熱電型飲用装置及び熱電ヒートポンプ
【課題】熱電型飲用装置及び熱電ヒートポンプの提供。
【解決手段】熱電型飲用装置は、供給パイプ、冷端利得回路、熱端利得回路、導出パイプ、熱電ヒートポンプを備え、熱電ヒートポンプは、熱電チップと当該熱電チップの冷端側に貼着され、内部にクーリング流路が設けられたクーリングユニットと、当該熱電チップの熱端側に貼着され、内部にヒーティング流路が設けられたヒーティングユニットとを備える。供給パイプは、流体をクーリング流路及びヒーティング流路に導入し、冷端利得回路及び熱端利得回路は、クーリング流路及びヒーティング流路における流体が循環して流れるようにし、それにより、熱電チップの冷端側及び熱端側がクーリング流路及びヒーティング流路を介して流体に対してクーリング動作及びヒーティング動作を行い、導出パイプは、冷端利得回路及び熱端利得回路からクーリング動作及び／又はヒーティング動作が行われた流体を導出する。
【解決手段】熱電型飲用装置は、供給パイプ、冷端利得回路、熱端利得回路、導出パイプ、熱電ヒートポンプを備え、熱電ヒートポンプは、熱電チップと当該熱電チップの冷端側に貼着され、内部にクーリング流路が設けられたクーリングユニットと、当該熱電チップの熱端側に貼着され、内部にヒーティング流路が設けられたヒーティングユニットとを備える。供給パイプは、流体をクーリング流路及びヒーティング流路に導入し、冷端利得回路及び熱端利得回路は、クーリング流路及びヒーティング流路における流体が循環して流れるようにし、それにより、熱電チップの冷端側及び熱端側がクーリング流路及びヒーティング流路を介して流体に対してクーリング動作及びヒーティング動作を行い、導出パイプは、冷端利得回路及び熱端利得回路からクーリング動作及び／又はヒーティング動作が行われた流体を導出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電型飲用装置及び熱電ヒートポンプに関し、より詳しくは、流路構造が内蔵されたクーリングユニット及びヒーティングユニットを有する熱電型飲用装置及び熱電ヒートポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の給水機は、温水／熱水型及び冷水／温水／熱水型の２つのタイプに分けられ、その作動原理は、給水機内の熱水タンクに対して直接加熱又は間接過熱によるヒーティングを行うことにより必要とする熱水を獲得するとともに、給水機内の冷水タンクに対して圧縮機によるクーリング動作を行うことにより必要とする冷水を獲得するものである。温水の生成については、熱水と冷水とを混合させる方法が多く採用されている。
【０００３】
例えば、台湾特許第Ｉ２９４５１０号（特許文献１）の図１及び図２に、熱水タンク内に設けられた電熱管を介して直接加熱を行うことにより必要とする熱水を獲得し、熱水タンク外に設けられた電熱片を介して間接加熱を行うことにより必要とする熱水を獲得する技術が開示されている。また、例えば台湾実用新案登録第Ｍ２８５６８０号（特許文献２）の図２に、冷水タンクに接続された圧縮機を介して必要とする冷水を獲得する技術が開示されている。しかしながら、電熱管や電熱片による直接加熱又は間接加熱を行う方法では、加熱面積が単一点又は局所に制限され、ヒーティング効率が向上できない問題があった。また、圧縮機によるクーリング動作を行うように構成することは、給水機全体の体積が膨大になりすぎる直接の主因となるのみならず、また間接的にも冷媒汚染、過剰に高い電力消費量といった深刻な問題を引き起こしている。
【０００４】
近年、機械動作を行うことなく電子を遷移させるだけでクーリング動作又はヒーティング動作を行うことができる熱電チップ技術がますます高度化しているため、熱電チップによる給水機のクーリング動作又はヒーティング動作を行う構成は、市場において重要な位置を占めるようになっている。図１は、熱電チップによるクーリング動作を行う給水機１を示す。図１に示すように、熱電チップ１０の冷端側１０ｃは、冷水タンク１１に貼着され、冷水タンク１１内の流体に対してクーリング動作を行い、熱電チップ１０の熱端側１０ｈには、対応する放熱フィン１２及びファン１３が設けられ、放熱フィン１２とファン１３との交互作用により熱電チップ１０の熱端側１０ｈで生成された熱エネルギーを導出する。
【０００５】
通常、熱電チップによるクーリング動作又はヒーティング動作を行うように構成された給水機は、給水機の作動が安定するとともに保守の必要が少ない利点を有するが、図１に示す技術内容では、放熱フィン１２及びファン１３によって熱端側１０ｈの熱エネルギーを奪う方法は、貴重な熱エネルギーが浪費されるのみならず、同様に、給水機全体の体積が過剰に膨大となり、ファン１３が実際に作動している場合に発生した振動及び騒音により、ユーザの不快感や不便が増大する欠点があった。さらに、熱電チップの冷／熱端側を水タンクに貼着させるクーリング／ヒーティングの方法は、効果が低く、且つ温度の伝達速度が遅すぎる問題があった。したがって、現在、熱電チップによるクーリング動作又はヒーティング動作を行うように構成された給水機には、なお上述した解決すべき課題が残されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】台湾特許第Ｉ２９４５１０号
【特許文献２】台湾実用新案登録第Ｍ２８５６８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来技術の欠点に鑑みて、本発明は、好ましいクーリング、ヒーティング効率を有する熱電型飲用装置及び熱電ヒートポンプを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、圧縮機によるクーリング動作を行う必要がない熱電型飲用装置及び熱電ヒートポンプを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、ファンや放熱フィンを使用することなく、熱電チップに対して放熱を行う熱電型飲用装置及び熱電ヒートポンプ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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は、熱エネルギーを吸収するための冷端側と熱エネルギーを放出するための熱端側とを有する熱電チップと、前記熱電チップの冷端側に貼着され、内部に流体が流れるためのクーリング流路が設けられたクーリングユニットと、前記熱電チップの熱端側に貼着され、内部に流体が流れるためのヒーティング流路が設けられたヒーティングユニットと、を備え、前記熱電チップの冷端面及び熱端側は、前記クーリングユニットのクーリング流路及び前記ヒーティングユニットのヒーティング流路を介して前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路における流体に対してそれぞれクーリング動作及びヒーティング動作を行うことを特徴とする熱電ヒートポンプを提供する。
【００１１】
また、本発明は、熱エネルギーを吸収するための冷端側と熱エネルギーを放出するための熱端側とを有する熱電チップと、前記熱電チップの冷端側に貼着され、内部にクーリング流路が設けられたクーリングユニットと、前記熱電チップの熱端側に貼着され、内部にヒーティング流路が設けられたヒーティングユニットとを備える熱電ヒートポンプと、流体を前記クーリングユニットのクーリング流路及び前記ヒーティングユニットのヒーティング流路にそれぞれ導入するための供給パイプと、前記クーリングユニットに接続され、前記供給パイプを介して前記クーリング流路に導入された流体が循環して流れるようにし、前記熱電チップの冷端側が前記クーリングユニットにより前記クーリング流路に循環して流れる流体に対してクーリング動作を加速して行うようにするための冷端利得回路と、前記ヒーティングユニットに接続され、前記供給パイプを介して前記ヒーティング流路に導入された流体が循環して流れるようにし、前記熱電チップの熱端側が前記ヒーティングユニットにより前記ヒーティング流路に循環して流れる流体に対してヒーティング動作を加速して行うようにするための熱端利得回路と、前記冷端利得回路及び前記熱端利得回路に接続され、前記冷端利得回路及び前記熱端利得回路からクーリング動作及び／又はヒーティング動作が行われた流体をそれぞれ導出するための導出パイプと、を備えることを特徴とする熱電型飲用装置を提供する。
【００１２】
