JPH08280298A

JPH08280298A - 水槽用冷却装置

Info

Publication number: JPH08280298A
Application number: JP10907895A
Authority: JP
Inventors: Shiro Nishimoto; 士郎西元
Original assignee: Teikoku Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Teikoku Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1995-04-10
Filing date: 1995-04-10
Publication date: 1996-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】効率が高く、性能劣化の少ない水槽用冷却装
置を提供する。【構成】水槽１の一側壁部に空気ポンプ３と熱電冷却
装置５を設置する。空気ポンプ３の吐出口と熱電冷却装
置５の入口はパイプ６で接続し、熱電冷却装置５の出口
に冷却空気用パイプ７を接続する。冷却空気用パイプ７
は水槽１内に延び、水槽１の底面上を延びている部分の
上面に微細な孔９が多数明けられて、ノズル１０を構成
している。孔９の径は０．５〜２ｍｍ、ノズル１０内の
空気圧力は４００〜１５００ｍｍＡｑとされる。熱電冷
却装置５は熱電モジュールと、放熱ヒートシンクと、冷
却ヒートシンクとを有し、放熱ヒートシンクを冷却する
冷却ファンを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鑑賞魚等の水槽用冷却
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱帯魚等を飼育鑑賞するための水槽にお
いては、水温調節を行う必要がある。このため、従来か
ら電気ヒータによって水を一定に加熱することは一般的
に行われている。しかし、一般的に魚の飼育最適温度は
２２〜２８℃であり、夏に室温は３０℃以上になるか
ら、水槽を冷却することが望ましい。

【０００３】鑑賞魚等の水槽は、容量が１００〜４００
ｌ程度、表面積は０．５〜３ｍ²程度であるから、比較
的小さな能力の冷却装置で足りる。そこで、最近、熱電
冷却装置を利用した水槽用冷却装置が開発されだした。

【０００４】そのうちの一つは、熱電モジュール、熱電
モジュールの冷却面側に配置された冷却体、および熱電
モジュールの放熱面側に配置された放熱体からなる熱電
冷却装置と、水ポンプとを備えている。そして、熱電冷
却装置の冷却体と水槽との間で水槽内の水を熱媒体とし
て水を循環し、水槽を冷却する。

【０００５】また、別の装置では、熱電モジュールの冷
却面側にヒートパイプを接続し、ヒートパイプの他端を
水槽に配置している（特開平７−４９１５７号）。

【０００６】さらに、別の構造では、水中に冷却体が浸
漬され、水面上に熱電モジュールと放熱体が配置され
る。但しこれは、水槽上部に所要の空間がないので、水
槽用の冷却装置としては適していない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これら装置は、使用初
期の熱交換効率は高いが、次第に冷却体、あるいはヒー
トパイプの先端が水中の微生物等で汚れ、熱交換効率が
低下する欠点がある。これを防ぐためにフィルタを用い
ると、定期的にフィルタ交換が必要となる。

【０００８】次に、実公昭５８−５９６１号に、熱電冷
却装置を利用したガス体の除湿装置が記載されている。
この装置で冷却した空気を水槽に導けば、水槽の冷却装
置として使用できる可能性がある。そして、上記の水槽
水を循環させる方式と異なり、熱媒体としての空気は循
環させる必要がないから、冷却体が汚れることはない。
また、鑑賞魚等の水槽では、水槽に空気を供給するポン
プが使用されている。この空気量、水と空気の温度差を
考慮すると、空気供給ポンプと熱媒体用の空気ポンプを
共用できる可能性もある。

【０００９】しかし、この発明は、本来、ガス体の除湿
装置に関するものであり、熱交換用熱媒体を冷却するた
めのものでないから、冷却された空気と水槽水との熱交
換効率を高める方法について何も示していない。

【００１０】さらに、水槽用のポンプで空気を供給する
際、ホースの先端にノズルを配置して微細な気泡を発生
させることが行われている。この場合、気泡から水への
酸素の移動が問題となる。しかし実際は、水槽の酸素濃
度はほぼ飽和状態に近く、ポンプで供給する大量の酸素
のごく一部を水に移動させているに過ぎない。換言する
と、従来のノズルは熱移動は問題にしていないだけでな
く、酸素移動の効率化のための配慮も払われていない。
したがって、空気を熱媒体とする場合、熱移動の効率を
高めるために従来のノズルを使用できるかどうかは不明
である。

