(57)【要約】【課題】軽く小型で平面全体で均一な冷却効果を期待できる冷却ユニットの提供。【解決手段】伝熱プレートと、前記伝熱プレートの大部分の面積を占める膨張黒鉛フォイルと、板状のペルチェ素子と、クーラー装置と、ペルチェ素子の熱をクーラー装置に伝達する熱伝導部材と、を備え、前記伝熱プレートに前記膨張黒鉛フォイルの一方の面を押圧固定し、前記膨張黒鉛フォイルの他方の面にペルチェ素子を押圧固定した冷却ユニット。【選択図】図１
2015060846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱プレートと、前記伝熱プレートの大部分の面積を占める膨張黒鉛フォイルと、板状のペルチェ素子と、ヒートシンクおよびファンを有するクーラー装置と、ペルチェ素子の熱をクーラー装置に伝達する熱伝導部材と、を備え、
前記伝熱プレートに前記膨張黒鉛フォイルの一方の面を押圧固定し、前記膨張黒鉛フォイルの他方の面にペルチェ素子を押圧固定した冷却ユニット。
【請求項２】
前記膨張黒鉛フォイルを前記伝熱プレートと挟着する押圧板を備える請求項１の冷却ユニット。
【請求項３】
前記押圧板が、ポリカーボネート・プラダンからなり、
前記伝熱プレートと前記押圧板とが低熱伝導性樹脂材からなる固定具により固定される請求項２の冷却ユニット。
【請求項４】
前記膨張黒鉛フォイルが、前記伝熱プレートの５割以上の面積を備える請求項１ないし３のいずれかの冷却ユニット。
【請求項５】
ペルチェ素子に供給する直流電流の向きを切換自在とする電流制御回路を備え、電流制御回路により直流電流の向きを切換えることで伝熱プレートを加温することができる請求項１ないし４のいずれかの冷却ユニット。
【請求項６】
前記熱伝導部材が、膨張黒鉛フォイルである請求項１ないし５のいずれかの冷却ユニット。
【請求項７】
前記ペルチェ素子、伝熱部材およびクーラー装置を複数組備える請求項１ないし６のいずれかの冷却ユニット。
【請求項８】
前記クーラー装置が、コンピューター用のクーラー装置である請求項１ないし７のいずれかの冷却ユニット。
【請求項９】
前記伝熱プレートが、アルミ板からなる請求項１ないし８のいずれかの冷却ユニット。
【請求項１０】
前記伝熱プレートが、８０ｃｍ四方以下である請求項１ないし９のいずれかの冷却ユニット。
【請求項１１】
犬、猫、うさぎ、モルモット、ねずみ、りすを含む小型ほ乳類群、および／または、蛇、トカゲを含む爬虫類群から選ばれるペットのペット用伝熱床となる請求項１ないし１０のいずれかの冷却ユニット。
【請求項１２】
屋根が設置された筐体と、熱交換部とを備えるペット用小屋であって、
筐体の床部が、伝熱プレートにより構成され、
熱交換部が、前記伝熱プレートの大部分の面積と接触するように押圧固定された膨張黒鉛フォイルと、前記膨張黒鉛フォイルに押圧固定されたペルチェ素子と、ヒートシンクおよびファンを有するクーラー装置と、ペルチェ素子の熱をヒートシンクに伝達する熱伝導部材とを備えるペット用小屋。
【請求項１３】
前記熱交換部が、筐体の側方に位置し、
前記膨張黒鉛フォイルが、筐体の外部に延在する大きさであり、
前記ペルチェ素子が、筐体の外部に位置する前記膨張黒鉛フォイルに押圧固定される請求項１２のペット用小屋。
【請求項１４】
前記筐体の天井部に、伝熱送風装置を備え、
前記伝熱送風装置が、筐体の外部に設置された伝熱プレートと、前記伝熱プレートの大部分の面積と接触するように押圧固定された膨張黒鉛フォイルと、前記膨張黒鉛フォイルの大部分の面積と接触するように押圧固定された板状のペルチェ素子と、ヒートシンクおよびファンを有するクーラー装置と、ペルチェ素子の熱をクーラー装置に伝達する熱伝導部材とを備える請求項１２または１３のペット用小屋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱プレート表面の均一伝熱が可能な冷却ユニットに関し、例えば、平面全体で均一な冷却が行える床材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンピュータの中央制御装置（ＣＰＵ）を効率的に冷却するためにペルチェ素子と放熱フィンからなるクーラー装置が存在する（特許文献１）。