本発明の一実施形態において、前記熱電ヒートポンプは、冷端側及び熱端側を有する複数の熱電チップと、互いに直列又は並列に接続された複数のクーリングユニット及びヒーティングユニットと、を備え、前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、それぞれＵ形非同一側単方向流路式構造、Ｕ形同一側単方向流路式構造、螺旋単方向流路式構造、螺旋二方向流路式構造、又はＵ形非同一側二方向流路式構造であってもよい。
【００１３】
従来の技術と比較すると、本発明に係る熱電型飲用装置は、熱電チップと、クーリング流路と、ヒーティング流路と、冷端利得回路と、熱端利得回路とを組み合わせるとともにクーリング流路及びヒーティング流路における流体に対してクーリング動作及びヒーティング動作を十分に行うため、好ましいクーリング効率及びヒーティング効率を得ることができるとともに、エネルギーの消費を回避することができる。さらに、本発明に係る熱電型飲用装置は、圧縮機、ファン、放熱フィン等の機械部材を設置する必要がないため、装置全体の体積を低減するとともに、さらに冷媒汚染及び過剰に高い電力消費量といった深刻な問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】熱電チップを利用してクーリング動作を行う従来の給水機の模式図を示す。
【図２】本発明に係る熱電型飲用装置の構成模式図を示す。
【図３Ａ】Ｕ形非同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプの分解模式図を示す。
【図３Ｂ】Ｕ形非同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプの組み合わせ模式図を示す。
【図３Ｃ】図３Ｂの切断面Ａでの断面模式図を示す。
【図３Ｄ】直列に接続された複数のＵ形非同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプの立体模式図を示す。
【図４Ａ】Ｕ形同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプの分解模式図を示す。
【図４Ｂ】Ｕ形同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプの組み合わせ模式図を示す。
【図４Ｃ】図４Ｂの切断面Ａでの断面模式図を示す。
【図４Ｄ】直列に接続された複数のＵ形同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプの立体模式図を示す。
【図５Ａ】螺旋単方向流路式の熱電ヒートポンプの分解模式図を示す。
【図５Ｂ】螺旋単方向流路式の熱電ヒートポンプの組み合わせ模式図を示す。
【図５Ｃ】図５Ｂの切断面Ａでの断面模式図を示す。
【図６Ａ】螺旋二方向流路式の熱電ヒートポンプの分解模式図を示す。
【図６Ｂ】螺旋二方向流路式の熱電ヒートポンプの組み合わせ模式図を示す。
【図６Ｃ】図６Ｂの切断面Ａでの断面模式図を示す。
【図７Ａ】Ｕ形非同一側二方向流路式の熱電ヒートポンプの分解模式図を示す。
【図７Ｂ】Ｕ形非同一側二方向流路式の熱電ヒートポンプの組み合わせ模式図を示す。
【図７Ｃ】図７Ｂの切断面Ａでの断面模式図を示す。
【図７Ｄ】並列に接続された複数のＵ形非同一側二方向流路式の熱電ヒートポンプの立体模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、特定の具体的な実施例を用いて本発明の実施形態を説明する。この技術分野に精通した者は、本明細書に記載する内容によって簡単に本発明の利点や効果が理解できる。本発明は、その他の異なる形態によって施行や応用を加えることが可能であることはいうまでもない。
【００１６】
図２は、本発明に係る熱電型飲用装置の構成模式図を示す。図２に示すように、熱電型飲用装置２は、熱電ヒートポンプ２０と、供給パイプ２１と、冷端利得回路２２と、熱端利得回路２３と、導出パイプ２４とを備える。
【００１７】
熱電ヒートポンプ２０は、熱電チップ２００と、クーリングユニット２０１と、ヒーティングユニット２０２とを備え、熱電チップ２００は、熱エネルギーを吸収するための冷端側２００ｃと熱エネルギーを放出するための熱端側２００ｈとを有し、クーリングユニット２０１は、熱電チップ２００の冷端側２００ｃに貼着され（貼り付けられ、取り付けられ）、流体が流れるためのクーリング流路が内蔵され、ヒーティングユニット２０２は、熱電チップ２００の熱端側２００ｈに貼着され（貼り付けられ、取り付けられ）、流体が流れるためのヒーティング流路が内蔵されている。具体的には、熱電チップ２００は、キャリアが流れた際に同時に熱エネルギーが奪われる原理を利用して、熱エネルギーを冷端側２００ｃにより吸収し、さらに冷端側２００ｃによって吸収された熱エネルギーを熱端側２００ｈにより放出し、これによって同時にクーリング動作及びヒーティング動作を行うことで、エネルギー係数（ｅｎｅｒｇｙ ｆａｃｔｏｒ、ＥＦ）を向上させ、電力消費の節約を達成することができる。クーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２は、一体的に形成されるものであってもよく、組み付けパッケージ化されてなるものであってもよい。クーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２は、流体がその中に流れるように、それぞれＵ形非同一側単方向流路式構造、Ｕ形同一側単方向流路式構造、螺旋単方向流路式構造、螺旋二方向流路式構造、又はＵ形非同一側二方向流路式構造に形成されたクーリング流路及びヒーティング流路が内部に設けられる。クーリング流路及びヒーティング流路の構成の詳細については後述する。
【００１８】
供給パイプ２１は、流体を熱電ヒートポンプ２０のクーリングユニット２０１のクーリング流路及びヒーティングユニット２０２のヒーティング流路にそれぞれ導入し、クーリングユニット２０１を通った冷水が冷水タンク２２２に、ヒーティングユニット２０２を通った熱水が熱水タンク２３２にそれぞれ流れるようにするためのものである。この実施形態において、供給パイプ２１は、入口弁２１０ｃ、２１０ｈ及び逆止弁２１１ｃ、２１１ｈを選択的に備えてもよい。ここで、入口弁２１０ｃは、流体をクーリングユニット２０１のクーリング流路に対して導入することを開始又は停止するためのものであり、入口弁２１０ｈは、流体をヒーティングユニット２０２のヒーティング流路に対して導入することを開始又は停止するためのものであり、逆止弁２１１ｃは、供給パイプ２１を介してクーリングユニット２０１のクーリング流路に導入された流体が逆流することを防止するためのものであり、逆止弁２１１ｈは、供給パイプ２１を介してヒーティングユニット２０２のヒーティング流路に導入された流体が逆流することを防止するためのものである。
【００１９】
冷端利得回路２２は、一端がクーリングユニット２０１に接続され、他端が冷水タンク２２２に接続されることにより、供給パイプ２１からクーリング流路に導入された流体が循環して流れるようにするためのものである。熱電チップ２００の冷端側２００ｃは、クーリングユニット２０１に内蔵されたクーリング流路によりクーリング流路に循環して流れる流体に対してクーリング動作を行う。この実施形態において、冷端利得回路２２は、クーリング流路における流体が循環して流れることを開始又は停止するための冷端制御弁２２０と、クーリング流路における流体が循環して流れる効率を高めるとともにクーリング動作が行われた流体を冷水タンク２２２に加速して蓄積するための冷端加圧ポンプ２２１とを選択的に備えてもよい。冷水タンク２２２内の冷水温度が設定温度である８℃以下になった場合は、冷端加圧ポンプ２２１が運転を停止し、冷端制御弁２２０が閉じる。冷水タンク２２２には冷水を出すためのスイッチ（図示せず）が設けられてもよい。好ましい保存効果を達成するために、冷水タンク２２２には温度を保持するための保温層（図示せず）が被覆されてもよい。
【００２０】
