(57)【要約】【課題】重力に影響されずに熱電変換素子で発生した結露水を処理することができる温度調節装置を提供すること。【解決手段】電池パック１０は、電池モジュール１１に温度調節装置２０を設けることで構成されている。電池モジュール１１は、ケース１２に電池１３（二次電池１３）を収容してなる。温度調節装置２０は、吸熱と放熱の相反する作用を行う第１面３４ａ及び第２面３４ｂを有する熱電変換素子３４を備えている。ケース１２の内部には、熱電変換素子３４の第１面３４ａで加熱又は冷却された気体状の熱媒体が流通する第１の流路Ｒ１が形成されている。温度調節装置２０は、第１の流路Ｒ１内に露出し、毛細管現象を利用して第１の流路Ｒ１内に発生した結露水を前記第１の流路Ｒ１の外部に排出するスポンジ５６を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸熱と放熱の相反する作用を行う第１面及び第２面を有する熱電変換素子と、前記第１面と熱交換された気体状の熱媒体が流通する第１面用流路と、を備え、前記第１面用流路を流通した熱媒体によって被温調体の温度調節を行う温度調節装置であって、
前記第１面用流路内に露出し、毛細管現象を利用して前記第１面用流路内に発生した液体を前記第１面用流路の外部に排出する移動部材を有することを特徴とする温度調節装置。
【請求項２】
前記第２面と熱交換された熱媒体が流通する第２面用流路を備え、前記移動部材は、前記第１面用流路内に発生した液体を毛細管現象を利用して前記第２面用流路内に排出することを特徴とする請求項１に記載に温度調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸熱と放熱の相反する作用を行う第１面及び第２面を有する熱電変換素子を備えた温度調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器などの温度調節を行う温度調節装置としては、吸熱と放熱の相反する作用を行う第１面及び第２面を有するペルチェ素子を利用したものが知られている。ペルチェ素子は、第１面が吸熱を行い、第２面が放熱を行うと、第１面の温度が低下し、第２面の温度が上昇する。このとき、第１面の温度が第１面の周囲の空気の露点温度以下になると、第１面に結露水が発生する。この結露水を処理することができる温度調節装置としては、例えば、特許文献１に記載の冷却装置が知られている。
【０００３】
図３に示すように、特許文献１に記載の冷却装置１００は、ペルチェ素子１０１と、ペルチェ素子１０１の第１面１０１ａに設けられた吸熱側ヒートシンク１０２と、ペルチェ素子１０１の第２面１０１ｂに設けられた放熱側ヒートシンク１０３を有する。吸熱側ヒートシンク１０２の鉛直方向下方には、結露水を受ける第１のドレンパン１０４が設けられている。この第１のドレンパン１０４には、中空のドレンパイプ１０５の一端が接続されており、ドレンパイプ１０５の他端は、放熱側ヒートシンク１０３の鉛直方向下方に設けられた第２のドレンパン１０６に接続されている。そして、吸熱側ヒートシンク１０２に結露水が発生すると、その結露水は、重力にしたがって第１のドレンパン１０４に滴下する。第１のドレンパン１０４に滴下した結露水は、第１のドレンパン１０４に一時的に貯留された後、ドレンパイプ１０５を重力にしたがって流れて、第２のドレンパン１０６に排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５６１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の冷却装置においては、結露水を処理するために、第１のドレンパン１０４を第２のドレンパン１０６よりも鉛直方向上方に設けたりと、重力の影響を考慮した構造にしなければならなかった。
【０００６】
本発明は、従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、重力に影響されずに熱電変換素子で発生した結露水を処理することができる温度調節装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、吸熱と放熱の相反する作用を行う第１面及び第２面を有する熱電変換素子と、前記第１面と熱交換された気体状の熱媒体が流通する第１面用流路と、を備え、前記第１面用流路を流通した熱媒体によって被温調体の温度調節を行う温度調節装置であって、前記第１面用流路内に露出し、毛細管現象を利用して前記第１面用流路内に発生した液体を前記第１面用流路の外部に排出する移動部材を有することを要旨とする。