【００１１】本発明の目的は、効率が高く、性能劣化の
少ない水槽用冷却装置を提供することである。また本発
明の別の目的は、一般的に使用されている空気ポンプの
能力に整合した水槽への空気導入手段を提供することで
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱電モジュー
ルと、熱電モジュールの冷却面側に配置された冷却体
と、熱電モジュールの放熱面側に配置された放熱体とを
備えている熱電冷却装置を備え、前記冷却体で熱交換さ
れ冷却された熱媒体を配管を介して水槽内に導くように
構成されている水槽用冷却装置において、前記熱媒体が
空気であり、前記配管の水槽内の部分に、多数の微細な
孔を有しているノズルが設けられていることを特徴とす
る。

【００１３】上記ノズルは、先端が閉塞された配管の水
槽内の部分に多数の微細な孔が形成されることによって
構成されてもよいし、配管の水槽内の先端に接続された
スポンジ状部材で構成されてもよい。

【００１４】また、上記微細な孔の孔径は０．５〜２ｍ
ｍの範囲、上記ノズル内の空気圧力は４００〜１５００
ｍｍＡｑの範囲とされるのが好ましい。

【００１５】微細な孔の孔径は、上限が１．０ｍｍがよ
り好ましく、ノズル内の空気圧力は、上限が１０００ｍ
ｍＡｑがより好ましい。

【００１６】

【作用】本発明は、空気を冷却体と水槽との熱媒体とし
ているので、冷却体が汚損せず、しかも、空気供給用の
ポンプと熱媒体用のポンプを共用できる。

【００１７】また、配管の水槽内の部分に多数の微細な
孔を有しているノズルが設けられているので、空気は微
細な孔から水中に放出され、気泡となって水中を上昇す
る。このとき、気泡の径が小さいので、水中の滞留時間
が長く、水との接触面積が大きくなる。これにより、水
の熱が効率よく気泡に熱交換できる。

【００１８】そして、微細な孔の孔径を０．５〜２ｍｍ
の範囲、ノズル内の空気圧力を４００〜１５００ｍｍＡ
ｑの範囲とするのが好ましい理由は次の通りである。

【００１９】微細な孔の孔径を０．５ｍｍ未満としても
冷却効率の向上は期待できない。冷却能力が飽和するの
は、冷却装置の能力とのバランスの問題と考えられる。
そして孔径が２ｍｍを越えると、気泡が大きくなり、水
との接触時間も少なくなるためである。

【００２０】また、４００ｍｍＡｑ未満であると、気泡
が出にくく、１５００ｍｍＡｑを越えると、気柱状に空
気が放出されるためである。

【００２１】

【実施例】図１は本発明の水槽用冷却装置の一実施例を
示す。図において、水槽１の一側壁面の下部に固定され
ている支持板２上に空気ポンプ３が搭載されており、そ
の上方の側壁面に固定されている支持板４上に熱電冷却
装置５が搭載されている。空気ポンプ３の吐出口と熱電
冷却装置５の入口はパイプ６で接続されており、熱電冷
却装置５の出口に冷却空気用パイプ７が接続されてい
る。

【００２２】冷却空気用パイプ７は略Ｌ字形に形成され
ており、熱電冷却装置５の出口から水槽１内を水槽１の
側壁に沿って垂直下方に延び、水槽１の底面において直
角に屈曲して水槽１の底面上を中央側に延びている。冷
却空気用パイプ７の先端の開口はキャップ８が被せられ
て閉じられており、冷却空気用パイプ７の水槽１の底面
上に配置されている部分の上面に微細な孔９が多数明け
られて、ノズル１０（図３参照）を構成している。ノズ
ル１０の孔９の孔径は０．５〜２ｍｍの範囲、ノズル１
０内の空気圧力は４００〜１５００ｍｍＡｑの範囲とさ
れる。

【００２３】熱電冷却装置５は、図２（ａ）に示されて
いるように、断熱材からなる矩形のケース１１を有して
おり、このケース１１の上面は開口されている。ケース
１１の上面には放熱ヒートシンク１２が固定されてい
る。放熱ヒートシンク１２は平面矩形の放熱板１２ａに
板状のフィン１２ｂが複数、上方に突設されているもの
である。この放熱ヒートシンク１２の放熱フィン１２ｂ
の上面に冷却ファン１３が設置されている。放熱ヒート
シンク１２の放熱板１２ａの下面には熱電モジュール１
４の放熱面が伝熱的に固定されて熱電モジュール１４が
ケース１１内に配置されており、熱電モジュール１４の
冷却面に冷却ヒートシンク１５が伝熱的に固定されて冷
却ヒートシンク１５がケース１１内に配置されている。