当該ペルチェ素子は、２種類の金属の接合部に電流を流した際に、片方の金属からもう片方へ熱が移動する「ペルチェ効果」を利用するものである。この動作原理は、ＰＮ接合部に電流を流すと、Ｎ→Ｐ接合部分では吸熱現象が、Ｐ→Ｎ接合部分では放熱現象が発生するものである。
【０００３】
そして、求められる機能に応じて、吸熱現象あるいは放熱現象を選択的に利用することができる。当該クーラー装置では、放熱効果を高めるために放熱フィンを配し、これからの放熱を促すためにファンが併設されている。
また、当該クーラー装置は、小型化・低コスト化が進み、容易に入手することが可能となっている。
【０００４】
なお、ペルチェ素子を用いた冷却装置自体は、クーラー装置としての需要に負うところが大きいが、冷却・加温のいずれをも選択的に行えること、小型化が図り得ること等に着目されて、各種用途のものが存在している。
例を上げれば、電子枕に適用されたもの（特許文献２）、ペット用冷暖房装置（特許文献３）等も存在する。
【０００５】
ところで、近年、繊維状の黒鉛が絡み合って綿状になった膨張黒鉛を、加圧圧縮してシート状に成形した膨張黒鉛シートが提案されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１１１０３９号公報
【特許文献２】特開２００５−１２４６０９号公報
【特許文献３】特開２００９−２９１１６５号公報
【特許文献４】特許第３６９１８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コンピュータ用クーラー装置では、通常、ＣＰＵ、ペルチェ素子及び放熱ファンは、三者を密着させるべくボルト等により締結されるが、接触部位に細かい隙間が生じやすく、効率的な熱伝導が得られないことが知られている。そのために、この隙間が発生せずに良好な密着状態を得るべく、三者の接触面にはグリース塗布が行われている。ここでグリース自体は、金属より熱伝導率が低いが、塗布グリースにより形成される膜は非常に薄いので、隙間に存在する空気の断熱効果に比較すれば、無視できるものであることから、グリース塗布が重宝されている。
【０００８】
しかしながら、当該クーラー装置を装着する際に、グリース塗布を行うことは、組み立ての作業手順が増えること、また、製品としての出荷時にグリース塗布を完了しておくことは不可能ではないものの、その後に乾燥しすぎないように等の慎重な扱いを要するという課題がある。
【０００９】
また、ペルチェ素子は、可動部がなく、騒音の発生もなく冷却機能を与えることができるものではあるが、衝撃には弱く、落としたり叩いたりすると壊れてしまう弱みを有している。
さらに、冷却の目的で使用する場合にあっても、熱移動は必要であることから、良好な放熱が補償されていないと、電気接続部の半田が溶けて、作動不良を起こすことになる。
【００１０】
また、被冷却部とヒートシンクとの間に配したペルチェ素子との間での熱移動を高めるべく三者は締め付けられるが、過大な締め付けを行った場合には破損を招くこととなる。
よって、良好な熱伝導状態を確保するために三者間の十分な密着性を確保しつつも、過大な締め付けを要しない構造が求められている。
【００１１】
そこで、上記課題を解決すべく、本発明は、小型で平面全体で均一な冷却効果を期待できる冷却ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者の検討によれば、最近になって出現した膨張黒鉛を用いたフォイルあるいはシート（以下、「膨張黒鉛フォイル」という。）は、グリースに比較して格段に熱伝導性が高いこと、柔軟性及び弾性復元性を備えている。また、膨張黒鉛フォイルは、フォイルの厚み方向の熱伝導性に比較して、フォイルの延在方向（面方向）への熱伝達性が高いことが見いだされている（特許文献４）。当該特性は、製造される際に圧延されることに起因する結晶構造に起因していると推察される。
【００１３】
