JPH05168556A - 電子冷却式ポット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】通電により冷却及び加熱の双方が可能な保温容
器乃至ポットを開発すること。 【構成】ペルチェ効果による熱電素子を保温容器或いは
ポットに装着すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【利用分野】本発明は直流電流を流すと温度差を生じて
冷却及び加熱の双方が可能な熱電素子を備えた保温容器
或いはポット（以下単にポットという）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来通電によって水を沸かすヒーターを
組み込んだ加熱型の通称電気ジャーポットがあるが、通
電によって簡易に冷却ができ、しかもコンプレッサーな
どの可動部分がなく、小型で軽量の保温容器或いはポッ
トは現在未だ開発されていない。通常保温容器たとえば
魔法瓶やジャーポットの中を冷却するには広口の魔法瓶
やポットなどに小さな氷を直接入れるか、或いは別途寒
材や氷を袋や他の小さな容器に入れてから前記広口の容
器の中に入れて冷却していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかし従来のごとく
冷却用氷を直接容器の中に入れると水だけを冷却する場
合は氷が溶けて希釈されても問題がないが、容器の中の
被冷却物が、コーヒー、ジュース、薬品等希釈されては
いけないものの場合には溶け出した氷が溶け切るまで無
制限に希釈する大きな欠点がある。また別途袋、小型容
器などに氷や寒材を入れて容器の中に溶け出さないよう
にしたものはその容器の占める体積分だけ保温容器或い
はポットの容量を小さくする欠点がある。

【０００４】本発明は上記従来の欠点を解消して従来の
魔法瓶やジャーポットとほとんど同じ大きさで簡便且つ
メンテナンスフリーのコンプレッサーなどの可動部分の
ない電子冷却式ポットを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題は保温容器又は
ジャーポットにペルチェ効果を利用した熱電素子を設け
ることによって解決される。即ち二つの異なる金属又は
導体を直列に接続して直流電流を流すと一方の接合部は
発熱し、他の一方の接合部は吸熱（冷却）する、所謂ペ
ルチェ効果を利用した熱電素子を用いることを本発明は
基本としている。

【０００６】

【発明の作用並びに構成】以下に本発明を実施した実施
例を図面を用いて説明する。第１の実施例は図１のよう
に従来の電気エアーポットにおいて、水などの内容物を
収納するための中瓶１の外に、外装本体２及び中瓶１を
密嵌するための中栓３、更に上部が開閉できるようにし
た上蓋４がある。上蓋４にはベローズ式のエアポンプ
（図示せず）があり、これを押圧して中瓶１内に空気を
送り込むための押し板５がある。中瓶１内の水６はエア
ポンプの圧縮空気によって押し上げられ通管７を通って
注出口８に至る。９はバンドヒーター、１０は蒸気の通
路、１１は蒸気の出口である。

【０００７】この実施例では上記従来の電気エアポット
の中瓶１の底に熱電素子１３が密着して取り付けられて
いる。取り付けられる熱電素子はペルチェ効果を発揮し
得るものであればよく、特に限定されず従来から知られ
ているものが広く適用でき、その一例として米国マーロ
ックインダストリー社製の製品が例示できる。熱電素子
１３には中瓶１から吸熱した熱を効率よく移動、放熱さ
せるために金属フィン１４を設けるとよい。更にこの放
熱をよりよくするために送風ファン１５をモーター１６
によって駆動し、風が強制的に移動されて通風路１７か
ら排出されるようにしてもよい。

【０００８】このとき仕切板１８を設けて断熱と送風の
効率を一層高めることが好ましい。１９はサーミスタ、
またはサーモスタットなどからなる温度検出素子であ
る。中瓶１と外装本体２との間には断熱材を充填するか
或いは真空断熱層とすることが好ましい。尚２１は冷
却、沸騰などの操作パネルであり、通常設けられている
トランス、整流器、マイコン、制御基板などは図示して
いない。

【０００９】中瓶の水を沸点１００℃に加熱するときや
水の最大比重である４℃近くにまで冷却するときには自
然対流で中瓶の水を撹拌させて中瓶の水の温度を均一化
してもよいが、水が特に美味といわれている温度７℃と
するため或いは他の任意の温度に設定保持するためには
中瓶の水を機械的に強制撹拌する必要がある。

【００１０】第２の実施例は中瓶の水を強制循環せしめ
るようになしたものである。即ち中瓶２２の下部２３に
設置された熱電素子２４によって水２５が冷却され、比
重が大となった水２５は中瓶２２の下方に集まり、ポン
プ２６で通管２７の中を押し上げられ、切り替えバルブ
２８を経て還流口２９から中瓶の上方に放出される（図
中３０）。