【００２４】冷却ヒートシンク１５は図２（ａ）、
（ｂ）に示されているように、熱電モジュール１４の冷
却面に接合されている平面矩形の冷却板１５ａに板状の
フィン１５ｂが複数、下方に突設されているものであ
る。複数のフィン１５ｂは互いに間隔をおいて平行に配
されており、最外側の一対のフィン１５ｂのうちの一方
のフィン１５ｂは一端がケース１１の入口側の側面に当
接し、他端がケース１１の出口側の側面に当接せずに手
前位置に位置しており、この最外側のフィン１５ｂに隣
接するフィン１５ｂは一端がケース１１の入口側の側面
に当接せずに手前位置にあり、他端がケース１１の出口
側の側面に当接している。この最外側のフィン１５ｂと
上記隣接するフィン１５ｂとの関係が繰り返されて複数
のフィン１５ｂが配置されており、最外側の一対のフィ
ン１５ｂのうちのもう一方のフィン１５ｂは一端がケー
ス１１の入口側の側面に当接せずに手前位置にあり、他
端がケース１１の出口側の側面に当接している。

【００２５】このようにして、冷却ヒートシンク１５が
配置されているケース１１内は、最外側の冷却フィン１
５ｂとそれに対向するケース１１の側面との間、および
隣接する一対の冷却フィン１５ｂの間で、ジグザグ状に
連通している空気通路１６が形成されている。

【００２６】そして、ケース１１の入口側の側壁に形成
されている貫通孔をパイプ６が気密的に貫通して、パイ
プ６の一端が空気ポンプ３の吐出口に接続されており、
パイプ６の他端が最外側の冷却フィン１５ｂとそれに対
向するケース１１の側面とで形成されている空気通路１
６の入口側端部に臨んでいる。また、ケース１１の出口
側の側壁に形成されている貫通孔を冷却空気用パイプ７
が気密的に貫通して、冷却空気用パイプ７の一端が最外
側の冷却フィン１５ｂとそれに対向するケース１１の側
面とで形成されている空気通路１６の出口側端部に臨ん
でおり、冷却空気用パイプ７の他端は前記の如く、水槽
１内の底面上に延びている。

【００２７】したがって、空気ポンプ３からパイプ６を
通じて熱電冷却装置５内に流入した空気は、熱電冷却装
置５内のジグザグ状の空気通路１６を通って冷却空気用
パイプ７に流出する。そして、熱電冷却装置５内の空気
通路１６を通過する過程で、空気は冷却ヒートシンク１
５によって冷却される。

【００２８】以下、上記水槽用冷却装置の作用を説明す
る。熱電冷却装置５は、図示外の通電手段によって熱電
モジュール１４に通電されると、熱電モジュール１４の
冷却面側の冷却ヒートシンク１５が冷却され、熱電モジ
ュール１４の放熱面から発生する熱が放熱ヒートシンク
１２に伝熱され、冷却ファン１３によって冷却される。
熱電冷却装置５は、作動時には、上記のようにして、冷
却ヒートシンク１５が冷却されており、後述するように
空気ポンプ３から送られてきた空気が熱電冷却装置５内
を通過する間に冷却されるようになっている。

【００２９】空気ポンプ３からパイプ６を通じて熱電冷
却装置５に空気が送り込まれると、その空気は熱電冷却
装置５内のジグザグ状の空気通路１６を通って冷却空気
用パイプ７に流出する。この際、熱電冷却装置５内の空
気通路１６を通過する過程で、空気は冷却ヒートシンク
１５によって冷却される。この冷却空気は冷却空気用パ
イプ７を通じて水槽１内に送り込まれる。冷却空気用パ
イプ７の水槽１内の底面上に配置されている部分には多
数の微細な孔９が形成されてノズル１０を構成している
ので、冷却空気はノズル１０の微細な孔９から水中に放
出され、気泡となって水中を上昇する。このとき、微細
な孔９から放出される気泡は径が小さいことにより、水
中の滞留時間が長く、水との接触面積が大きくなるた
め、水の熱が効率よく気泡に熱交換できる。

