(57)【要約】【課題】  トイレや更衣室等の一回の使用時間が短時間で、不使用時間が随時生じるといった場合に好適に使用でき、設置場所を選ばず、使用者の顔等の局所に有効に冷風を送出することができるスポットクーラーを提供する。【解決手段】  エアを冷却する冷却源としてペルチェ素子１２を使用したスポットクーラーにおいて、前記ペルチェ素子１２の発熱面に蓄熱材１８を接触させて設け、前記ペルチェ素子１２を作動させた際に、ペルチェ素子１２の発熱面で発生する熱を前記蓄熱材１８により吸収してペルチェ素子１２の冷却作用を一定時間にわたって発揮可能としたことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアを冷却する冷却源としてペルチェ素子を使用したスポットクーラーにおいて、
前記ペルチェ素子の発熱面に蓄熱材を接触させて設け、
前記ペルチェ素子を作動させた際に、ペルチェ素子の発熱面で発生する熱を前記蓄熱材により吸収してペルチェ素子の冷却作用を一定時間にわたって発揮可能としたことを特徴とするスポットクーラー。
【請求項２】
スポットクーラーの必要冷却能力を熱量Ｑ、蓄熱材の熱容量をＱmとするとき、Ｑ≦Ｑmとしたことを特徴とする請求項１記載のスポットクーラー。
【請求項３】
前記蓄熱材が、当該スポットクーラー不使用時において、自然対流により放熱可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載のスポットクーラー。
【請求項４】
前記蓄熱材が、当該スポットクーラー不使用時において、送風ファンにより強制的に放熱可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載のスポットクーラー。
【請求項５】
前記蓄熱材が、金属材からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のスポットクーラー。
【請求項６】
前記ペルチェ素子および蓄熱材が、冷却フィンおよび送風ファンとともにケーシング内に内蔵され、
前記ケーシングが鉛直方向に配置される断熱壁により二分され、各室で上下方向にエアが通流可能に設けられるとともに、前記ペルチェ素子が、前記断熱壁を貫通して設けられた収納孔内に収納され、
前記断熱壁によって二分された一方の室内には前記送風ファンと、前記ペルチェ素子の吸熱面に当接して設けられた冷却フィンが配置され、
他方の室内には前記ペルチェ素子の発熱面に当接して前記蓄熱材が配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のスポットクーラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスポットクーラーに関し、より詳細にはペルチェ素子を使用したスポットクーラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トイレや洗面室、更衣室などのように使用時間が短時間であるような部屋に設置するクーラーとして、局所的に冷房できるようにしたスポットクーラーを使用することが考えられている。特許文献１に記載されているクーラーは、トイレのリムにクーラーを配置したもので、ペルチェ素子の発熱面側を便器のリムに当接させることによってペルチェ素子から発生する熱をリム内の水に放出させるように構成したものである。また、特許文献２には、ペルチェユニットと送風ファンをケーシング内に配置したクーラーをトイレ内の壁面等に取り付けた構成が記載されている。ペルチェユニットはペルチェモジュールと吸熱ヒートシンクおよび放熱ヒートシンクとを備えたもので、送風ファンから送出されたエアが吸熱ヒートシンクによって冷却され、冷気となって送出されるように構成されている。
【特許文献１】特開２００２−３２７９７１号公報