熱端利得回路２３は、一端がヒーティングユニット２０２に接続され、他端が熱水タンク２３２に接続されることにより、供給パイプ２１からヒーティング流路に導入された流体が循環して流れるようにするためのものである。熱電チップ２００の熱端側２００ｈは、ヒーティングユニット２０２に内蔵されたヒーティング流路によりヒーティング流路に循環すて流れる流体に対してヒーティング動作を行う。この実施形態において、熱端利得回路２３は、ヒーティング流路における流体が循環して流れることを開始又は停止するための熱端制御弁２３０と、ヒーティング流路における流体が循環して流れる効率を高めるとともにヒーティング動作が行われた流体を熱水タンク２３２に加速して蓄積するための熱端加圧ポンプ２３１とを選択的に備えてもよい。熱水タンク２３２内の熱水温度が設定温度である８５℃以上になった場合は、熱端加圧ポンプ２３１が運転を停止し、熱端制御弁２３０が閉じる。熱水タンク２３２には同様に熱水を出すためのスイッチ（図示せず）が設けられてもよい。同様に、好ましい保存効果を達成するために、熱水タンク２３２には温度を保持するための保温層（図示せず）が被覆されてもよい。
【００２１】
導出パイプ２４は、冷端利得回路２２及び熱端利得回路２３に接続され、冷端利得回路２２及び熱端利得回路２３からクーリング動作及び／又はヒーティング動作が行われた流体をそれぞれ導出する。この実施形態において、導出パイプは、出口弁２４０と流量制御弁２４１ｃ、２４１ｈとを選択的に備えてもよい。ここで、出口弁２４０は、冷端利得回路２２及び熱端利得回路２３からのクーリング動作及び／又はヒーティング動作が行われた流体の導出を開始又は停止するためのものであり、流量制御弁２４１ｃは、導出パイプ２４が冷端利得回路２２から導出する流量を制御するためのものであり、流量制御弁２４１ｈは、導出パイプ２４が熱端利得回路２３から導出する流量を制御するためのものである。この場合、冷端制御弁２２０及び熱端制御弁２３０は閉じ、冷端加圧ポンプ２２１及び熱端加圧ポンプ２３１は運転する。しかしながら、流体を重力作用により冷水タンク２２２及び熱水タンク２３２から直接流出させてもよい。このパイプは、図示しないが、加圧ポンプを設ける必要がない。
【００２２】
具体的に実施する場合、供給パイプ２１が水道水源に接続されると、所定の容量の水道水が供給パイプ２１を介してクーリングユニット２０１のクーリング流路及びヒーティングユニット２０２のヒーティング流路にそれぞれ導入された後、熱電型飲用装置２は、制御器（図示せず）により熱電チップ２００をイネーブルさせるとともに、冷端利得回路２２及び熱端利得回路２３を同期的に駆動させることにより、供給パイプ２１からクーリング流路及びヒーティング流路に導入された水道水が循環して流れ始める。熱電チップ２００は、イネーブルされた後、冷端側２００ｃから熱エネルギーを吸収するとともに熱端側２００ｈから熱エネルギーを放出する。したがって、熱電チップ２００は、クーリング流路及びヒーティング流路と組合せることでクーリング流路及びヒーティング流路に流れる水道水に対する温度降下作用及び温度上昇作用を行うことができる。クーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２にはクーリング流路及びヒーティング流路が内蔵されているため、クーリングユニット２０１における水道水に作用する温度降下時間及び面積を高めるとともに、ヒーティングユニット２０２における水道水に作用する温度上昇時間及び面積を高めることができ、所定のクーリング動作及びヒーティング動作を効率よく完了することができる。
【００２３】
熱電型飲用装置２が検知器（図示せず）によりクーリング動作及びヒーティング動作が所定の要求を満たしていることを検知した場合、即ち、クーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２における水道水が所定の温度の冷水及び熱水に達した後、熱電型飲用装置２は、所定の温度に達した冷水及び熱水を冷水タンク２２２及び熱水タンク２３２にそれぞれ蓄積することができる。この後、ユーザが冷水、熱水又は温水を使用したい場合、熱電型飲用装置２は、ユーザが使用できるように、制御器によって導出パイプ２４が、冷水タンク２２２及び熱水タンク２３２から冷水及び熱水を導出するよう制御し、又は、所定の割合の冷水及び熱水を冷水タンク２２２及び熱水タンク２３２から導出して適当な温度の温水として混合するように制御する。
【００２４】
ここで、注意すべき点は、本発明に係る熱電型飲用装置２は、安全性のより高い飲用水をユーザに提供できるように、関連するＲＯ逆浸透装置及び／又はＵＶ殺菌装置を併せて使用してもよい点である。このＲＯ逆浸透装置及びＵＶ殺菌装置は、供給パイプ２１又は導出パイプ２４に選択的に接続されてもよい。また、異なる設計需要及びコストに応じて、熱電ヒートポンプ２０に含まれる熱電チップ２００の数量、及び熱電ヒートポンプ２０自体の数量を選択的に複数としてもよい。例えば、熱電ヒートポンプ２０に複数の熱電チップ２００を、熱電型飲用装置２に互いに直列又は並列に接続された複数の熱電ヒートポンプ２０を、それぞれ設けてもよい。
【００２５】
本発明に係る熱電型飲用装置２の熱電ヒートポンプ２０の構成をよりよく理解できるように、図２と合わせて図３Ａ乃至図３Ｄを参照して説明する。図３Ａは、Ｕ形非同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ａの分解模式図を、図３Ｂは、Ｕ形非同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ａの組み合わせ模式図を、図３Ｃは、図３Ｂの切断面Ａでの断面模式図を、図３Ｄは、互いに直列に接続されたＵ形非同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ａの立体模式図をそれぞれ示している。
【００２６】
それらの図に示すように、クーリングユニット２０１は、組み付けパッケージ式であり、内部にクーリング流路２０１００が設けられたクーリングベース２０１０と、クーリングガスケット溝２０１０１に設けられ、リーク防止効果を図るためのクーリングシールガスケット２０１１と、クーリングベース２０１０を対応的に被覆するためのクーリングシールカバー２０１２とを備える。ここで、クーリング流路２０１００の幾何形状は、Ｕ形非同一側単方向流路式であり、クーリングシールカバー２０１２及びクーリングベース２０１０は、固定、シール効果を図るために、それぞれ、ネジ２０１２１が穿設されることで、クーリングシールカバー２０１２をクーリングベース２０１０に対応的に固定するとともにクーリングシールガスケット２０１１をクーリングベース２０１０のクーリングガスケット溝２０１０１に固定するための、対応するネジ孔を有する。もちろん、クーリングシールカバー２０１２は、接着又は挟着によりクーリングベース２０１０上に固定してシールされてもよい。
【００２７】
ヒーティングユニット２０２は、クーリングユニット２０１と同じ構成を有してもよい。即ち、ヒーティングユニット２０２は、内部にヒーティング流路（図示せず）が設けられたヒーティングベース２０２０と、ヒーティングベース２０２０におけるヒーティングガスケット溝（図示せず）に設けられたヒーティングシールガスケット（図示せず）と、ヒーティングベース２０２０を対応的に被覆するためのヒーティングシールカバー２０２２とを備え、ヒーティング流路の幾何形状もＵ形非同一側単方向流路式であり、ヒーティングシールカバー２０２２及びヒーティングベース２０２０も、ネジ（図示せず）が穿設されることで、ヒーティングシールカバー２０２２をヒーティングベース２０２０上に固定するとともにヒーティングシールガスケットをヒーティングベース２０２０におけるヒーティングガスケット溝に固定するための、対応するネジ孔（図示せず）を有する。
【００２８】
ここで注意すべき点は、熱電チップ２００をより強固にクーリングユニット２０１とヒーティングユニット２０２との間に挟持固定するために、クーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２の対向面上に、熱電チップ２００の冷端側２００ｃを収容するための冷端収容槽（図示せず）と、熱電チップ２００の熱端側２００ｈを収容するための熱端収容槽２０２０５とをそれぞれ設けてもよい。
【００２９】
したがって、この実施形態において、冷端利得回路２２によってクーリング流路２０１００における流体が流れ始めると、この流体は、角隅箇所近傍の水流入口２０１０３からクーリングユニット２０１に絶え間なく流入するとともに、非同一側単方向流路式のクーリング流路２０１００においてＵ形に流れる形で循環して流れ、さらに水流入口２０１０３に対向する他の一側の角隅箇所に設けられた水流出口２０１０４を介してクーリングユニット２０１から絶え間なく流出する。同様に、熱端利得回路２３によってヒーティング流路における流体が流れ始めると、この流体は、水流入口２０２０３からヒーティングユニット２０２に絶え間なく流入するとともに、Ｕ形非同一側単方向流路式のヒーティング流路に流れ、さらに水流出口２０２０４を介してヒーティングユニット２０２から絶え間なく流出する。この流体の流れ方向は、図３Ｃに示すように、流入口及び流出口が異なる側に位置したＵ形の流れ方向である。
