(57)【要約】  【課題】小型化を図ることができ、かつ、ペルチェ素子への通電開始直後から液体を冷却することができる冷却液体製造装置を提供すること。  【解決手段】水が流通する断面Ｈ型形状の通水流路７を有する通水部材２と、通水部材２の一方面２Ａおよび他方面２Ｂにそれぞれ接触するように配置されるペルチェ素子３と、各ペルチェ素子３を挟んで通水部材２の厚み方向における一方面２Ａおよび他方面２Ｂに対してそれぞれ対向配置され、各ペルチェ素子３を冷却するための冷却水が流通する断面略Ｈ型形状の冷却流路２１を有する冷却部材４とを備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却するための液体を流通するための通液流路を有する通液部材と、
吸熱面および放熱面を有し、前記吸熱面が前記通液部材と接触するように配置されるペルチェ素子と、
前記放熱面に接触するように配置され、前記放熱面を冷却するための冷却部材とを備え、
前記ペルチェ素子が、前記通液部材を挟んで配置され、
前記冷却部材が、前記通液部材を挟んで配置される各前記ペルチェ素子に対して、前記通液部材の反対側にそれぞれ配置されていることを特徴とする、冷却液体製造装置。
【請求項２】
前記冷却部材は、冷却媒体を流通するための冷却流路を有し、
前記冷却流路が、複数形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の冷却液体製造装置。
【請求項３】
前記通液流路および／または前記冷却流路が、断面Ｈ型形状に形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の冷却液体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却された液体を製造するための冷却液体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷水を飲みたい時に飲むことができるように、水道水（飲料水）をティーポットなどの容器に入れて、これを冷蔵庫で冷やして保存しておくことが一般的に行われている。しかし、水道水の冷蔵庫での保存は、水道水が腐敗するおそれがあるので、衛生上好ましいとは言えない。そのため、水道から流出する水道水を瞬間的に冷却することのできる飲料水冷却装置があれば、冷水を飲みたいときに作ることができ、また、そのような装置では衛生上の問題も生じないので、広く普及すると思われる。
【０００３】
水道水を冷却する装置として、パラフィン族炭化水素からなる蓄熱材を収容した蓄熱容器と、その蓄熱材内に埋設され、水道水が流通する配管と、蓄熱容器に装備されたペルチェ素子とを備えたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。ペルチェ素子により蓄熱容器内の蓄熱材を冷却して、蓄熱材に冷熱を潜熱として蓄積させておけば、配管を流通する水道水を冷却することができる。
【特許文献１】特開平９−２１８８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような構成では、配管を流通する水道水を飲用に適した低温（５℃程度）に冷却するためには、十分な冷熱量を蓄熱材に蓄えておかなければならないので、多量の蓄熱材を必要とし、装置（蓄熱容器）のサイズが大型になるという不具合がある。また、蓄熱材に冷熱が蓄えられていないと、水道水を冷却することができないので、ペルチェ素子への通電直後は冷水を得ることができない。ペルチェ素子に常時通電しておけば、いつでも冷水を得ることができるが、消費電力量が多くなり、ランニングコスト（電気代）が高くついてしまう。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、小型化を図ることができ、かつ、ペルチェ素子への通電開始直後から液体を冷却することができる冷却液体製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、冷却液体製造装置において、冷却するための液体を流通するための通液流路を有する通液部材と、吸熱面および放熱面を有し、前記吸熱面が前記通液部材と接触するように配置されるペルチェ素子と、前記放熱面に接触するように配置され、前記放熱面を冷却するための冷却部材とを備え、前記ペルチェ素子が、前記通液部材を挟んで配置され、前記冷却部材が、前記通液部材を挟んで配置される各前記ペルチェ素子に対して、前記通液部材の反対側にそれぞれ配置されていることを特徴としている。