膨張黒鉛フォイルにおいては、天然黒鉛に特殊処理を加えてバインダーを使用せずに成形されており、従来の黒鉛とは異なり、柔軟性、圧縮復元性を備えている。そのため、面で接触する二つの部材の隙間に挟んだ場合、当該二つの部材のそれぞれとの密着性は良好である。
本来、膨張黒鉛フォイルは、その圧縮復元性に期待するガスケットやパッキング等のシール材として、また、その断熱性に期待するアスベストの代替え材料として期待されている材料である。
発明者は、その熱伝導特性および密着性に着目し、ペルチェ素子とクーラー装置と有機的に組み合わせることで、均一な冷却が可能な冷却装置を具現化した。すなわち、本発明は、以下の技術手段により構成される。
【００１４】
第１の発明は、伝熱プレートと、前記伝熱プレートの大部分の面積を占める膨張黒鉛フォイルと、板状のペルチェ素子と、クーラー装置と、ペルチェ素子の熱をクーラー装置に伝達する熱伝導部材と、を備え、前記伝熱プレートに前記膨張黒鉛フォイルの一方の面を押圧固定し、前記膨張黒鉛フォイルの他方の面にペルチェ素子を押圧固定した冷却ユニットである。
第２の発明は、第１の発明において、前記膨張黒鉛フォイルを前記伝熱プレートと挟着する押圧板を備えることを特徴とする。
第３の発明は、第２の発明において、前記押圧板が、ポリカーボネート・プラダンからなり、前記伝熱プレートと前記押圧板とが低熱伝導性樹脂材からなる固定具により固定されることを特徴とする。
第４の発明は、第１ないし３のいずれかの発明において、前記膨張黒鉛フォイルが、前記伝熱プレートの５割以上の面積を備えることを特徴とする。
第５の発明は、第１ないし４のいずれかの発明において、ペルチェ素子に供給する直流電流の向きを切換自在とする電流制御回路を備え、電流制御回路により直流電流の向きを切換えることで伝熱プレートを加温することができることを特徴とする。
第６の発明は、第１ないし５のいずれかの発明において、前記熱伝導部材が、膨張黒鉛フォイルであることを特徴とする。
第７の発明は、第１ないし６のいずれかの発明において、前記ペルチェ素子、伝熱部材およびクーラー装置を複数組備えることを特徴とする。
第８の発明は、第１ないし７のいずれかの発明において、前記クーラー装置が、コンピューター用のクーラー装置であることを特徴とする。
第９の発明は、第１ないし８のいずれかの発明において、前記伝熱プレートが、アルミ板からなることを特徴とする。
第１０の発明は、第１ないし９のいずれかの発明において、前記伝熱プレートが、８０ｃｍ四方以下であることを特徴とする。
第１１の発明は、第１ないし１０のいずれかの発明において、犬、猫、うさぎ、モルモット、ねずみ、りすを含む小型ほ乳類群、および／または、蛇、トカゲを含む爬虫類群から選ばれるペットのペット用冷却床となることを特徴とする。
【００１５】
第１２の発明は、屋根が設置された筐体と、熱交換部とを備えるペット用小屋であって、筐体の床部が、伝熱プレートにより構成され、熱交換部が、前記伝熱プレートの大部分の面積と接触するように押圧固定された膨張黒鉛フォイルと、前記膨張黒鉛フォイルに押圧固定されたペルチェ素子と、ヒートシンクおよびファンを有するクーラー装置と、ペルチェ素子の熱をヒートシンクに伝達する熱伝導部材とを備えるペット用小屋である。
第１３の発明は、第１２の発明において、前記熱交換部が、筐体の側方に位置し、前記膨張黒鉛フォイルが、筐体の外部に延在する大きさであり、前記ペルチェ素子が、筐体の外部に位置する前記膨張黒鉛フォイルに押圧固定されることを特徴とする。
第１４の発明は、第１２または１３の発明において、前記筐体の天井部に、伝熱送風装置を備え、前記伝熱送風装置が、筐体の外部に設置された伝熱プレートと、前記伝熱プレートの大部分の面積と接触するように押圧固定された膨張黒鉛フォイルと、前記膨張黒鉛フォイルの大部分の面積と接触するように押圧固定された板状のペルチェ素子と、ヒートシンクおよびファンを有するクーラー装置と、ペルチェ素子の熱をクーラー装置に伝達する熱伝導部材とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、軽く小型で平面全体で均一な冷却効果を期待できる冷却ユニットを提供することが可能となる。