【００３０】
ここで注意すべき点は、段階式のクーリング効果及びヒーティング効果、及びより好ましい処理流量を達成するために、図３Ｄに示すように、設計者は、複数の熱電ヒートポンプ２０ａを設けるとともにそれらを直列に接続させることができる。もちろん、ユーザの異なる実際の必要に応じて、複数の熱電ヒートポンプ２０ａは、互いに並列に接続される態様となるよう自由に配置されてもよい。クーリング流路２０１００及びヒーティング流路における流体は、冷端利得回路２２及び熱端利得回路２３によることなく、その他の駆動装置（図示せず）を使用することにより駆動されてもよい。
【００３１】
再び図２と合わせて図４Ａ乃至図４Ｄを参照すると、図４Ａは、Ｕ形同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｂの分解模式図を、図４Ｂは、Ｕ形同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｂの組み合わせ模式図を、図４Ｃは、図４Ｂの切断面Ａでの断面模式図を、図４Ｄは、互いに直列に接続された複数のＵ形同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｂの立体模式図をそれぞれ示している。
【００３２】
この実施形態と上述したＵ形非同一側単方向流路式の実施形態との最大の相違点は、水流入口と水流出口の配置方法、流体のクーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２における流れ方である。
【００３３】
より詳しくは、この実施形態において、水流入口２０１０３及び水流出口２０１０４は、クーリングユニット２０１における同一側に設けられ、水流入口２０２０３及び水流出口２０２０４は、ヒーティングユニット２０２における同一側に設けられる。流体のクーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２における流れ方は、図４Ｃに示すように、流入口及び流出口が同一側に位置するＵ形流れ方向である。もちろん、段階式のクーリング効果及びヒーティング効果、及びより好ましい処理流量を達成するために、設計者は、複数の熱電ヒートポンプ２０ｂを互いに直列に接続させ、図４Ｄに示す配置に形成してもよい。もちろん、異なる実際の必要に応じて、複数の熱電ヒートポンプ２０ｂを互いに並列に接続された態様となるよう自由に配置することもできる。
【００３４】
次に、図２と合わせて図５Ａ乃至図５Ｃを参照すると、図５Ａは、螺旋単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｃの分解模式図を、図５Ｂは、螺旋単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｃの組み合わせ模式図を、図５Ｃは、図５Ｂの切断面Ａでの断面模式図をそれぞれ示している。
【００３５】
この実施形態と上述したＵ形同一側単方向流路式及びＵ形非同一側単方向流路式の実施形態との最大の相違点は、水流入口及び水流出口の設置方法、及びクーリング流路２０１００とヒーティング流路（図示せず）とが螺旋単方向流路式の構成に形成される点である。
【００３６】
それらの図に示すように、この実施態様においては、クーリングベース２０１０及びヒーティングベース２０２０に水流入口又は水流出口は設けられておらず、クーリングシールカバー２０１２の中央に水流入口２０１２３が設けられるとともにクーリングシールカバー２０１２の周縁近傍箇所に水流出口２０１２４が設けられており、それに対応して、ヒーティングシールカバー２０２２上にも、水流入口（図示せず）及び水流出口（図示せず）が設けられている。
【００３７】
このような水流入口及び水流出口の設置方法では、螺旋単方向流路式のクーリング流路２０１００及びヒーティング流路と組み合わせて構成された場合、クーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２における流体の流れ方が図５Ｃに示す流れ方向になる。即ち、流体が中央箇所に設けられた水流入口からクーリング流路２０１００及びヒーティング流路に流入した直後に螺旋状に流れることにより周縁近傍箇所の水流出口まで流れるとともに、周縁近傍箇所の水流出口から流出する。もちろん、設計者は、異なる実施環境に応じて複数の熱電ヒートポンプ２０ｃを互いに直列又は並列に接続された態様となるよう配置することもできる。
【００３８】
さらに、再び図２と合わせて図６Ａ乃至図６Ｃを参照すると、図６Ａは、螺旋二方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｄの分解模式図を、図６Ｂは、螺旋二方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｄの組み合わせ模式図を、図６Ｃは、図６Ｂに示す切断面Ａでの断面模式図をそれぞれ示している。
【００３９】
本実施形態と前述した螺旋単方向流路式の実施形態との最大の相違点は、水流入口及び水流出口の設置方法、及びクーリング流路２０１００とヒーティング流路（図示せず）とが螺旋二方向流路式の構成に形成される点である。
【００４０】
それらの図に示すように、本実施形態のクーリングシールカバー２０１２の中央箇所には水流入口２０１２３及び水流出口２０１２４が同時に設けられ、これに対応して、ヒーティングシールカバー２０２２の中央箇所にも水流入口（図示せず）及び水流出口（図示せず）が同時に設けられている。クーリングシールカバー２０１２の水流入口２０１２３と水流出口２０１２４とを、又、ヒーティングシールカバー２０２２の水流入口と水流出口とを、それぞれより正確に接続するために、設計者は、クーリングシールカバー２０１２及びヒーティングシールカバー２０２２上に、Ｔ型パイプが内蔵されたクーリングカバー接続部材２０１２５及びヒーティングカバー接続部材（図示せず）を選択的に設けることができる。
【００４１】
このような水流入口及び水流出口の設置方法では、螺旋二方向流路式のクーリング流路２０１００及びヒーティング流路と組み合わせて構成された場合、クーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２における流体の流れ方が図６Ｃに示す流れ方向となる。即ち、流体が中央箇所に設けられた水流入口から流入した直後に螺旋状に流れることによりクーリング流路２０１００及びヒーティング流路を流れ、中央箇所の水流出口まで流れ、中央箇所の水流出口から流出する。もちろん、設計者は、異なる実施環境に応じて複数の熱電ヒートポンプ２０ｄを互いに直列又は並列に接続された態様となるよう配置することもできる。
【００４２】
最後に、再び図２と合わせて図７Ａ乃至図７Ｄを参照すると、図７Ａは、Ｕ形非同一側二方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｅの分解模式図を、図７Ｂは、Ｕ形非同一側二方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｅの組み合わせ模式図を、図７Ｃは、図７Ｂに示す切断面Ａでの断面模式図を、図７Ｄは、互いに並列された複数のＵ形非同一側二方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｅの立体模式図をそれぞれ示している。
【００４３】
ここで注意すべき点は、本実施形態と上述した非同一側単方向流路式の実施形態との最大の相違点は、水流入口及び水流出口が、対向する両側の中央箇所に配置され、クーリング流路２０１００及びヒーティング流路（図示せず）が、非同一側双方向流路式の構造に構成される点である。また、この実施形態においては、４つの熱電チップ２００をさらに配置することにより、効率のより高いクーリング動作及びヒーティング動作を行うことができる。
【００４４】