【０００７】
このような構成によると、ペルチェ素子の吸熱面が通液部材と接触するように配置されているので、ペルチェ素子に直流電流を通電しながら、通液流路に液体を流通させることによって、その通液流路を流通する液体を冷却することができる。
そして、ペルチェ素子が通液部材を挟んで配置されているので、通液流路を流通する液体をペルチェ素子の対向方向両側から冷却（吸熱）することができる。しかも、ペルチェ素子の放熱面を冷却部材によって冷却することができるので、ペルチェ素子の冷却能力を良好に発揮させることができる。そのため、通液流路を流通する液体の効率的な冷却を達成することができ、ペルチェ素子への通電開始直後から通液流路を流通する液体を十分に冷却することができる。その結果、ペルチェ素子への常時通電を不要とすることができるので、ランニングコストの低減化を図ることができる。また、冷熱を蓄えておくための蓄熱材を不要とすることができので、装置の小型化を図ることもできる。
【０００８】
また、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、前記冷却部材は、冷却媒体を流通するための冷却流路を有し、前記冷却流路が、複数形成されていることを特徴としている。
このような構成によると、冷却部材に複数の冷却流路が形成されているので、ペルチェ素子の放熱面を十分に冷却することができる。そのため、ペルチェ素子の冷却能力をより良好に発揮させることができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記通液流路および／または前記冷却流路が、断面Ｈ型形状に形成されていることを特徴としている。
このような構成によると、通液流路が断面Ｈ型形状に形成されていれば、通液流路を流れる液体と通液部材との間での熱交換効率を向上させることができる。そのため、ペルチェ素子からの冷熱によって、通液流路を流れる液体をより低温に冷却することができる。
【００１０】
また、冷却流路が断面Ｈ型形状に形成されていれば、冷却流路を流れる冷却媒体と冷却部材との間での熱交換効率を向上させることができる。そのため、ペルチェ素子の放熱面を十分に冷やすことができ、ペルチェ素子の冷却能力を一層良好に発揮させることができる。よって、通液流路を流れる液体をより低温に冷却することができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、ペルチェ素子への通電開始直後から液体を冷却することができながら、装置の小型化を図ることもできる。
請求項２に記載の発明によれば、ペルチェ素子の冷却能力をより良好に発揮させることができる。
請求項３に記載の発明によれば、通液流路を流れる液体をより低温に冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の冷却液体製造装置としての冷水製造装置の一実施形態を示す斜視図であり、図２は、その冷水製造装置を図１に示す切断線Ａ−Ａで切断したときの断面図である。
この冷水製造装置１は、水道水などを瞬間的に冷却して冷水を製造する装置であり、冷却されるべき水が通水される略矩形板状の通液部材としての通水部材２と、通水部材２の一方面２Ａおよび他方面２Ｂにそれぞれ接触するように配置されるペルチェ素子３と、ペルチェ素子３を挟んで通水部材２の厚み方向における一方面２Ａおよび他方面２Ｂに対してそれぞれ対向配置される略矩形板状の冷却部材４とを備えている。すなわち、冷水製造装置１は、通水部材２を挟んで、その通水部材２の一方面２Ａおよび他方面２Ｂ側にそれぞれペルチェ素子３が配置され、各ペルチェ素子３に対して、通水部材２の反対側にそれぞれ冷却部材４が配置された構成を有している。
【００１３】
通水部材２は、略矩形板状の本体部５と、この本体部５と積層状に嵌合される略矩形薄板状の蓋部６とを備え、その内部に、水を流通するための断面略Ｈ型形状の通液流路としての通水流路７が形成されている。
本体部５には、図３に示すように、蓋部６と接触する一方面において、その周縁に沿った所定幅の周縁部８と、この周縁部８よりも一段低く窪み、周縁部８に囲まれる略矩形状の溝形成部９とが形成されている。また、周縁部８の互いに対向する１対の両側辺部８Ａ，８Ｂには、その対向方向（以下「横方向」という。）に延びる凹部１０が、溝形成部９の中心に対して互いに反対側となる端部（角部）において、溝形成部９よりもさらに一段低く窪んで形成されている。そして、溝形成部９には、両側辺部８Ａ，８Ｂにそれぞれ形成された凹部１０間を連絡し、蓋部６との間に通水流路７を形成するための通水流路形成溝１１が、その底面が凹部１０の底面と面一になる深さに窪んで形成されている。