【００１１】ポンプ２６は遠心ポンプがよいが、軸流ポ
ンプ、ギャーポンプ、エアーポンプ、チューブポンプそ
の他適宜なものでもよく、また押し上げ式でも吸い上げ
式でも構わない。

【００１２】放出された水３０は還流水となって元の中
瓶２２に戻り、混合されて還流する。この過程ではポン
プ２６は還流ポンプとして機能し、中瓶２２の水は均一
に冷却される。還流ポンプ２６は必要時だけ自動運転す
るようにするとよい。中瓶２２の水を注出口２９に導く
ときはバルブ２８を切り替えればよい。このときポンプ
２６は吐出ポンプとして機能する。３１はサーミスタで
ある。図３にフローシートを示す。図中３２は中瓶、３
３はポンプ、３４は切替バルブである。中瓶２２の中の
水温はサーミスタ３１によって検出され、所定の温度に
均一化されたとき熱電素子への通電及び循環ラインのポ
ンプが停止されるようにするとよい。

【００１３】この第２実施例とは別に循環ポンプと吐出
ポンプを別に設けて別途ラインで操作してもよく、また
注出口を取り外してポットだけのものとしてもよい。

【００１４】本発明は直流電流を流すことによって１段
階で最大−３６℃にまで吸熱して冷却することができる
熱電素子を保温容器やポットなどに設置したもので、そ
の中瓶の底部、即ち中瓶の中の水から奪った熱は金属フ
ィンからファンによって外装本体の外へ強制的に排出さ
れる。

【００１５】このときの中瓶の中の水は中瓶の底が４℃
となるように対流を生じて自然に混合冷却される。中瓶
の水を氷結させないためには底部にある温度検出素子が
４℃以下になったときを検出して熱電素子への通電を操
作するとよい。即ち物性化学定数から水の比重は４℃で
最大（1.00000）となる。ちなみに６℃では 0.99997、
８℃では 0.99988、２℃では 0.99993、０℃では 0.999
87である。

【００１６】この熱電素子は± 0.1℃の温度コントロー
ルができるばかりでなく電流極性、即ち（＋）と（−）
を切り替えるだけで冷却だけでなく加熱もできるが、加
熱については従来からのバンドヒーターなどの方が効率
がよいのでこれを使用することが好ましい。

【００１７】本発明に於いては、ポットの１部が１層の
板状部材でなり、この部材の外面に熱電素子を設ける態
様が包含される。これは通常の魔法瓶のように、真空層
や発泡樹脂などの断熱層を介したガラス或いはステンレ
スの２層構造に対して、１層であるということを意味す
るものである。従って本発明の一層には、熱的に一層で
あって溶接、接着、などで完全に他の熱電部材と接合し
たものや、グリースなどを介して完全密着したものも含
まれるものである。

【００１８】熱電素子を使用するに際しては、ヒートシ
ンク（放熱乃至伝熱板）と組合せて使用するのが常套手
段であり、これにより熱を移動させるものである。従っ
て本発明に於いても常法に従って、ヒートシンクと併用
する態様が当然に包含される。以下にこの点について説
明する。

【００１９】図４に示す如く熱伝素子４０はステンレス
内筒の底部４１に、アルミニウムの充分大きな伝熱板４
２をロー付けする。この伝熱板４２には、ネジ穴４３が
設けられており、放熱板４４をネジ４５でネジ止めする
と同時に、熱電素子４０を有効に設置することができ
る。伝熱板４２或いは放熱板４４の熱電素子４０と接す
る所は、適当な凹部４６を設けることが好ましい。この
凹部により安定した熱電素子の設置と良好な伝熱効果が
発揮される。

【００２０】この際、伝熱板４２と放熱板４４の相互対
向面に、断熱層４７が設けられるときは、特に伝熱板側
に設けることが効果が大きい。特に断熱層４７を伝熱板
４２側に設けることが好ましい。

【００２１】更に使用するネジ４５も、ステンレスなど
熱伝導率の小さいものを使用するとよい。尚、４８は電
源へのリード線であり、４９はフィンである。

【００２２】又他の例としては図５のように、円筒の底
部５０に直接結合ボルト５１をロー付けするか、又は溶
接したものである。底部５０には伝熱板５２、熱電素子
５３、放熱板５４が順にボルト５１、ナット５５によっ
て結合されている。

【００２３】更に他の例は、図６のように、図５に示す
例から伝熱板を除いたもので、底部６０に直接熱電素子
６１を接触させたものである。

【００２４】上記の各例に於いて、底部、伝熱板、熱電
素子、放熱板、などの夫々の部材の接触面には、伝熱効
果を更に良好にするために、シリコングリースやエポキ
シ樹脂などを塗布することが好ましい。この際のエポキ
シ樹脂としては特に限定されず、各種のものが広く使用
出来、またシリコングリースとしても各種のものが使用
出来、その代表例として信越化学工業（株）製の「Ｇ−
７４６」が例示できる。