【０００８】
これによれば、被温調体を冷却するときに第１面が吸熱を行い、第１面の温度が第１面の周囲の熱媒体（第１面用流路の熱媒体）の露点温度以下まで下がると、第１面用流路内に結露水が発生する。第１面用流路に発生した結露水（液体）は、移動部材によって第１の流路の外部に排出される。移動部材は、毛細管現象によって結露水を移動させる。毛細管現象は、表面張力によって引き起こされる現象であり、結露水は、重力に影響されずに移動部材の内部を移動することができる。したがって、重力に影響されずに熱電変換素子で発生した結露水を第１面用流路外へ排出することができる。
【０００９】
また、前記第２面と熱交換された熱媒体が流通する第２面用流路を備え、前記移動部材は、前記第１面用流路内に発生した液体を毛細管現象を利用して前記第２面用流路内に排出してもよい。
【００１０】
これによれば、被温調体を冷却するときに、第１面用流路内に結露水が発生すると、結露水は、移動部材によって第２面用流路に排出される。被温調体を冷却するとき、第２面は放熱を行っている。このため、第２面用流路を流通する熱媒体は、第２面によって加熱され、この熱媒体によって第２面用流路に排出された結露水が加熱される。したがって、結露水を第２面用流路を流通する熱媒体によって加熱して、蒸発させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、重力に影響されずに熱電変換素子で発生した結露水を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態における温度調節装置を概略的に示す縦断面図。
【図２】実施形態における温度調節装置の作用を説明するための拡大図。
【図３】従来技術を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を具体化した一実施形態について図１及び図２にしたがって説明する。
図１に示すように、電池パック１０は、電池モジュール１１に温度調節装置２０を設けることで構成されている。
【００１４】
電池モジュール１１は、ケース１２に電池１３（二次電池）を収容してなる。ケース１２は、矩形平板状をなす底板１４と、底板１４と対向する天板１５と、底板１４から立設された側壁１６とから形成されている。温度調節装置２０側の側壁１６の内面には、底板１４と天板１５の対向方向に延びるとともに、内部に第１面用流路としての第１の流路Ｒ１が形成された筒状の第１のダクト２１が固定されている。第１のダクト２１の軸方向一端には、第１のダクト２１の軸方向に対して垂直に延びる流入部２２が形成されている。また、第１のダクト２１の軸方向他端には、第１のダクト２１の軸方向に対して垂直に延びる流出部２３が形成されている。流入部２２及び流出部２３は、ケース１２の内部に開口しており、第１の流路Ｒ１とケース１２の内部を連通させている。第１のダクト２１の軸方向両端の側壁の内面には、該側壁の厚み方向に凹む凹部２１ａ，２１ｂが形成されている。流入部２２には、第１の流路Ｒ１に気体状の熱媒体を供給する第１の送風機２４が配設されている。
【００１５】
温度調節装置２０側の側壁１６には、該側壁１６の厚み方向に貫通する嵌合孔１６ａが形成されている。また、第１のダクト２１には、嵌合孔１６ａと対向する位置に貫通孔２１ｃが形成されている。嵌合孔１６ａには、第１の熱交換器３１の基部３２が嵌合されている。第１の熱交換器３１は、平板状の基部３２に対して複数のフィン３３を一定の間隔をおいて並設して形成されている。そして、基部３２が嵌合孔１６ａに嵌合されるとともに、貫通孔２１ｃを貫通してフィン３３が第１の流路Ｒ１内に突出するように第１の熱交換器３１が設けられている。第１の熱交換器３１の基部３２において、フィン３３の並設面と反対側の面（フィン３３の並設面と対向する面）には、複数（本実施形態では３個）の熱電変換素子３４（ペルチェ素子）が設けられている。熱電変換素子３４は、吸熱と放熱の相反する作用を行う第１面３４ａ及び第２面３４ｂを有しており、第１面３４ａが第１の熱交換器３１の基部３２に熱的に接合されている。
【００１６】