【００１４】
通水流路形成溝１１は、溝形成部９を横方向にほぼ等しい幅を有する３つの領域に分割したときの各領域９Ａ，９Ｂ，９Ｃにおいて、横方向に延びる直線溝１２と略コ字状の折返溝１３とが互いに交互に連続する葛折状に形成されることにより、３つの葛折状部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを有している。側辺部８Ａに隣接する領域９Ａに形成された葛折状部１１Ａと、その領域９Ａと隣接する領域９Ｂに形成された葛折状部１１Ｂとは、横方向と直交する方向（以下「縦方向」という。）における一方側最端部において、それぞれの直線溝１２が接続されることにより連続している。また、葛折状部１１Ｂと、側辺部８Ｂに隣接する領域９Ｃに形成された葛折状部１１Ｃとは、縦方向における他方側最端部において、それぞれの直線溝１２が接続されることにより連続している。さらに、葛折状部１１Ａの他方側最端部の直線溝１２は、側辺部８Ａに形成された凹部１０に連続し、葛折状部１１Ｃの一方側最端部の直線溝１２は、側辺部８Ｂに形成された凹部１０に連続している。これによって、通水流路形成溝１１は、両側辺部８Ａ，８Ｂにそれぞれ形成された凹部１０間を連絡する１本の溝をなしている。
【００１５】
また、通水流路形成溝１１の底面には、その全長にわたって、１本の断面矩形状をなすリブ状の本体側対向壁１４が通水流路形成溝１１の幅方向（通水路形成溝１１の通水方向に直交する方向）両側面とそれぞれ間隔を隔てて立設されている。この本体側対向壁１４は、先端面（後述する蓋側対向壁１７との対向面）が通水流路形成溝１１の深さ方向中間部よりも少し低い位置に達するような高さに形成されている。
【００１６】
一方、蓋部６は、図４に示すように、その周縁に沿った所定幅の周縁部１５と、この周縁部１５よりも厚く形成され、本体部５の溝形成部９に嵌合する略矩形状の嵌合部１６とを備えている。そして、嵌合部１６が溝形成部９に嵌合した状態において、周縁部１５は、本体部５の周縁部８の表面に接合し、両側辺部８Ａ，８Ｂの凹部１０をその接合方向から閉鎖し、嵌合部１６は、溝形成部９の表面に接合して、溝形成部９の通水流路形成溝１１をその接合方向から閉鎖する。また、嵌合部１６には、嵌合部１６が溝形成部９に嵌合した状態において、通水流路形成溝１１内の本体側対向壁１４に対して、その全長にわたって本体部５と蓋部６との接合方向（嵌合部１６と溝形成部９との嵌合方向）に対向し、本体側対向壁１４との間に所定間隔の隙間を形成するリブ状の蓋側対向壁１７が形成されている。
【００１７】
これにより、通水部材２の横方向両側面には、本体部５の凹部１０と蓋部６の周縁部１５とによって、水を流入または流出させるための水流入出口１８（図１に、その一方のみを示す。）が形成され、通水部材２の内部には、両水流入出口１８を連絡する１本の断面略Ｈ型形状の通水流路７が形成される。
図１および図２を参照して、各冷却部材４は、通水部材２とほぼ同じ外形に形成されており、略矩形板状の本体部１９と、この本体部１９と積層状に嵌合される略矩形薄板状の蓋部２０とを一体的に備えている。また、各冷却部材４の内部には、ペルチェ素子３を冷却するための冷却水が流通する断面略Ｈ型形状の冷却流路２１が形成されている。
【００１８】
本体部１９には、図５に示すように、蓋部２０と接触する一方面において、その周縁に沿った所定幅の周縁部２２と、この周縁部２２よりも一段低く窪み、周縁部２２に囲まれる略矩形状の溝形成部２３とが形成されている。また、本体部１９には、横方向にほぼ等しい幅を有する３つの領域に分割したときの各領域１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃに、蓋部２０との間に冷却流路２１を形成するための冷却流路形成溝２４がそれぞれ独立して設けられている。
【００１９】