したがって、流体がクーリングベース２０１０の一側の中央箇所に設けられた水流入口２０１０３、及びヒーティングベース２０２０の一側の中央箇所に設けられた水流入口２０２０３から、クーリングユニット２０１のクーリング流路２０１００及びヒーティングユニット２０２のヒーティング流路にそれぞれ流入された直後に、まず左右に分流し、そしてＵ形状に流れることによりクーリングベース２０１０及びヒーティングベース２０２０の他側の中央箇所にある水流出口（図示せず）までそれぞれ流れ、図７Ｃに示す流れ方向となる。もちろん、より好ましい処理流量を達成するために、設計者は、図７Ｄに示すように、複数の熱電ヒートポンプ２０ｅを互いに並列に接続される態様となるよう配置することもできる。段階式のクーリング効果及びヒーティング効果を達成するために、複数の熱電ヒートポンプ２０ｅは、互いに並列に接続される態様となるよう自由に配置されてもよい。
【００４５】
ここで注意すべき点は、熱電ヒートポンプ２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ）におけるクーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２は、上述した分離式の設計態様のほか、一体に形成される設計態様であってもよい。クーリングユニット２０１のクーリング流路の構成は、配置の自由度を高めるために、対応するヒーティングユニット２０２のヒーティング流路と異なってもよい。
【００４６】
上述のように、本発明に係る熱電型飲用装置は、熱電チップと、クーリング流路と、ヒーティング流路と、冷端利得回路と、熱端利得回路とを組み合わせるとともにクーリング流路及びヒーティング流路における流体に対してクーリング動作及びヒーティング動作を十分に行うため、好ましいクーリング効率及びヒーティング効率を得ることができるとともに、エネルギーの無駄な消費を回避することができる。さらに、本発明に係る熱電型飲用装置は、圧縮機、ファン、放熱フィン等の機械部材を設置する必要がないため、装置全体の体積を低減できるとともに、さらに冷媒汚染及び過剰に高い電力消費量といった深刻な問題を回避することができる。
【００４７】
上記のように、これらの実施形態は本発明の原理および効果・機能を例示的に説明するに過ぎず、本発明は、これらによって限定されるものではない。本発明に係る実質的な技術内容は、特許請求の範囲に定義される。本発明は、この技術分野に精通した者により本発明の主旨を逸脱しない範囲で色々な修正や変更を施すことが可能であり、そうした修正や変更は本発明の特許請求の範囲に入るものである。
【符号の説明】
【００４８】
１ 給水機
１０ 熱電チップ
１０ｃ 冷端側
１０ｈ 熱端側
１１ 冷水タンク
１２ 放熱フィン
１３ ファン
２ 熱電型飲用装置
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ 熱電ヒートポンプ
２００ 熱電チップ
２００ｃ 冷端側
２００ｈ 熱端側
２０１ クーリングユニット
２０１０ クーリングベース
２０１００ クーリング流路
２０１０１ クーリングガスケット溝
２０１１ クーリングシールガスケット
２０１２ クーリングシールカバー
２０２ ヒーティングユニット
２０２０ ヒーティングベース
２０２０５ 熱端収容槽
２０２２ ヒーティングシールカバー
２１ 供給パイプ
２１０ｃ、２１０ｈ 入口弁
２１１ｃ、２１１ｈ 逆止弁
２２ 冷端利得回路
２２０ 冷端制御弁
２２１ 冷端加圧ポンプ
２２２ 冷水タンク
２３ 熱端利得回路
２３０ 熱端制御弁
２３１ 熱端加圧ポンプ
２３２ 熱水タンク
２４ 導出パイプ
２４０ 出口弁
２４１ｃ、２４１ｈ 流量制御弁
２０１２０、２０１０２ ネジ孔
２０１２１ ネジ
２０１０３、２０２０３、２０１２３ 水流入口
２０１０４、２０２０４、２０１２４ 水流出口
２０１２５ クーリングカバー接続部材
Ａ 切断面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電型飲用装置及び熱電ヒートポンプに関し、より詳しくは、流路構造が内蔵されたクーリングユニット及びヒーティングユニットを有する熱電型飲用装置及び熱電ヒートポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の給水機は、温水／熱水型及び冷水／温水／熱水型の２つのタイプに分けられ、その作動原理は、給水機内の熱水タンクに対して直接加熱又は間接過熱によるヒーティングを行うことにより必要とする熱水を獲得するとともに、給水機内の冷水タンクに対して圧縮機によるクーリング動作を行うことにより必要とする冷水を獲得するものである。温水の生成については、熱水と冷水とを混合させる方法が多く採用されている。
【０００３】
例えば、台湾特許第Ｉ２９４５１０号（特許文献１）の図１及び図２に、熱水タンク内に設けられた電熱管を介して直接加熱を行うことにより必要とする熱水を獲得し、熱水タンク外に設けられた電熱片を介して間接加熱を行うことにより必要とする熱水を獲得する技術が開示されている。また、例えば台湾実用新案登録第Ｍ２８５６８０号（特許文献２）の図２に、冷水タンクに接続された圧縮機を介して必要とする冷水を獲得する技術が開示されている。しかしながら、電熱管や電熱片による直接加熱又は間接加熱を行う方法では、加熱面積が単一点又は局所に制限され、ヒーティング効率が向上できない問題があった。また、圧縮機によるクーリング動作を行うように構成することは、給水機全体の体積が膨大になりすぎる直接の主因となるのみならず、また間接的にも冷媒汚染、過剰に高い電力消費量といった深刻な問題を引き起こしている。
【０００４】
近年、機械動作を行うことなく電子を遷移させるだけでクーリング動作又はヒーティング動作を行うことができる熱電チップ技術がますます高度化しているため、熱電チップによる給水機のクーリング動作又はヒーティング動作を行う構成は、市場において重要な位置を占めるようになっている。図１は、熱電チップによるクーリング動作を行う給水機１を示す。図１に示すように、熱電チップ１０の冷端側１０ｃは、冷水タンク１１に貼着され、冷水タンク１１内の流体に対してクーリング動作を行い、熱電チップ１０の熱端側１０ｈには、対応する放熱フィン１２及びファン１３が設けられ、放熱フィン１２とファン１３との交互作用により熱電チップ１０の熱端側１０ｈで生成された熱エネルギーを導出する。
【０００５】
通常、熱電チップによるクーリング動作又はヒーティング動作を行うように構成された給水機は、給水機の作動が安定するとともに保守の必要が少ない利点を有するが、図１に示す技術内容では、放熱フィン１２及びファン１３によって熱端側１０ｈの熱エネルギーを奪う方法は、貴重な熱エネルギーが浪費されるのみならず、同様に、給水機全体の体積が過剰に膨大となり、ファン１３が実際に作動している場合に発生した振動及び騒音により、ユーザの不快感や不便が増大する欠点があった。さらに、熱電チップの冷／熱端側を水タンクに貼着させるクーリング／ヒーティングの方法は、効果が低く、且つ温度の伝達速度が遅すぎる問題があった。したがって、現在、熱電チップによるクーリング動作又はヒーティング動作を行うように構成された給水機には、なお上述した解決すべき課題が残されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】台湾特許第Ｉ２９４５１０号
【特許文献２】台湾実用新案登録第Ｍ２８５６８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来技術の欠点に鑑みて、本発明は、好ましいクーリング、ヒーティング効率を有する熱電型飲用装置及び熱電ヒートポンプを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、圧縮機によるクーリング動作を行う必要がない熱電型飲用装置及び熱電ヒートポンプを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、ファンや放熱フィンを使用することなく、熱電チップに対して放熱を行う熱電型飲用装置及び熱電ヒートポンプ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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は、熱エネルギーを吸収するための冷端側と熱エネルギーを放出するための熱端側とを有する熱電チップと、前記熱電チップの冷端側に貼着され、内部に流体が流れるためのクーリング流路が設けられたクーリングユニットと、前記熱電チップの熱端側に貼着され、内部に流体が流れるためのヒーティング流路が設けられたヒーティングユニットと、を備え、前記熱電チップの冷端面及び熱端側は、前記クーリングユニットのクーリング流路及び前記ヒーティングユニットのヒーティング流路を介して前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路における流体に対してそれぞれクーリング動作及びヒーティング動作を行うことを特徴とする熱電ヒートポンプを提供する。