熱電変換素子３４の第２面３４ｂには、第２の熱交換器３５の基部３６が熱的に接合されている。第２の熱交換器３５は、平板状の基部３６に対して複数のフィン３７を一定の間隔をおいて並設して形成されている。第２の熱交換器３５は、第２のダクト５１によって覆われている。第２のダクト５１は、第１のダクト２１と同一形状をなしている。具体的にいえば、第２のダクト５１は、筒状をなすとともに、内部に第２面用流路としての第２の流路Ｒ２が形成されている。第２のダクト５１において、熱電変換素子３４側の側壁には、第２の熱交換器３５の基部３６が嵌合される嵌合孔５１ｃが形成されている。第２のダクト５１の軸方向一端には、流入部５２が形成されるとともに、軸方向他端には流出部５３が形成されている。第２のダクト５１の軸方向両端の側壁の内面には、該側壁の厚み方向に凹む凹部５１ａ，５１ｂが形成されている。第２のダクト５１の流入部５２には、第２のダクト５１に気体状の熱媒体を供給する第２の送風機５４が配設されている。
【００１７】
第１のダクト２１には、貫通孔２１ｃよりも流出部２３側に挿通孔２１ｄが形成されている。また、ケース１２の温度調節装置２０側の側壁１６には、挿通孔２１ｄと対向するように挿通孔１６ｂが形成されている。第２のダクト５１には、嵌合孔５１ｃよりも流出部５３側に挿通孔５１ｄが形成されている。そして、各挿通孔１６ｂ，２１ｄ，５１ｄには、第１の流路Ｒ１と第２の流路Ｒ２を連通させる例えば、ゴムチューブ製の管５５が挿入されている。管５５の内部には、毛細管現象を利用して液体を移動させる移動部材としてのスポンジ５６が収容されている。スポンジ５６は、一端が管５５内から第１の流路Ｒ１に向けて露出して、第１の流路Ｒ１と繋がっている。また、スポンジ５６は、管５５を通って第１の流路Ｒ１の外部まで延びており、本実施形態では、第２の流路Ｒ２内にまで延びている。第２の流路Ｒ２内において、スポンジ５６は、凹部５１ａのほぼ全体にわたって広がっている。
【００１８】
管５５の外周面におけるケース１２と第２のダクト５１の間には、管５５を挟圧する挟圧部材５７が設けられている。挟圧部材５７は、制御装置５８に信号接続されており、制御装置５８に制御されることで、管５５の挟圧と、挟圧解除を行えるようになっている。また、制御装置５８には、熱電変換素子３４、第１の送風機２４及び第２の送風機５４が信号接続されており、制御装置５８によって熱電変換素子３４、第１の送風機２４及び第２の送風機５４が制御されている。
【００１９】
次に、本実施形態の温度調節装置２０の作用について説明する。
制御装置５８は、電池１３を冷却するときには、熱電変換素子３４の第１面３４ａが吸熱を行い、第２面３４ｂが放熱を行うように熱電変換素子３４に電流を供給するとともに、第１の送風機２４及び第２の送風機５４を駆動させる。また、制御装置５８は、挟圧部材５７が管５５を挟圧している場合には、挟圧部材５７が挟圧を解除するように制御を行う。
【００２０】
熱電変換素子３４の第１面３４ａが吸熱を行うと、第１面３４ａを介して第１の熱交換器３１の温度が低下する。すると、第１の流路Ｒ１を流通する熱媒体が第１の熱交換器３１と熱交換されることで冷却され、この熱媒体によって電池１３が冷却される。また、熱電変換素子３４の第２面３４ｂが放熱を行うと、第２面３４ｂを介して第２の熱交換器３５の温度が上昇する。すると、第２の流路Ｒ２を流通する熱媒体が第２の熱交換器３５と熱交換されることで加熱される。
【００２１】
第１の熱交換器３１の温度が第１の流路Ｒ１を流通する熱媒体の露点温度以下になると、第１の熱交換器３１の内面は結露し、結露水（液体）は、第１の熱交換器３１から凹部２１ａに滴下する。すなわち、凹部２１ａは、第１の流路Ｒ１で発生した結露水を貯留する貯留部として機能している。凹部２１ａに滴下した結露水が溜まっていき、スポンジ５６に触れると、結露水は、スポンジ５６に保持されて、毛細管現象によって第２の流路Ｒ２に向けて管５５内を移動し、凹部５１ａに到達する。凹部５１ａに移動した熱媒体は、第２の流路Ｒ２を流通する加熱後の熱媒体によって加熱される。そして、この熱媒体によって結露水が加熱されることで、第２の流路Ｒ２に供給された熱媒体は、蒸発する（気化する）。
【００２２】
制御装置５８は、電池１３を加熱するときには、熱電変換素子３４の第１面３４ａが放熱を行い、第２面３４ｂが吸熱を行うように熱電変換素子３４に電流を供給する。また、図２に示すように、制御装置５８は、挟圧部材５７が管５５を挟圧するように制御を行う。
【００２３】
熱電変換素子３４の第１面３４ａが放熱を行うと、第１面３４ａを介して第１の熱交換器３１の温度が上昇する。すると、第１の流路Ｒ１を流通する熱媒体が第１の熱交換器３１と熱交換されることで加熱され、この熱媒体によって電池１３が加熱される。また、熱電変換素子３４の第２面３４ｂが吸熱を行うと、第２面３４ｂを介して第２の熱交換器３５の温度が低下する。第２の熱交換器３５の温度が第２の流路Ｒ２を流通する熱媒体の露点温度以下になると、第２の熱交換器３５の内面は結露し、第２の流路Ｒ２に結露水が生じる。電池１３が収容されるケース１２内に第２の流路Ｒ２に生じた結露水が流入することを防止するため、挟圧部材５７によって管５５を挟圧することで、第２の流路Ｒ２から第１の流路Ｒ１への結露水の移動を防止する。