【特許文献２】特開２００２−１３７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ペルチェ素子は吸熱面（冷却面）と発熱面（放熱面面）とを有するもので、ペルチェ素子を利用してクーラーを構成する場合には、発熱面での温度上昇を抑えるようにすることが重要であり、上述したように、従来のスポットクーラー等においては、水冷あるいは対流式によって発熱面側を放熱させる方法が採られている。
しかしながら、ペルチェ素子の発熱面から放熱させる手段として、リムや水タンクといった水周り品を利用する方法は、このような水周り品が利用できる場所でしか利用することができないという問題があり、また、顔や首、頭といった局所的に冷房したい部位に効果的に冷気が届かないといった問題がある。また、送風ファンを用いて対流式により放熱させる方法の場合には、クーラーのサイズが大きくなってしまったり、コストアップになるという問題がある。
【０００４】
なお、トイレや更衣室を使用する場合の使用時間は短時間であり、このような場合に長時間冷風を維持する必要はない。また、使用者に向けて限られた範囲に冷風を送出させる場合は、大がかりな装置は不要であり、小型に形成することによって局所的に効果的に冷風を送出することが可能である。
【０００５】
本発明は、このようなトイレや更衣室を使用するような場合で、短時間の使用に好適に使用することができるとともに、設置場所を選ばず、使用者の顔等の局所に有効に冷風を送出することができるスポットクーラーを提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、エアを冷却する冷却源としてペルチェ素子を使用したスポットクーラーにおいて、前記ペルチェ素子の発熱面に蓄熱材を接触させて設け、前記ペルチェ素子を作動させた際に、ペルチェ素子の発熱面で発生する熱を前記蓄熱材により吸収してペルチェ素子の冷却作用を一定時間にわたって発揮可能としたことを特徴とする。
【０００７】
また、スポットクーラーの必要冷却能力を熱量Ｑ、蓄熱材の熱容量をＱmとするとき、Ｑ≦Ｑmとしたことを特徴とする。また、前記蓄熱材が、当該スポットクーラー不使用時において、自然対流により放熱可能に設けられていることを特徴とする。これによって、トイレ等の不使用時間帯を利用して蓄熱材を放熱させることができ、省エネルギーとして蓄熱材を有効利用することが可能となる。
【０００８】
また、前記蓄熱材が、当該スポットクーラー不使用時において、送風ファンにより強制的に放熱可能に設けられていることにより、蓄熱材を好適に放熱させることができ、スポットクーラーを繰り返して頻繁に利用するといった場合に有効利用することができる。
また、前記蓄熱材が、金属材からなることにより、蓄熱材の吸熱作用が効果的に発揮され、ペルチェ素子の冷却作用を有効に発揮させることが可能となる。
【０００９】
また、前記ペルチェ素子および蓄熱材が、冷却フィンおよび送風ファンとともにケーシング内に内蔵され、前記ケーシングが鉛直方向に配置される断熱壁により二分され、各室で上下方向にエアが通流可能に設けられるとともに、前記ペルチェ素子が、前記断熱壁を貫通して設けられた収納孔内に収納され、前記断熱壁によって二分された一方の室内には前記送風ファンと、前記ペルチェ素子の吸熱面に当接して設けられた冷却フィンが配置され、他方の室内には前記ペルチェ素子の発熱面に当接して前記蓄熱材が配置されていることを特徴とする。このような構成とすることで、スポットクーラーをコンパクトに構成して、かつ好適なクーラー作用が発揮される使いやすい製品として提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ペルチェ素子の発熱面に蓄熱材を取り付ける構成としたことにより、蓄熱材の作用によってペルチェ素子の冷却作用を有効に発揮させることができ、トイレ等の１回の使用時間が短時間で、不使用時間が随時発生するような場所に好適に利用できるスポットクーラーとして提供することが可能になる。また、蓄熱材を取り付けるという簡易な構成によってクーラーが構成されることによってスポットクーラーの小型化、薄型化が可能となり、局所的に必要とする個所に好適に冷風を送出させるように取り付けるといったことが容易に可能になり、設置場所が制約されず、適宜場所に設置することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１および図２は、本発明に係るスポットクーラーの一実施形態の内部構成を示す側面断面図および正面断面図である。本実施形態のスポットクーラーは、箱形に形成したケーシング１０の内部に、ペルチェ素子１２、冷却フィン１４、送風ファン１６および蓄熱材１８等を配置してなるものである。