【００１１】
また、本発明は、熱エネルギーを吸収するための冷端側と熱エネルギーを放出するための熱端側とを有する熱電チップと、前記熱電チップの冷端側に貼着され、内部にクーリング流路が設けられたクーリングユニットと、前記熱電チップの熱端側に貼着され、内部にヒーティング流路が設けられたヒーティングユニットとを備える熱電ヒートポンプと、流体を前記クーリングユニットのクーリング流路及び前記ヒーティングユニットのヒーティング流路にそれぞれ導入するための供給パイプと、前記クーリングユニットに接続され、前記供給パイプを介して前記クーリング流路に導入された流体が循環して流れるようにし、前記熱電チップの冷端側が前記クーリングユニットにより前記クーリング流路に循環して流れる流体に対してクーリング動作を加速して行うようにするための冷端利得回路と、前記ヒーティングユニットに接続され、前記供給パイプを介して前記ヒーティング流路に導入された流体が循環して流れるようにし、前記熱電チップの熱端側が前記ヒーティングユニットにより前記ヒーティング流路に循環して流れる流体に対してヒーティング動作を加速して行うようにするための熱端利得回路と、前記冷端利得回路及び前記熱端利得回路に接続され、前記冷端利得回路及び前記熱端利得回路からクーリング動作及び／又はヒーティング動作が行われた流体をそれぞれ導出するための導出パイプと、を備えることを特徴とする熱電型飲用装置を提供する。
【００１２】
本発明の一実施形態において、前記熱電ヒートポンプは、冷端側及び熱端側を有する複数の熱電チップと、互いに直列又は並列に接続された複数のクーリングユニット及びヒーティングユニットと、を備え、前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、それぞれＵ形非同一側単方向流路式構造、Ｕ形同一側単方向流路式構造、螺旋単方向流路式構造、螺旋二方向流路式構造、又はＵ形非同一側二方向流路式構造であってもよい。
【００１３】
従来の技術と比較すると、本発明に係る熱電型飲用装置は、熱電チップと、クーリング流路と、ヒーティング流路と、冷端利得回路と、熱端利得回路とを組み合わせるとともにクーリング流路及びヒーティング流路における流体に対してクーリング動作及びヒーティング動作を十分に行うため、好ましいクーリング効率及びヒーティング効率を得ることができるとともに、エネルギーの消費を回避することができる。さらに、本発明に係る熱電型飲用装置は、圧縮機、ファン、放熱フィン等の機械部材を設置する必要がないため、装置全体の体積を低減するとともに、さらに冷媒汚染及び過剰に高い電力消費量といった深刻な問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】熱電チップを利用してクーリング動作を行う従来の給水機の模式図を示す。
【図２】本発明に係る熱電型飲用装置の構成模式図を示す。
【図３Ａ】Ｕ形非同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプの分解模式図を示す。
【図３Ｂ】Ｕ形非同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプの組み合わせ模式図を示す。
【図３Ｃ】図３Ｂの切断面Ａでの断面模式図を示す。
【図３Ｄ】直列に接続された複数のＵ形非同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプの立体模式図を示す。
【図４Ａ】Ｕ形同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプの分解模式図を示す。
【図４Ｂ】Ｕ形同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプの組み合わせ模式図を示す。
【図４Ｃ】図４Ｂの切断面Ａでの断面模式図を示す。
【図４Ｄ】直列に接続された複数のＵ形同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプの立体模式図を示す。
【図５Ａ】螺旋単方向流路式の熱電ヒートポンプの分解模式図を示す。
【図５Ｂ】螺旋単方向流路式の熱電ヒートポンプの組み合わせ模式図を示す。
【図５Ｃ】図５Ｂの切断面Ａでの断面模式図を示す。
【図６Ａ】螺旋二方向流路式の熱電ヒートポンプの分解模式図を示す。
【図６Ｂ】螺旋二方向流路式の熱電ヒートポンプの組み合わせ模式図を示す。
【図６Ｃ】図６Ｂの切断面Ａでの断面模式図を示す。
【図７Ａ】Ｕ形非同一側二方向流路式の熱電ヒートポンプの分解模式図を示す。
【図７Ｂ】Ｕ形非同一側二方向流路式の熱電ヒートポンプの組み合わせ模式図を示す。
【図７Ｃ】図７Ｂの切断面Ａでの断面模式図を示す。
【図７Ｄ】並列に接続された複数のＵ形非同一側二方向流路式の熱電ヒートポンプの立体模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、特定の具体的な実施例を用いて本発明の実施形態を説明する。この技術分野に精通した者は、本明細書に記載する内容によって簡単に本発明の利点や効果が理解できる。本発明は、その他の異なる形態によって施行や応用を加えることが可能であることはいうまでもない。
【００１６】
図２は、本発明に係る熱電型飲用装置の構成模式図を示す。図２に示すように、熱電型飲用装置２は、熱電ヒートポンプ２０と、供給パイプ２１と、冷端利得回路２２と、熱端利得回路２３と、導出パイプ２４とを備える。
【００１７】
熱電ヒートポンプ２０は、熱電チップ２００と、クーリングユニット２０１と、ヒーティングユニット２０２とを備え、熱電チップ２００は、熱エネルギーを吸収するための冷端側２００ｃと熱エネルギーを放出するための熱端側２００ｈとを有し、クーリングユニット２０１は、熱電チップ２００の冷端側２００ｃに貼着され（貼り付けられ、取り付けられ）、流体が流れるためのクーリング流路が内蔵され、ヒーティングユニット２０２は、熱電チップ２００の熱端側２００ｈに貼着され（貼り付けられ、取り付けられ）、流体が流れるためのヒーティング流路が内蔵されている。具体的には、熱電チップ２００は、キャリアが流れた際に同時に熱エネルギーが奪われる原理を利用して、熱エネルギーを冷端側２００ｃにより吸収し、さらに冷端側２００ｃによって吸収された熱エネルギーを熱端側２００ｈにより放出し、これによって同時にクーリング動作及びヒーティング動作を行うことで、エネルギー係数（ｅｎｅｒｇｙ ｆａｃｔｏｒ、ＥＦ）を向上させ、電力消費の節約を達成することができる。クーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２は、一体的に形成されるものであってもよく、組み付けパッケージ化されてなるものであってもよい。クーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２は、流体がその中に流れるように、それぞれＵ形非同一側単方向流路式構造、Ｕ形同一側単方向流路式構造、螺旋単方向流路式構造、螺旋二方向流路式構造、又はＵ形非同一側二方向流路式構造に形成されたクーリング流路及びヒーティング流路が内部に設けられる。クーリング流路及びヒーティング流路の構成の詳細については後述する。
【００１８】
供給パイプ２１は、流体を熱電ヒートポンプ２０のクーリングユニット２０１のクーリング流路及びヒーティングユニット２０２のヒーティング流路にそれぞれ導入し、クーリングユニット２０１を通った冷水が冷水タンク２２２に、ヒーティングユニット２０２を通った熱水が熱水タンク２３２にそれぞれ流れるようにするためのものである。この実施形態において、供給パイプ２１は、入口弁２１０ｃ、２１０ｈ及び逆止弁２１１ｃ、２１１ｈを選択的に備えてもよい。ここで、入口弁２１０ｃは、流体をクーリングユニット２０１のクーリング流路に対して導入することを開始又は停止するためのものであり、入口弁２１０ｈは、流体をヒーティングユニット２０２のヒーティング流路に対して導入することを開始又は停止するためのものであり、逆止弁２１１ｃは、供給パイプ２１を介してクーリングユニット２０１のクーリング流路に導入された流体が逆流することを防止するためのものであり、逆止弁２１１ｈは、供給パイプ２１を介してヒーティングユニット２０２のヒーティング流路に導入された流体が逆流することを防止するためのものである。