膨張黒鉛フォイルは、圧縮復元性を備えていることで、ペルチェ素子とファンとの密着を図るに際して、過大な締め付け力を加える必要がなく、ペルチェ素子の長寿命を担保し得る。
コンピュータ用クーラー装置の流用により、装置を安価に構成し得る。
さらに、電流の向きを変える電流制御回路を設けることにより、伝熱プレートから加熱を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る冷却ユニットの断面概念図
【図２】本発明の第一実施形態に係る冷却ユニットの背面図
【図３】本発明の第一実施形態に係る冷却ユニットの側面斜視図
【図４】本発明の第二実施形態に係る冷却ユニットの背面図
【図５】本発明の第二実施形態に係る冷却ユニットの側面斜視図
【図６】本発明の第三実施形態に係る冷却ユニットの側面概念図
【図７】本発明の第四実施形態に係る冷却ユニットの側面概念図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、本発明を具体化した実施形態を例示する。
【００１９】
＜第一実施形態＞
図１は本発明の第一実施形態に係る冷却ユニットの断面概念図であり、図２はその背面図、図３はその側面斜視図である。
第一実施形態は、ペット用の冷却床材として構成したもので、犬小屋等の床材として必要に応じて数枚を並べて配置することで、所望の面積をカバーすることができる。第一実施形態の冷却ユニットは、床材として機能する伝熱プレート１と、膨張黒鉛フォイル２、ペルチェ素子３と、押圧板４と、クーラー装置５と、熱伝導部材７、筐体１０（図示せず）とを主要な構成要素とする。
【００２０】
伝熱プレート１は、銅板、アルミ板などの金属板である。床材等の広い範囲を対象とした加熱あるいは冷却を行うに際して、熱伝導性に優れる銅材を加熱板あるいは冷却板として使用することが第一に想起されるが、銅自体は熱容量が高いために、所望の温度状態を得るためにはエージング（安定動作するまでの初動）時間が長いという欠点もある。常時使用している場合であれば、当該初動時間は無視できるとしても、電気料節約の観点からこまめなオン、オフが行われる場合には、短い初動時間であることが求められる。このような初動時間を短くするために、アルミニウム材を用いることが好ましい。また、軽量化を図る上でも、アルミニウム材が好適である。本実施形態では、約３０ｃｍ×３０ｃｍのアルミ板により伝熱プレート１を構成した。
【００２１】
膨張黒鉛フォイル２は、伝熱プレート１の大部分の面積を占める膨張黒鉛を用いたフォイルあるいはシートである。膨張黒鉛フォイル２は、フォイルの延在方向（面方向）への熱伝達性が高いことから、面材である伝熱プレート１全体から効率的に熱移動を行うことができる。また、伝熱プレート１全体が均一な温度に維持できることは、低温部で結露を発生しない利点を生むことになる。また、膨張黒鉛フォイル自体の熱容量が高いものを用いた場合には、均一な温度保持が可能であることから、急激な温度上昇、温度降下を発生することがない利点もある。黒鉛フォイル２の面積は、例えば伝熱プレート１の面積の６割以上、好ましくは７割以上、更に好ましくは８割以上を覆える大きさとする。
【００２２】
熱伝導部材である膨張黒鉛フォイル７は、ペルチェ素子３と同等の大きさの膨張黒鉛を用いたフォイルあるいはシートであり、ペルチェ素子３とクーラー装置５との間に挟まれる。
本実施形態では、膨張黒鉛フォイル２、熱伝導部材である膨張黒鉛フォイル７に、東洋炭素株式会社製の黒鉛シートであるＰＥＲＭＡ−ＦＯＩＬ（登録商標）を使用した。実験によれば、外気温に対する冷却を４〜５℃程度以下に抑えていれば、伝熱プレート１の面に結露が発生することはなかった。
【００２３】
ペルチェ素子３は、伝熱プレート１および膨張黒鉛フォイル２の中央部であって、膨張黒鉛フォイル２の上に底面全体が当接するように載置される。これにより、膨張黒鉛フォイルは面方向への熱伝導率が良好であることから、伝熱プレート１中央に配したペルチェ素子３方向へ伝熱プレート１全体からの熱移動が可能となる。本実施形態では、ペルチェ素子３に市販４ｃｍ角のものを用いた。