【００１２】
図１に示すように、ケーシング１０の内部にはケーシング１０を前後方向（厚さ方向）に仕切る断熱壁２０が設けられている。この断熱壁２０はケーシング１０を前後方向に二分し、断熱壁２０によって仕切られた前方室Ａと後方室Ｂとの間でのエアの流通を遮断するとともに、熱的にも前方室Ａと後方室Ｂとを遮断するように設けられている。
【００１３】
断熱壁２０によって仕切られたケーシング１０の前方室Ａには、その上部に送風ファン１６が配置され、送風ファン１６の下方に冷却フィン１４が配置されている。１７は送風ファン１６と冷却フィン１４との間を連絡するダクトである。送風ファン１６はケーシング１０の正面の上部に設けられたエア導入口１５から取り込んだエアを、送風ファン１６の下方に配置された冷却フィン１４に向けて送出する作用をなす。エア導入口１５は送風ファン１６と対向する位置に設けられている。送風ファン１６にはシロッコファン等の適宜送風装置が用いられる。
【００１４】
ケーシング１０の正面の下部には冷却フィン１４を通過したエアを送出する送風口１１が設けられている。本実施形態においては、左右方向に細長に送風口１１が設けられている。こうして、ケーシング１０の前方室Ａにおいてエア導入口１５から取り込まれたエアは、送風ファン１６からダクト１７によって冷却フィン１４に導かれ、冷却フィン１４を通過した後、送風口１１からケーシング１０の外部に送出される。
【００１５】
冷却フィン１４は送風ファン１６によってケーシング１０内に導入されたエアと熱交換してエアを冷却させる作用をなすためのものであり、エアと効率的に熱交換できるようにエアとの接触面積を広くとることができるフィン形状に形成されている。冷却フィン１４の形態としては、ペルチェ素子１２に当接する側に板状に形成した熱伝導性の良好なベース板を設け、このベース板上に多数個のフィンを連結して、ペルチェ素子１２とフィンとの熱伝導を効率的にするとともに、エアとフィンとの熱交換が効果的になされるようにすることもできる。
【００１６】
一方、ケーシング１０の後方室Ｂについては、断熱壁２０を挟んで冷却フィン１４と対向する位置に蓄熱材１８が配置され、ケーシング１０の下面に設けられた下部開口部２２からエアが流入し、ケーシング１０の上面に設けられた上部開口部２４からエアが排出されるように構成されている。なお、下部開口部２２はケーシング１０の下面で断熱壁２０によって仕切られた後半部で開口するように設けられ、上部開口部２４はケーシング１０の上面で断熱壁２０によって仕切られた後半部で開口するように設けられている。これによって、ケーシング１０の下面は下部開口部２２のみが開口し、ケーシング１０の上面では上部開口部２４のみが開口する。
【００１７】
本実施形態においてはペルチェ素子１２は、図２に示すように、所定間隔をおいて並列に２個配置され、ペルチェ素子１２の平面寸法に合わせて断熱壁２０を貫通して設けた２つの収納孔内に各々収納されている。ペルチェ素子１２は前方室Ａに面する側が吸熱面、後方室Ｂに面する側が発熱面となるように通電方向を制御して使用される。ペルチェ素子１２の吸熱面には冷却フィン１４を当接させて配置し、ペルチェ素子１２の発熱面には蓄熱材１８を当接（面接触）させて配置する。これによって、ペルチェ素子１２から冷却フィン１４および蓄熱材１８へ効果的に熱伝導させることができる。
【００１８】