【００１９】
冷端利得回路２２は、一端がクーリングユニット２０１に接続され、他端が冷水タンク２２２に接続されることにより、供給パイプ２１からクーリング流路に導入された流体が循環して流れるようにするためのものである。熱電チップ２００の冷端側２００ｃは、クーリングユニット２０１に内蔵されたクーリング流路によりクーリング流路に循環して流れる流体に対してクーリング動作を行う。この実施形態において、冷端利得回路２２は、クーリング流路における流体が循環して流れることを開始又は停止するための冷端制御弁２２０と、クーリング流路における流体が循環して流れる効率を高めるとともにクーリング動作が行われた流体を冷水タンク２２２に加速して蓄積するための冷端加圧ポンプ２２１とを選択的に備えてもよい。冷水タンク２２２内の冷水温度が設定温度である８℃以下になった場合は、冷端加圧ポンプ２２１が運転を停止し、冷端制御弁２２０が閉じる。冷水タンク２２２には冷水を出すためのスイッチ（図示せず）が設けられてもよい。好ましい保存効果を達成するために、冷水タンク２２２には温度を保持するための保温層（図示せず）が被覆されてもよい。
【００２０】
熱端利得回路２３は、一端がヒーティングユニット２０２に接続され、他端が熱水タンク２３２に接続されることにより、供給パイプ２１からヒーティング流路に導入された流体が循環して流れるようにするためのものである。熱電チップ２００の熱端側２００ｈは、ヒーティングユニット２０２に内蔵されたヒーティング流路によりヒーティング流路に循環すて流れる流体に対してヒーティング動作を行う。この実施形態において、熱端利得回路２３は、ヒーティング流路における流体が循環して流れることを開始又は停止するための熱端制御弁２３０と、ヒーティング流路における流体が循環して流れる効率を高めるとともにヒーティング動作が行われた流体を熱水タンク２３２に加速して蓄積するための熱端加圧ポンプ２３１とを選択的に備えてもよい。熱水タンク２３２内の熱水温度が設定温度である８５℃以上になった場合は、熱端加圧ポンプ２３１が運転を停止し、熱端制御弁２３０が閉じる。熱水タンク２３２には同様に熱水を出すためのスイッチ（図示せず）が設けられてもよい。同様に、好ましい保存効果を達成するために、熱水タンク２３２には温度を保持するための保温層（図示せず）が被覆されてもよい。
【００２１】
導出パイプ２４は、冷端利得回路２２及び熱端利得回路２３に接続され、冷端利得回路２２及び熱端利得回路２３からクーリング動作及び／又はヒーティング動作が行われた流体をそれぞれ導出する。この実施形態において、導出パイプは、出口弁２４０と流量制御弁２４１ｃ、２４１ｈとを選択的に備えてもよい。ここで、出口弁２４０は、冷端利得回路２２及び熱端利得回路２３からのクーリング動作及び／又はヒーティング動作が行われた流体の導出を開始又は停止するためのものであり、流量制御弁２４１ｃは、導出パイプ２４が冷端利得回路２２から導出する流量を制御するためのものであり、流量制御弁２４１ｈは、導出パイプ２４が熱端利得回路２３から導出する流量を制御するためのものである。この場合、冷端制御弁２２０及び熱端制御弁２３０は閉じ、冷端加圧ポンプ２２１及び熱端加圧ポンプ２３１は運転する。しかしながら、流体を重力作用により冷水タンク２２２及び熱水タンク２３２から直接流出させてもよい。このパイプは、図示しないが、加圧ポンプを設ける必要がない。
【００２２】
具体的に実施する場合、供給パイプ２１が水道水源に接続されると、所定の容量の水道水が供給パイプ２１を介してクーリングユニット２０１のクーリング流路及びヒーティングユニット２０２のヒーティング流路にそれぞれ導入された後、熱電型飲用装置２は、制御器（図示せず）により熱電チップ２００をイネーブルさせるとともに、冷端利得回路２２及び熱端利得回路２３を同期的に駆動させることにより、供給パイプ２１からクーリング流路及びヒーティング流路に導入された水道水が循環して流れ始める。熱電チップ２００は、イネーブルされた後、冷端側２００ｃから熱エネルギーを吸収するとともに熱端側２００ｈから熱エネルギーを放出する。したがって、熱電チップ２００は、クーリング流路及びヒーティング流路と組合せることでクーリング流路及びヒーティング流路に流れる水道水に対する温度降下作用及び温度上昇作用を行うことができる。クーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２にはクーリング流路及びヒーティング流路が内蔵されているため、クーリングユニット２０１における水道水に作用する温度降下時間及び面積を高めるとともに、ヒーティングユニット２０２における水道水に作用する温度上昇時間及び面積を高めることができ、所定のクーリング動作及びヒーティング動作を効率よく完了することができる。
【００２３】
熱電型飲用装置２が検知器（図示せず）によりクーリング動作及びヒーティング動作が所定の要求を満たしていることを検知した場合、即ち、クーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２における水道水が所定の温度の冷水及び熱水に達した後、熱電型飲用装置２は、所定の温度に達した冷水及び熱水を冷水タンク２２２及び熱水タンク２３２にそれぞれ蓄積することができる。この後、ユーザが冷水、熱水又は温水を使用したい場合、熱電型飲用装置２は、ユーザが使用できるように、制御器によって導出パイプ２４が、冷水タンク２２２及び熱水タンク２３２から冷水及び熱水を導出するよう制御し、又は、所定の割合の冷水及び熱水を冷水タンク２２２及び熱水タンク２３２から導出して適当な温度の温水として混合するように制御する。
【００２４】
ここで、注意すべき点は、本発明に係る熱電型飲用装置２は、安全性のより高い飲用水をユーザに提供できるように、関連するＲＯ逆浸透装置及び／又はＵＶ殺菌装置を併せて使用してもよい点である。このＲＯ逆浸透装置及びＵＶ殺菌装置は、供給パイプ２１又は導出パイプ２４に選択的に接続されてもよい。また、異なる設計需要及びコストに応じて、熱電ヒートポンプ２０に含まれる熱電チップ２００の数量、及び熱電ヒートポンプ２０自体の数量を選択的に複数としてもよい。例えば、熱電ヒートポンプ２０に複数の熱電チップ２００を、熱電型飲用装置２に互いに直列又は並列に接続された複数の熱電ヒートポンプ２０を、それぞれ設けてもよい。
【００２５】
本発明に係る熱電型飲用装置２の熱電ヒートポンプ２０の構成をよりよく理解できるように、図２と合わせて図３Ａ乃至図３Ｄを参照して説明する。図３Ａは、Ｕ形非同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ａの分解模式図を、図３Ｂは、Ｕ形非同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ａの組み合わせ模式図を、図３Ｃは、図３Ｂの切断面Ａでの断面模式図を、図３Ｄは、互いに直列に接続されたＵ形非同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ａの立体模式図をそれぞれ示している。
【００２６】
それらの図に示すように、クーリングユニット２０１は、組み付けパッケージ式であり、内部にクーリング流路２０１００が設けられたクーリングベース２０１０と、クーリングガスケット溝２０１０１に設けられ、リーク防止効果を図るためのクーリングシールガスケット２０１１と、クーリングベース２０１０を対応的に被覆するためのクーリングシールカバー２０１２とを備える。ここで、クーリング流路２０１００の幾何形状は、Ｕ形非同一側単方向流路式であり、クーリングシールカバー２０１２及びクーリングベース２０１０は、固定、シール効果を図るために、それぞれ、ネジ２０１２１が穿設されることで、クーリングシールカバー２０１２をクーリングベース２０１０に対応的に固定するとともにクーリングシールガスケット２０１１をクーリングベース２０１０のクーリングガスケット溝２０１０１に固定するための、対応するネジ孔を有する。もちろん、クーリングシールカバー２０１２は、接着又は挟着によりクーリングベース２０１０上に固定してシールされてもよい。
【００２７】
