱交換器を配設したことによって、急激な熱負荷
に対応することができ、ペルチェ素子の駆動が間欠的で
あれば、小容量のペルチェ素子でことたり、装置を小形
化することができるという効果がある。

【００５１】吸熱ケース中に、流体が流動する冷却管を
配設したことによって、前記蓄冷剤で冷却管中を流動す
る流体を、効果的に冷却することができる。

【００５２】上記放熱ケースが、高熱伝導性の素材で構
成されていることによって、ペルチェ素子の放熱面から
大気及び蓄熱剤への熱の流れを良くして冷却効率を高め
ることができる。

【００５３】上記放熱ケースに多数の放熱フィンが形成
されていることによって、冷却フィンから大気への熱伝
導を良くすることができる。

【００５４】上記放熱ケースに冷却風を送給する冷却フ
ァンが付設されていることによって、冷却ケースを積極
的に冷却することができ、特に、冷却器を空気の対流が
期待できない狭隘な空間内に設置した場合でも、確実に
ペルチェ素子の放熱面を冷却することができる。

【００５５】上記放熱ケース中に、液体を流通させる液
冷管を配設したことによって、液体で蓄熱剤から効率よ
く熱を奪って蓄熱剤を凝固させることができ、特に、上
記液体に原水の一部を使用すると、昇温した冷却廃水
を、例えば、湯水混合栓で給湯機等からの湯と混合する
ことにより、水と熱エネルギを無駄なく利用することが
でき、特に、湯の使用頻度が高い冬季には利用効率が高
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷却器を冷水器として具現化した
場合のシステムキッチンへの設置状態を示す斜視図であ
る。

【図２】同冷水器の全体構成を示す概念的構成説明図で
ある。

【図３】同冷水器の拡大分解斜視図である。

【図４】同冷水器の断面説明図である。

【図５】他実施例冷水器の全体構成を示す概念的構成説
明図である。

【図６】他実施例冷水器の全体構成を示す概念的構成説
明図である。

【符号の説明】

Ａ 冷水器（冷却器） 13 ペルチェ素子 13a 吸熱面 13b 放熱面 27 冷却管 40 吸熱ケース 51 放熱ケース 53 放熱フィン 54 蓄熱剤 57 冷却ファン 80 液冷管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑畑 広幸 福岡県田川郡方城町大字伊方4680番地 九 州日立マクセル株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペルチェ素子(13)の放熱面(13b) に蓄熱
   剤(54)を充填した放熱ケース(51)を配設したことを特徴
   とする冷却器。
2. 【請求項２】 上記ペルチェ素子(13)は間欠的に駆動制
   御されていることを特徴とする請求項１記載の冷却器。
3. 【請求項３】 上記ペルチェ素子(13)の吸熱面(13a) に
   蓄冷剤(41)を充填した吸熱ケース(40)を配設したことを
   特徴とする冷却器。
4. 【請求項４】 上記吸熱ケース(40)中に、流体が流動す
   る冷却管(27)を配設したことを特徴とする請求項１記載
   の冷却器。
5. 【請求項５】 上記放熱ケース(51)が、高熱伝導性の素
   材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷
   却器。
6. 【請求項６】 上記放熱ケース(51)に多数の放熱フィン
   (53)が形成されていることを特徴とする請求項１記載の
   冷却器。
7. 【請求項７】 上記放熱ケース(51)に冷却風を送給する
   冷却ファン(57)が付設されていることを特徴とする請求
   項１記載の冷却器。
8. 【請求項８】 上記放熱ケース(51)中に、液体を流通さ
   せる液冷管(80)を配設したことを特徴とする請求項１記
   載の冷却器。