【００２４】
押圧板４は、膨張黒鉛フォイル２を伝熱プレート１の裏面に押圧するための板材である。押圧板４は、膨張黒鉛フォイル２より若干大きいものとし、伝熱プレート１との良好な密着状態を得られるようにしている。断熱性を高めるために、膨張黒鉛フォイル２と同等の大きさの凹部を有する枠状の形状とし、膨張黒鉛フォイル２の側面に外気が直接当たらないようにしてもよい。
押圧板４は、金属材料により構成することも可能であるが、熱膨張率の差があると、膨張黒鉛フォイルに余分な内部負荷を与えることとなる。本実施形態では、熱膨張率が膨張黒鉛フォイルと近接したポリカーボネートプラダンにより押圧板４を構成したところ、良好な結果が得られた。但し、押圧版４はこれに限定されず、伝熱プレート１および膨張黒鉛フォイル２の熱伝導率や熱容量の関係と、締着強度とのバランスを考慮・検討した上で適宜最適なものを選択することが可能である。
【００２５】
クーラー装置５は、主としてペルチェ素子を冷却するための装置であり、例えば、市販のコンピュータ用クーラー装置を用いることで安価に構成することができる。クーラー装置５は、ペルチェ素子３の上にシート状の熱伝導部材７を介して載置され、低熱伝導性樹脂材からなる固定具により良好な密着状態を得るように固定される。
本実施形態では、市販の放熱フィンとファンとが一体となったコンピュータ用クーラー装置を用いた。コンピュータ用クーラー装置は装着するＣＰＵの大きさに合わせて各種のもの（３ｃｍ角、４ｃｍ角、６．２ｃｍ角等）が存在するところ、ペルチェ素子３の大きさにあわせて適宜最適な大きさを採用することができる。本実施形態でペルチェ素子３に４ｃｍ角のものを用いたことから、クーラー装置５も４ｃｍ角ＣＰＵ用クーラー装置を用いている。なお、コンピュータ用クーラー装置には、空冷のみならず水冷も含まれる。
【００２６】
高い冷却能力が要求されない場合には、外気温との間に大きな温度差を設ける必要はなく、例えば２〜５℃程度の温度差があれば十分である。この場合、クーラー装置５としては、例えば２〜５Ｗ程度のコンピューター用のものを用いることで良好な冷却効果を得ることができる。また、この程度の温度差で使用する場合には結露を発生することもなく、必要な電気量も少なく抑えることができる。
【００２７】
クーラー装置５にペルチェ素子３の熱を伝達する熱伝導部材７は、市販のコンピュータ用クーラー装置用グリース（熱伝導フィラーを含有するものも含む）、或いは、膨張黒鉛フォイルを用いることができる。本実施形態では、グリースよりも熱伝導性に優れる膨張黒鉛フォイルにより熱伝導部材７を構成した。熱伝導部材７は、プラスチック製ボルト・ナット（図示せず）を締着することで、クーラー装置５および膨張黒鉛フォイル２と良好な密着状態を得るように固定されている。
【００２８】
なお、熱伝導部材７をペルチェ素子３およびクーラー装置５により挟着させるための固定具は、例示のプラスチック製ボルト・ナットに限定されず、他の締着手段を用い得ることができる。コンピュータ用クーラー装置においては、取り付けるＣＰＵに応じてクリップ式、あるいはリテンション式なる各種のものが存在しており、外気の影響を受けずに良好な熱伝導状態が担保されるのであれば、これらを流用した締着を行うことも可能であるまた、接着によることも可能であり、伝熱する面積が小さい場合には作業性からみて有利な場合もる。
【００２９】
筐体１０は、膨張黒鉛フォイル２、ペルチェ素子３、押圧板４およびクーラー装置５を収納する薄型の箱状部材である。筐体１０の上面は開放されており、伝熱プレート１に固定具により取り付けられる。筐体１０の側面には、クーラー装置５からの熱を放出するための、排気口を設けることが好ましい。筐体１０には、ペルチェ素子３およびクーラー装置５を駆動させるためのバッテリーが内蔵されており、或いは、クーラー装置５と電気的に接続される電源ケーブルが側面から延出されている。筐体１０が屋外に設置される犬小屋等である場合には、天井部にソーラーパネルを設置し、内蔵バッテリーを充電できるように構成することが好ましく、さらには、非常時に携帯電話等を充電することができるソーラーチャージャーとしての機能を持たせることが好ましい。ペルチェ素子３およびクーラー装置５のファンの出力は、いずれも数Ｗ程度であるため、バッテリーによる駆動に好適である。