ペルチェ素子１２および送風ファン１６は家庭用電源に接続され、電源スイッチをＯＮ−ＯＦＦすることによってペルチェ素子１２と送風ファン１６がＯＮ−ＯＦＦ制御される。ペルチェ素子１２は電源ＯＮとなることによって吸熱面側が冷却され、発熱面側で発熱する。なお、電源スイッチを使用時にＯＮ−ＯＦＦ操作するかわりに、使用者を自動的に検知するセンサを設けておき、トイレ等を使用者が使用している際に、ペルチェ素子１２および送風ファン１６が作動するように設定することも可能である。
【００１９】
図３に蓄熱材１８の斜視図を示す。蓄熱材１８はペルチェ素子１２の発熱面が面接触する部位が板状の蓄熱ベース１８ａに形成され、蓄熱ベース１８ａに複数枚の放熱フィン１８ｂが立設されている。放熱フィン１８ｂは横方向に所定間隔をあけ、長手方向をケーシング１０の上下方向に向けて蓄熱ベース１８ａに取り付けられている。これによってケーシング１０の後方室Ｂ内で、ケーシング１０の下方から上方に向けてエアが通流可能となり、蓄熱材１８とエアとが好適に熱交換できるようになっている。
【００２０】
蓄熱材１８はペルチェ素子１２の発熱面から放熱される熱を蓄熱し、ペルチェ素子１２の発熱面の温度上昇を抑える作用をなすものであり、これによってペルチェ素子１２による冷却作用を発揮させるものである。したがって、ペルチェ素子１２を駆動して冷風を発生させる所要の時間にわたって必要な熱量を蓄熱できる熱容量を備えている必要がある。ペルチェ素子１２を駆動して、一定時間にわたって冷風を発生させるに必要な冷却能力を熱量Ｑとすると、蓄熱材１８の熱容量Ｑmは、Ｑ≦Ｑmでなければならない。蓄熱材１８の材質等はとくに限定されるものではないが、所要の熱容量を有していること、ペルチェ素子１２から熱を効果的に吸収するヒートシンクとしての作用を有している必要がある。
【００２１】
続いて、本実施形態のスポットクーラーの作用について説明する。まず、電源スイッチをＯＮにすると、送風ファン１６が回転開始し、エア導入口１５からケーシング１０の前方室Ａにエアが導入され、エアは冷却フィン１４が配置されている領域を通過して送風口１１から送出される。ペルチェ素子１２は冷却フィン１４が当接している面側が吸熱面となっているから、ペルチェ素子１２が作動することによって、ペルチェ素子１２の吸熱面が冷却され、ペルチェ素子１２からの熱伝導によって冷却フィン１４が冷却される。エアは冷却フィン１４を通過する際に冷却フィン１４と熱交換して冷却され、冷気となって送風口１１から送出される。
【００２２】
一方、蓄熱材１８に接触しているペルチェ素子１２の発熱面が発熱し、蓄熱材１８に熱が吸収されて発熱面の温度上昇が抑えられる。ペルチェ素子１２の発熱面の温度上昇が抑えられることによってペルチェ素子１２の吸熱面における冷却作用が有効に作用し、ケーシング１０の前方室Ａ内を通流するエアが冷却され、送風口１１から冷気が送出され、クーラー作用がなされる。
【００２３】
ケーシング１０は断熱壁２０により冷却フィン１４が配置されている側（前方室Ａ）と蓄熱材１８が配置されている側（後方室Ｂ）とは熱的に遮断されて隔離されているから、冷気と暖気とが相互作用することはない。
蓄熱材１８の熱容量をＱmとすると、蓄熱材１８が吸収できる最大の熱容量Ｑmに達するまではエアを冷却することができ、クーラー作用を奏することができる。
【００２４】
蓄熱材１８を金属、たとえばアルミニウム等の熱伝導の良好な材料を用いて製作した場合は、ペルチェ素子１２から蓄熱材１８への熱伝導が良好になることから、ペルチェ素子１２の発熱面で発生する熱を急速に蓄熱材１８中で拡散させて吸収させることができる。これによってペルチェ素子１２の発熱面における温度上昇を効果的に抑えることができ、ペルチェ素子１２による冷却作用を有効に発揮させることができる。蓄熱材１８に吸熱させていくと、蓄熱材１８自体の温度が上昇し、蓄熱材１８によるヒートシンクの作用は減退していくが、蓄熱材１８を使用して吸熱させる方法はペルチェ素子１２を作動開始した際における蓄熱材１８による吸熱作用はきわめて有効であり、したがって短時間内の使用においてはペルチェ素子１２による冷却作用を有効に発揮させることが可能となるという特徴がある。