【００２４】
したがって、上記実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）第１の流路Ｒ１と第２の流路Ｒ２を管５５で連通して、管５５の内部にスポンジ５６を収容している。第１の熱交換器３１に結露水が発生したとき、この結露水をスポンジ５６の毛細管現象によって第２の流路Ｒ２（凹部５１ａ）に排出することができる。したがって、重力に影響されずに熱電変換素子３４で発生した結露水を処理することができ、温度調節装置２０を重力の影響を考慮した構造にする必要がない。
【００２５】
（２）第１の流路Ｒ１で発生した結露水を第２の流路Ｒ２に排出し、第２の流路Ｒ２で加熱された熱媒体によって結露水を蒸発させ、その気体は、第２の送風機５４による送風によって第２の流路Ｒ２外に排出される。このため、第１の流路Ｒ１から第２の流路Ｒ２に移動した結露水が第２の流路Ｒ２に溜まり続けることがない。
【００２６】
（３）管５５の内部には、スポンジ５６が収容されている。このため、管５５内にゴミや虫などの異物が入り込むことが防止される。したがって、第２の流路Ｒ２から、管５５を介してケース１２内に異物が入り込むことが防止される。
【００２７】
（４）スポンジ５６は、凹部５１ａのほぼ全体にわたって広がっている。このため、第２の流路Ｒ２に移動した結露水も、凹部５１ａのほぼ全体にわたって広がる。そして、結露水が凹部５１ａのほぼ全体にわたって広がることで、第２の流路Ｒ２を流通する熱媒体と結露水との接触面積を増加させることができる。このため、凹部５１ａに移動した結露水を蒸発させやすい。
【００２８】
（５）凹部２１ａは、第１の流路Ｒ１に結露水が発生したときに、結露水を貯留する貯留部として機能している。このため、第１の流路Ｒ１からケース１２の内部に結露水が漏れ出すことが防止されている。
【００２９】
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態において、移動部材として、繊維や、多孔部材など、他の部材を用いてもよい。
【００３０】
○  実施形態において、第１の熱交換器３１及び第２の熱交換器３５を設けなくてもよい。この場合、第１面３４ａ及び第２面３４ｂに結露水が生じる。
○  実施形態において、第１のダクト２１を設けなくてもよい。この場合、ケース１２の内部全体が電池１３（被温調体）に熱媒体を流通させる第１の流路Ｒ１となる。
【００３１】
○  実施形態において、スポンジ５６は、第１の流路Ｒ１内に発生した結露水を第１の流路Ｒ１の外部に排出できればよく、例えば、一端が第１の流路Ｒ１に露出して、他端が第２の流路Ｒ２内に露出していない構成でもよい。また、スポンジ５６の一端が第１の流路Ｒ１の凹部２１ａのほぼ全体にわたって広がっていてもよい。
【００３２】
○  実施形態において、挟圧部材５７を設けなくてもよい。この場合、第２の流路Ｒ２で発生した結露水が第１の流路Ｒ１に移動したときには、結露水を第１の流路Ｒ１を流通する熱媒体によって気化させる。更に、気化した結露水をケース１２の外部に排出するための排出孔などがケース１２に形成されることが好ましい。
【００３３】
○  実施形態において、被温調体として、電池１３以外を採用してもよい。例えば、モータなどの電子機器を採用してもよい。
○  実施形態において、管５５を設けず、スポンジ５６を電池モジュール１１と温度調節装置２０の間に露出させてもよい。
【００３４】
○  実施形態において、第２のダクト５１を設けなくてもよい。
○  実施形態において、管５５及びスポンジ５６を第２の流路Ｒ２まで延ばさず、管５５及びスポンジ５６の他端をケース１２の外部に引き出してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
Ｒ１…第１面用流路としての第１の流路、Ｒ２…第２面用流路としての第２の流路、１３…被温調体としての電池、２０…温度調節装置、３４…熱電変換素子、３４ａ…第１面、３４ｂ…第２面、５６…移動部材としてのスポンジ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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