【００３０】
本実施形態においては、膨張黒鉛フォイル２と、熱伝導部材７は同じ厚さの製品を用いた。これらの膨張黒鉛フォイルは、その厚み方向への熱移動が面方向に比較して劣るものの、厚み自体は０．０５〜２ｍｍと薄いことで、熱移動を妨げることはない。
【００３１】
膨張黒鉛フォイル２を伝熱プレート１と押圧板３の間に配する場合、床材としての表面積が大きくなればそれに応じて熱伝達量も大きくする必要がある。
【００３２】
本実施形態の冷却ユニットは複数枚を並べて配置した態様で利用することも可能である。例えば、ペット用の冷却床材として使用する場合には、必要とする床面積を覆うに必要な枚数の冷却ユニットを並べて設置すればよい。また、伝熱プレートは必ずしも平板状である必要は無く、曲面を有する板状としてもよい。さらに、本実施形態の冷却ユニットは、床として利用するだけでなく、天井や壁の一部として利用することも可能である。
【００３３】
以上に説明した第一実施形態の冷却ユニットによれば、軽く小型で平面全体で均一な冷却効果を期待できる冷却ユニットを安価に提供することが可能となる。
本実施形態では、冷却ユニットを冷却用途にのみ用いているが、直流電流の向きを変える電流制御回路を別途設け、伝熱プレートを加熱用途に用いることも可能である。例えば、夏は伝熱プレートが冷却され、ペルチェ素子が加温される冷却用途に用い、冬は伝熱プレートが加熱され、ペルチェ素子が冷却される加熱用途に用いることも可能である。冷却ユニットを加熱用途にも用いる場合は、冷却用途に比べ要求伝熱温度差が大きいので、ペルチェ素子に出力のおおきいもの（例えば、１０Ｗ以上）を用いることが好ましい。
【００３４】
＜第二実施形態＞
図４は本発明の第二実施形態に係る冷却ユニットの背面図であり、図５は本発明の第二実施形態に係る冷却ユニットの側面斜視図である。以下では第一実施形態と共通する点については説明を割愛し、相違点のみを説明する。
第二実施形態では、ペルチェ素子３、クーラー装置５および熱伝導部材７を、それぞれ二つ揃える点で、第一実施形態と相違している。
ペルチェ素子３およびクーラー装置５は、伝熱プレート１の左右半分ずつを冷却すべく配置している。この際、これらペルチェ素子３およびクーラー装置５の配置は、図示したような左右の配置にこだわらず、伝熱プレート１の対角線方向に配することも可能である。
なお、床下構造によっては、ペルチェ素子３およびクーラー装置５が張り出していると邪魔となる場合もあるので、最適な配置関係を考慮することが重要である。
【００３５】
なお、以上に説明した実施形態例では３０ｃｍ×３０ｃｍの大きさとしたが、これ以上の床を構成したいのであれば、同様な考えの下、複数枚を用いるなり、載置するペルチェ素子の個数を増加させるようにすることで、その要請に応え得ることは当然である。
例えば、５Ｗ〜２０Ｗのペルチェ素子１個の場合、４０ｃｍ×４０ｃｍ程度のものも構成し得る。同様のペルチェ素子を２個用いる場合であれば、８０ｃｍ×８０ｃｍの大きさであっても良好な作動を得ることができる。すなわち、３０ｃｍ四方〜８０ｃｍ四方の大きさで良好な作動を得ることができる。
なお、冷却ユニットを加熱用途にも用いる場合は、冷却用途に比べ要求伝熱温度差が大きいので、ペルチェ素子の出力に余裕のある構成とすることが好ましい。
【００３６】
＜第三実施形態＞
図６は、本発明の第三実施形態に係る冷却ユニットの側面概念図である。以下では第一実施形態と共通する点については説明を割愛し、相違点のみを説明する。
第三実施形態に係る冷却ユニットは、送風ファンとして機能する第一の伝熱装置１０１と、伝熱床として機能する第二の伝熱装置１０２を備えている。筐体１０の屋根側には第一の伝熱装置１０１が配置され、筐体１０の床側には第二の伝熱装置１０２が配置されている。
【００３７】