各冷却流路形成溝２４は、溝形成部２３の表面から窪む凹状をなし、横方向に延びる直線溝２５と略コ字状の折返溝２６とが互いに交互に連続する葛折状に形成されている。また、各冷却流路形成溝２４の両端部は、それぞれ直線溝１２から屈曲して、縦方向に延び、本体部１９の縦方向両端面に達している。さらに、各冷却流路形成溝２４の底面には、それそれ全長にわたって、１本の断面矩形状をなすリブ状の本体側対向壁２７が冷却流路形成溝２４の幅方向（冷却流路形成溝２４の通水方向に直交する方向）両側面とそれぞれ間隔を隔てて立設されている。この本体側対向壁２７は、先端面（後述する蓋側対向壁３０との対向面）が冷却流路形成溝２４の深さ方向中間部よりも少し低い位置に達するような高さに形成されている。
【００２０】
一方、蓋部２０は、図６に示すように、その周縁に沿った所定幅の周縁部２８と、この周縁部２８よりも厚く形成され、本体部１９の溝形成部２３に嵌合する略矩形状の嵌合部２９とを備えている。そして、嵌合部２９が溝形成部２３に嵌合した状態において、周縁部２８は、本体部１９の周縁部２２の表面に接合して、各冷却流路形成溝２４の両端部をその接合方向から閉鎖し、嵌合部２９は、溝形成部２３の表面に接合して、各冷却流路形成溝２４の直線溝２５および折返溝２６をその接合方向から閉鎖する。また、嵌合部２９には、嵌合部２９が溝形成部２３に嵌合した状態において、各冷却流路形成溝２４内の本体側対向壁２７に対して、その全長にわたって本体部１９と蓋部２０との接合方向（嵌合部２９と溝形成部２３との嵌合方向）に対向し、本体側対向壁２７との間に所定間隔の隙間を形成する断面矩形状をなすリブ状の蓋側対向壁３０が、各冷却流路形成溝２４に対応してそれぞれ独立して形成されている。
【００２１】
これにより、各冷却部材４には、各冷却流路形成溝２４の両端部と蓋部２０の周縁部２８とによって、その縦方向両側面に、冷却水を流入または流出させるための３つの冷却水流入出口３１（図１に、各冷却部材４の縦方向一方側面に形成された冷却水流入出口３１のみを示す。）がそれぞれ形成される。また、各冷却部材４の内部には、各冷却部材４の縦方向一方側面の冷却水流入出口３１と他方側面の冷却水流入出口３１とを連絡する断面略Ｈ型形状の冷却流路２１が形成される。
【００２２】
図２および図７を参照して、ペルチェ素子３は、多数のＰ型半導体とＮ型半導体とを交互に直列接続して形成された半導体デバイスであり、Ｐ型半導体およびＮ型半導体への直流電流の通電によって相関的に吸熱（冷却）現象および放熱現象を生じる吸熱面３Ａおよび放熱面３Ｂを有している。そして、この冷水製造装置１では、通水部材２と各冷却部材４との各間に、２４個のペルチェ素子３が、吸熱面３Ａを通水部材２に接触させ、放熱面３Ｂを各冷却部材４に接触させた状態で配置されている。より具体的には、図７に示すように、冷却部材４の各領域１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ（通水部材２における各領域９Ａ，９Ｂ，９Ｃ）上において、それぞれ８個のペルチェ素子３が４行×２列の行列状に配置されている。
【００２３】
以上のような構成によると、通水部材２の一方側面の水流入出口１８に水を供給するための給水管（図示せず）を接続し、他方側面の水流入出口１８に冷水を排出するための冷水配管（図示せず）を接続して、通水部材２の通水流路７に水を流通させる一方で、各ペルチェ素子３に直流電流を通電させることによって、通水流路７を流れる水を冷却することができる。また、各冷却部材４の一方側面の３つの冷却水流入出口３１に冷却水を供給するための冷却水供給管（図示せず）をそれぞれ接続し、他方側面の３つの冷却水流入出口に冷却水を排出するための冷却水排出管（図示せず）をそれぞれ接続して、冷却部材４の冷却流路２１に冷却水を流通させることによって、各ペルチェ素子３の放熱面３Ｂを冷却することができる。
【００２４】
そして、各ペルチェ素子３が通水部材２を挟んでそれぞれ配置されているので、通水流路７を流通する水を各ペルチェ素子３の吸熱面３Ａによって、その対向方向両側から冷却（吸熱）することができる。しかも、各ペルチェ素子３の放熱面３Ｂを各冷却部材４によってそれぞれ冷却することができるので、ペルチェ素子３の冷却能力を良好に発揮させることができる。そのため、通水流路７を流通する水の効率的な冷却を達成することができ、各ペルチェ素子３への通電開始直後から通水流路７を流通する水を十分に冷却することができる。その結果、各ペルチェ素子３への常時通電を不要とすることができるので、ランニングコストの低減化を図ることができる。また、冷熱を蓄えておくための蓄熱材を不要とすることができので、装置の小型化を図ることもできる。
【００２５】
また、この冷水製造装置１では、各冷却部材４に複数（３本）の冷却流路２１が形成されているので、各ペルチェ素子３の放熱面３Ｂを十分に冷却することができる。そのため、各ペルチェ素子３の冷却能力をより良好に発揮させることができる。