【００２５】
蓄熱材１８の温度が室温よりも高温になると、自然対流によって蓄熱材１８から放熱が生じる。図１では、蓄熱材１８が高温になるとケーシング１０内で上方に向けて自然対流が生じることを示している。蓄熱材１８によって温められたエアはケーシング１０内で上方に向けて移動し、これとともに下部開口部２２からケーシング１０内にエアが進入し、上部開口部２４からエアが排出されるエア流が生じる。こうして、本実施形態のスポットクーラーでは自然対流によって蓄熱材１８が放熱されることになる。トイレや更衣室といった１回の使用時間が短時間で、不使用時間が随時発生するような場合には、不使用時間を利用して蓄熱材１８を放熱させることが可能であり、蓄熱材１８を利用したスポットクーラーはこのように間欠的に作動させる場合に有効に利用することができる。
【００２６】
本実施形態においては、ペルチェ素子１２の発熱面側については強制的に空冷したり水冷したりしないから、水周りに設置するといった必要がなく、設置場所を選ばないという利点がある。また、トイレや更衣室といった、使用時間が短時間で、間欠的に使用するような場合には、蓄熱材１８による蓄熱作用を有効に利用することができ、不使用時間帯を有効利用することができる。なお、間欠的にスポットクーラーを使用する場合であっても、頻繁に繰り返して使用するといったような場合には、スポットクーラーがＯＦＦの際に、送風ファン１６のエア流を蓄熱材１８に送出させて、蓄熱材１８を強制的に冷却するように構成することも可能である。この場合は、強制冷却を使用することになるが、送風ファン１６を共用でき、装置構成を大きく変更せずに構成できるという利点がある。
【００２７】
本実施形態のスポットクーラーは、図１に示したように、ケーシング１０の上部に送風ファン１６を配置し、ケーシング１０の下部に冷却フィン１４と蓄熱材１８とを配置したことにより、装置全体をコンパクトに構成している。ケーシング１０の下部で、断熱壁２０がケーシング１０の内部空間を前後に二分するようにしているのは、冷却フィン１４と蓄熱材１８を配置するスペースを略等しくして、冷却作用と蓄熱作用とが効果的に発揮されるようにしたものである。ケーシング１０の上部側で断熱壁２０を屈曲形状とし、送風ファン１６を配置するスペースを広く確保しているのは、送風ファン１６の設置スペースを広く確保して送風量を確保できるようにする一方、後方室Ｂでの自然対流は強制的なエア流に比較して緩やかに発生するから、広い流路を確保する必要がないからである。
【００２８】
こうして、本実施形態のスポットクーラーは小型で薄型に形成することが可能となり、省スペース化が可能となっている。これによって、トイレ等の狭い室内にも容易に取り付けることが可能であり、顔の近くに送風口１１が配置されるように設置するといったことが容易に可能になる。このように必要な個所に局所的に冷風を送出させることが容易に可能になることから、スポットクーラーとしての機能を備え、使いやすい商品として提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】スポットクーラーの一実施形態の内部構成を示す側面断面図である。
【図２】スポットクーラーの一実施形態の内部構成を示す正面断面図である。
【図３】蓄熱材の斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ケーシング
１１  送風口
１２  ペルチェ素子
１４  冷却フィン
１５  エア導入口
１６  送風ファン
１７  ダクト
１８  蓄熱材
１８ａ  蓄熱ベース体
１８ｂ  放熱フィン
２０  断熱壁
２２  下部開口部
２２  上部開口部
２４  上部開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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