第一の伝熱装置１０１は、伝熱プレート１と、膨張黒鉛フォイル２と、ペルチェ素子３と、熱伝導部材７と、ヒートシンク５１と、ファン５２とを備え、筐体１０内に冷風または温風を送り混む送風機として機能する。基本的な構成は第一実施形態と同じであり、伝熱プレート１にはアルミ板を、熱伝導部材７には膨張黒鉛フォイルにより熱伝導部材７を採用した。冷風および温風の切換は、直流電流の向きを変える第一の電流制御回路１１に設けられたスイッチを手動で切り換えることにより行われる。
第二の伝熱装置１０２は、伝熱プレート１と、膨張黒鉛フォイル２と、ペルチェ素子３と、熱伝導部材７と、ヒートシンク５１と、ファン５２とを備え、冷却床または温床として機能する。基本的な構成は第一実施形態と同じであり、伝熱プレート１にはアルミ板を、熱伝導部材７には膨張黒鉛フォイルにより熱伝導部材７を採用した。冷却床および温床の切換は、直流電流の向きを変える第二の電流制御回路１２に設けられたスイッチを手動で切り換えることにより行われる。
【００３８】
以上に説明した第三実施形態の冷却ユニットによれば、第一の伝熱装置で平な床面全体を均一に冷却または加温しながら、天井側に設けた第二の伝熱装置で冷風または温風を送風することが可能となる。
【００３９】
＜第四実施形態＞
図７は、本発明の第四実施形態に係る冷却ユニットの側面概念図である。以下では第一実施形態と共通する点については説明を割愛し、相違点のみを説明する。
第四実施形態に係る冷却ユニットは、ペットの部屋として用いられる筐体１０と、筐体１０の床からの熱を熱交換する熱交換部２０とを主要な構成要素とする。
筐体１０の床材を構成する伝熱プレート１は矩形のアルミ板からなる。伝熱プレート１の裏面の大部分では、膨張黒鉛フォイル２が良好な密着状態を得るように押圧固定されている。さらに、本実施形態の膨張黒鉛フォイル２は、筐体１０の背面側外方へペルチェ素子３の長さ分だけ延出されており、筐体１０の外方でペルチェ素子３と良好な密着状態を得るように押圧固定されている。
このような構成とすることにより、膨張黒鉛フォイル２の延在方向（面方向）へ熱が伝達され、伝熱プレート１とペルチェ素子３との間で熱交換を行うことが可能となる。
ペルチェ素子３の上には、膨張黒鉛フォイルシートである熱伝導部材７を介してヒートシンク５１が載置されており、低熱伝導性樹脂材からなる固定具により良好な密着状態を得るように固定されている。ヒートシンク５１の背面側（図７中右側）には、ファン５２が設置されている。但し、ファン５２の設置態様は図示のものに限定されず、例えば複数のファンをヒートシンク５１の背面と直交する両側面（図７中紙面手前および奥方向）に配置してもよい。
【００４０】
本実施の形態によれば、熱交換部を筐体の外方に設けることができるので、床の高さを低く抑えることが可能である。また、熱交換部が筐体の外方にあるので、大型のヒートシンクやファンを採用することができ、高い熱交換能力を実現することが可能となる。さらには、複数の熱交換部を筐体の外方に設けるようにしてもよい。
本実施形態でも、直流電流の向きを変える電流制御回路を設けることにより、冷却床および温床を切換えることが可能である。また、天井側に冷風または温風を送風する伝熱装置を設置することも可能である。
【００４１】
以上、本開示にて幾つかの実施形態を単に例示として詳細に説明したが、本発明の新規な教示及び有利な効果から実質的に逸脱しない範囲の改変例も本発明には含まれる。例えば、本発明は伝熱プレートが曲面を有する板材であるものも本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１  伝熱プレート
２  膨張黒鉛フォイル
３  ペルチェ素子
４  押圧板
５  クーラー装置
６  プラスチック製ボルト
７  熱伝導部材
１０  筐体
１１  第一の電流制御回路
１２  第二の電流制御回路
２０  熱交換部
５１  ヒートシンク
５２  ファン
１０１  第一の伝熱装置
１０２  第二の伝熱装置
【図１】
2015060846.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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