【００３０】以上のようにして、水槽１内の水が熱媒体
としての冷却空気と効率よく熱交換され、水槽１内の水
が効率よく冷却される。したがって、本発明の水槽用冷
却装置は、空気ポンプ３を連続運転し、熱電モジュール
１４の電力を制御することによって、水槽１内の水温の
温度調節を行える。

【００３１】そして空気が熱媒体であるため、熱電冷却
装置５内の冷却ヒートシンク１５が熱媒体によって汚損
することがない。また、空気ポンプ３は水槽１内へ空気
を供給する空気供給用のポンプと、熱媒体を送る熱媒体
供給用のポンプを共用しているため、部品点数も少なく
なって好都合である。

【００３２】上記水槽用冷却装置の主要な諸元は以下の
通りである。熱電モジュール定格電力：３８Ｗ放熱側冷却ファン定格電力：４Ｗ空気ポンプ能力定格電力：３．５Ｗ

【００３３】次に、空気ノズル１０の孔９の孔径が気泡
と水との熱交換効率に及ぼす影響について行った試験に
ついて以下説明する。

【００３４】試験条件は次の通りである。水槽寸法：４００ｍｍ×５００ｍｍ×２７０ｍｍ室温：２５℃ 初期水温：２５℃ 空気流量：２．２４ｌ／ｍｉｎノズル１０を構成する冷却空気用パイプ７の内径は６ｍ
ｍであり、孔９の径は０．３〜５ｍｍである。但し、孔
数は、全孔面積が同一になるようにした。

【００３５】上記の条件で、水槽用冷却装置を作動さ
せ、水槽１内の水温を測定した。その結果を図４に示
す。図４における縦軸の相対冷却能力は、孔径が充分小
さい場合における冷却開始時の水槽温度低下速度を１と
したものである。図４によれば、ノズル孔径を０．５ｍ
ｍ以下にしても、それ以上の熱交換効率上昇の効果は得
られず、２ｍｍ以内で熱交換効率が良好であることがわ
かる。

【００３６】空気ノズルは上記で説明した構成のものに
限ることはなく、この他例えば、パイプの先端開口部に
スポンジ状部材を接続することにより構成してもよい。

【００３７】また、空気ポンプは熱電冷却装置の入口側
に配置されたが、出口側に配置するように構成してもよ
い。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、効
率が高く、性能劣化の少ない水槽用冷却装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水槽用冷却装置の一実施例を示す一部
断面正面図である。

【図２】熱電冷却装置の一例を示し、（ａ）は縦断面
図、（ｂ）は横断面図である。

【図３】冷却空気用パイプを示す斜視図である。

【図４】ノズルの孔の孔径が熱交換効率に及ぼす影響に
ついて行った試験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１水槽２支持板３空気ポンプ４支持板５熱電冷却装置６パイプ７冷却空気用パイプ８キャップ９孔１０ノズル１１ケース１２放熱ヒートシンク１２ａ放熱板１２ｂ放熱フィン１３冷却ファン１４熱電モジュール１５冷却ヒートシンク１５ａ冷却板１５ｂ冷却フィン１６空気通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱電モジュールと、熱電モジュールの冷
却面側に配置された冷却体と、熱電モジュールの放熱面
側に配置された放熱体とを備えている熱電冷却装置を備
え、前記冷却体で熱交換され冷却された熱媒体を配管を
介して水槽内に導くように構成されている水槽用冷却装
置において、前記熱媒体が空気であり、前記配管の水槽内の部分に、
多数の微細な孔を有しているノズルが設けられているこ
とを特徴とする水槽用冷却装置。
【請求項２】前記ノズルが、先端が閉塞された配管の
水槽内の部分に多数の微細な孔が形成されることによっ
て構成されていることを特徴とする請求項１記載の水槽
用冷却装置。
【請求項３】前記ノズルが、配管の水槽内の先端に接
続されたスポンジ状部材で構成されていることを特徴と
する請求項１記載の水槽用冷却装置。
【請求項４】前記微細な孔の孔径が０．５〜２ｍｍの
範囲で、前記ノズル内の空気圧力が４００〜１５００ｍ
ｍＡｑの範囲とされていることを特徴とする請求項１記
載の水槽用冷却装置。