【００２５】熱伝素子としては、米国マーロックインダ
ストリー社製の熱伝素子が最も代表的であり、本発明に
於いてはこれを一つの例示としてとりあげて、その内筒
底部への取り付け例を示したが、これに限定されるもの
ではない。即ち内筒の他の場所でも、或いは他の取り付
け手段によってもよく、又、熱電素子も単体でなく放熱
板、及び又は伝熱板などと予め組合せて作られたもので
もよい。

【００２６】更に内筒としてもステンレススチールだけ
でなく他の金属、ガラスなどであってもよいことは云う
までもない。断熱板や放熱板も従来から使用されて来た
ものがいずれも使用出来、たとえば前者としてはポリウ
レタンフォーム、後者としては（株）吉川金属製フラッ
ト型「ハイパワー用ヒートシンク１７Ｆ−９８」を例示
出来る。

【００２７】又放熱板からの熱の移動もファン（送風
機）だけに限られるものではなく、熱の移動が可能な手
段であれば良く、たとえば通水等の手段でも良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は電子冷却
式ポットの中瓶の底部にペルチェ効果を利用して、電気
を直接冷熱に変えることができる熱電素子を、装着した
だけの極めて簡単なものであるから、吸収式冷却法のよ
うに、燃焼させるガスが要らず、圧縮式冷却法のように
コンプレッサーなど可動部が全く必要なく、従って保守
点検を必要としないメンテナンスフリーで使用できる。
しかも従来の加熱沸騰型の電気エアーポットと大差ない
大きさ及び重量で、スイッチを切り替えることによって
沸騰させることも冷却させることもできる電子冷却式ポ
ットを提供することができる。

【００２９】また中瓶に液体を入れなくてもよく、精密
にコントロールできる冷凍器や温蔵器としても使用でき
る。

【００３０】また必要に応じて容器上下を転倒させて使
用することができる。また使用する電源は家庭用電源で
もよいが、自動車用などのバッテリなどからでもよい。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【００３２】

【図１】図１は本発明のポットの一具体例を示す断面図
である。

【００３３】

【図２】図２は本発明のポットの一具体例を示す断面図
である。

【００３４】

【図３】図３は水循環のフローシートを示す。

【００３５】

【図４】図４は本発明に於いて熱電素子を装着する際の
装着態様を説明するための説明図である。

【００３６】

【図５】図５は本発明に於いて熱電素子を装着する際の
装着態様を説明するための説明図である。

【００３７】

【図６】図６は本発明に於いて熱電素子を装着する際の
装着態様を説明するための説明図である。

【００３８】

【符号の説明】

１…中瓶 ２…外装本体 ３…中栓 ４…上蓋 ５…押板 ６…水 ７…通管 ８…注出口 ９…バンドヒーター

【００３９】１０…蒸気の通路 １１…蒸気の出口 １２…中瓶の底部 １３…熱電素子 １４…金属フィン １５…送風ファン １６…モーター １７…通風路 １８…仕切板 １９…サーミスタ

【００４０】２０…断熱材 ２１…操作パネル ２２…中瓶 ２３…中瓶の下部 ２４…熱電素子 ２５…水 ２６…ポンプ ２７…通管 ２８…バルブ ２９…還流口

【００４１】３０…水（放出された） ３１…サーミスタ ３２…中瓶 ３３…ポンプ ３４…切替バルブ

【００４２】４０…熱電素子 ４１…内筒（中瓶の底部） ４２…伝熱板 ４３…ネジ穴 ４４…放熱板 ４５…ネジ ４６…凹所 ４７…断熱板 ４８…リード線 ４９…リード線

【００４３】５０…内筒 ５１…ボルト ５２…伝熱板 ５３…熱電素子 ５４…放熱板 ５５…ボルト ６０…底部 ６１…熱電素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ペルチェ効果による熱電素子を保温容器或
   いはポットに装着したことを特徴とする電子冷却式ポッ
   ト。
2. 【請求項２】ポットの一部が１層の板状部材でなり、該
   部材の外面に熱電素子を設けた請求項１に記載の電子冷
   却式ポット。
3. 【請求項３】ポットの下部に通風路を設け、ポットの底
   部に設置したファンからの風が強制通風するようにした
   請求項１に記載の電子冷却式ポット。
4. 【請求項４】ヒーターを更に併設した請求項１に記載の
   電子冷却式ポット。
5. 【請求項５】電動ポンプを設え、中瓶中の液体又は気体
   を強制循環せしめるようになしたことを特徴とする請求
   項１に記載の電子冷却式ポット。