さらに、通水部材２に本体側対向壁１４および蓋側対向壁１７が設けられることによって、通水流路７が断面Ｈ型形状に形成されているので、通水流路７を流れる水と本体側対向壁１４および蓋側対向壁１７との間においても熱交換を達成することができる。そのため、通水流路７において広い伝熱面積を確保することができ、通水流路７を流れる水と通水部材２との間での熱交換効率を向上させることができる。その結果、ペルチェ素子３からの冷熱によって、通水流路７を流れる水をより低温に冷却することができる。
【００２６】
また、冷却部材４に本体側対向壁２７および蓋側対向壁３０が設けられることによって、冷却流路２１が断面Ｈ型形状に形成されているので、冷却流路２１を流れる冷却水と本体側対向壁２７および蓋側対向壁３０との間においても熱交換を達成することができる。そのため、冷却流路２１において広い伝熱面積を確保することができ、冷却流路２１を流れる冷却水と冷却部材４との間での熱交換効率を向上させることができる。その結果、各ペルチェ素子３の放熱面３Ｂを各冷却部材４によって十分に冷やすことができ、ペルチェ素子３の冷却能力を一層良好に発揮させることができる。よって、通水流路７を流れる水をより低温に冷却することができる。
【００２７】
さらにまた、ペルチェ素子３への通電開始直後から通水流路７を流通する水を十分に冷却することができる小型の冷水製造装置１は、家庭用や小規模業務用の飲料水の製造装置として好適に用いることができる。
なお、この実施形態では、冷却部材４の各領域１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ（通水部材２の各領域９Ａ，９Ｂ，９Ｃ）上において、それぞれ８個のペルチェ素子３を４行×２列の行列状に配置したが、ペルチェ素子３の個数および配置は、水が効率的に冷却されるように適宜変更されるとよい。たとえば、通水部材２の各領域９Ａ，９Ｂ，９Ｃごとに、通水流路７を流れる水の冷却目標温度を設定し（たとえば、領域９Ａにおける冷却目標温度を２０℃、領域９Ｂにおける冷却目標温度を１０℃、領域９Ｃにおける冷却目標温度５℃に設定し）、その各冷却目標温度が達成されるように、ペルチェ素子３の個数および配置を決定してもよい。また、通水部材２（溝形成部９）を３つの領域９Ａ，９Ｂ，９Ｃに分割し、各領域９Ａ，９Ｂ，９Ｃにおいて通水流路７（通水流路形成溝１１）を葛折状に形成したが、通水部材２を４つ以上の領域に分割し、各領域において通水流路７を葛折状に形成して、その各領域ごとに、通水流路７を流れる水の冷却目標温度を設定し、その冷却目標温度が達成されるように、ペルチェ素子３の個数および配置を決定してもよい。
【００２８】
また、上記の実施形態では、水を冷却する構成を取り上げたが、冷却が必要な水以外の液体を冷却するために本発明を適用することもできる。
さらには、ペルチェ素子３の冷却のために、冷却流路２１に冷却水を流通させたが、水以外の液体状の冷媒を冷却流路２１に流通させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の冷却液体製造装置としての冷水製造装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す冷水製造装置を切断線Ａ−Ａで切断したときの断面図である。
【図３】図１に示す通水部材の本体部の斜視図である。
【図４】図１に示す通水部材の蓋部の斜視図である。
【図５】図１に示す冷却部材の本体部の斜視図である。
【図６】図１に示す冷却部材の蓋部の斜視図である。
【図７】図２に示すペルチェ素子の配置例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      冷水製造装置
２      通水部材
３      ペルチェ素子
３Ａ    吸熱面
３Ｂ    放熱面
４      冷却部材
７      通水流路
２１    冷却流路
【図１】
2006057891.tif 000003
【図２】
2006057891.tif 000004
【図３】
2006057891.tif 000005
【図４】
2006057891.tif 000006
【図５】
2006057891.tif 000007
【図６】
2006057891.tif 000008
【図７】
2006057891.tif 000009