ヒーティングユニット２０２は、クーリングユニット２０１と同じ構成を有してもよい。即ち、ヒーティングユニット２０２は、内部にヒーティング流路（図示せず）が設けられたヒーティングベース２０２０と、ヒーティングベース２０２０におけるヒーティングガスケット溝（図示せず）に設けられたヒーティングシールガスケット（図示せず）と、ヒーティングベース２０２０を対応的に被覆するためのヒーティングシールカバー２０２２とを備え、ヒーティング流路の幾何形状もＵ形非同一側単方向流路式であり、ヒーティングシールカバー２０２２及びヒーティングベース２０２０も、ネジ（図示せず）が穿設されることで、ヒーティングシールカバー２０２２をヒーティングベース２０２０上に固定するとともにヒーティングシールガスケットをヒーティングベース２０２０におけるヒーティングガスケット溝に固定するための、対応するネジ孔（図示せず）を有する。
【００２８】
ここで注意すべき点は、熱電チップ２００をより強固にクーリングユニット２０１とヒーティングユニット２０２との間に挟持固定するために、クーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２の対向面上に、熱電チップ２００の冷端側２００ｃを収容するための冷端収容槽（図示せず）と、熱電チップ２００の熱端側２００ｈを収容するための熱端収容槽２０２０５とをそれぞれ設けてもよい。
【００２９】
したがって、この実施形態において、冷端利得回路２２によってクーリング流路２０１００における流体が流れ始めると、この流体は、角隅箇所近傍の水流入口２０１０３からクーリングユニット２０１に絶え間なく流入するとともに、非同一側単方向流路式のクーリング流路２０１００においてＵ形に流れる形で循環して流れ、さらに水流入口２０１０３に対向する他の一側の角隅箇所に設けられた水流出口２０１０４を介してクーリングユニット２０１から絶え間なく流出する。同様に、熱端利得回路２３によってヒーティング流路における流体が流れ始めると、この流体は、水流入口２０２０３からヒーティングユニット２０２に絶え間なく流入するとともに、Ｕ形非同一側単方向流路式のヒーティング流路に流れ、さらに水流出口２０２０４を介してヒーティングユニット２０２から絶え間なく流出する。この流体の流れ方向は、図３Ｃに示すように、流入口及び流出口が異なる側に位置したＵ形の流れ方向である。
【００３０】
ここで注意すべき点は、段階式のクーリング効果及びヒーティング効果、及びより好ましい処理流量を達成するために、図３Ｄに示すように、設計者は、複数の熱電ヒートポンプ２０ａを設けるとともにそれらを直列に接続させることができる。もちろん、ユーザの異なる実際の必要に応じて、複数の熱電ヒートポンプ２０ａは、互いに並列に接続される態様となるよう自由に配置されてもよい。クーリング流路２０１００及びヒーティング流路における流体は、冷端利得回路２２及び熱端利得回路２３によることなく、その他の駆動装置（図示せず）を使用することにより駆動されてもよい。
【００３１】
再び図２と合わせて図４Ａ乃至図４Ｄを参照すると、図４Ａは、Ｕ形同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｂの分解模式図を、図４Ｂは、Ｕ形同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｂの組み合わせ模式図を、図４Ｃは、図４Ｂの切断面Ａでの断面模式図を、図４Ｄは、互いに直列に接続された複数のＵ形同一側単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｂの立体模式図をそれぞれ示している。
【００３２】
この実施形態と上述したＵ形非同一側単方向流路式の実施形態との最大の相違点は、水流入口と水流出口の配置方法、流体のクーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２における流れ方である。
【００３３】
より詳しくは、この実施形態において、水流入口２０１０３及び水流出口２０１０４は、クーリングユニット２０１における同一側に設けられ、水流入口２０２０３及び水流出口２０２０４は、ヒーティングユニット２０２における同一側に設けられる。流体のクーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２における流れ方は、図４Ｃに示すように、流入口及び流出口が同一側に位置するＵ形流れ方向である。もちろん、段階式のクーリング効果及びヒーティング効果、及びより好ましい処理流量を達成するために、設計者は、複数の熱電ヒートポンプ２０ｂを互いに直列に接続させ、図４Ｄに示す配置に形成してもよい。もちろん、異なる実際の必要に応じて、複数の熱電ヒートポンプ２０ｂを互いに並列に接続された態様となるよう自由に配置することもできる。
【００３４】
次に、図２と合わせて図５Ａ乃至図５Ｃを参照すると、図５Ａは、螺旋単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｃの分解模式図を、図５Ｂは、螺旋単方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｃの組み合わせ模式図を、図５Ｃは、図５Ｂの切断面Ａでの断面模式図をそれぞれ示している。
【００３５】
この実施形態と上述したＵ形同一側単方向流路式及びＵ形非同一側単方向流路式の実施形態との最大の相違点は、水流入口及び水流出口の設置方法、及びクーリング流路２０１００とヒーティング流路（図示せず）とが螺旋単方向流路式の構成に形成される点である。
【００３６】
それらの図に示すように、この実施態様においては、クーリングベース２０１０及びヒーティングベース２０２０に水流入口又は水流出口は設けられておらず、クーリングシールカバー２０１２の中央に水流入口２０１２３が設けられるとともにクーリングシールカバー２０１２の周縁近傍箇所に水流出口２０１２４が設けられており、それに対応して、ヒーティングシールカバー２０２２上にも、水流入口（図示せず）及び水流出口（図示せず）が設けられている。
【００３７】
このような水流入口及び水流出口の設置方法では、螺旋単方向流路式のクーリング流路２０１００及びヒーティング流路と組み合わせて構成された場合、クーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２における流体の流れ方が図５Ｃに示す流れ方向になる。即ち、流体が中央箇所に設けられた水流入口からクーリング流路２０１００及びヒーティング流路に流入した直後に螺旋状に流れることにより周縁近傍箇所の水流出口まで流れるとともに、周縁近傍箇所の水流出口から流出する。もちろん、設計者は、異なる実施環境に応じて複数の熱電ヒートポンプ２０ｃを互いに直列又は並列に接続された態様となるよう配置することもできる。
【００３８】
さらに、再び図２と合わせて図６Ａ乃至図６Ｃを参照すると、図６Ａは、螺旋二方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｄの分解模式図を、図６Ｂは、螺旋二方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｄの組み合わせ模式図を、図６Ｃは、図６Ｂに示す切断面Ａでの断面模式図をそれぞれ示している。
【００３９】
本実施形態と前述した螺旋単方向流路式の実施形態との最大の相違点は、水流入口及び水流出口の設置方法、及びクーリング流路２０１００とヒーティング流路（図示せず）とが螺旋二方向流路式の構成に形成される点である。
【００４０】
それらの図に示すように、本実施形態のクーリングシールカバー２０１２の中央箇所には水流入口２０１２３及び水流出口２０１２４が同時に設けられ、これに対応して、ヒーティングシールカバー２０２２の中央箇所にも水流入口（図示せず）及び水流出口（図示せず）が同時に設けられている。クーリングシールカバー２０１２の水流入口２０１２３と水流出口２０１２４とを、又、ヒーティングシールカバー２０２２の水流入口と水流出口とを、それぞれより正確に接続するために、設計者は、クーリングシールカバー２０１２及びヒーティングシールカバー２０２２上に、Ｔ型パイプが内蔵されたクーリングカバー接続部材２０１２５及びヒーティングカバー接続部材（図示せず）を選択的に設けることができる。
【００４１】
このような水流入口及び水流出口の設置方法では、螺旋二方向流路式のクーリング流路２０１００及びヒーティング流路と組み合わせて構成された場合、クーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２における流体の流れ方が図６Ｃに示す流れ方向となる。即ち、流体が中央箇所に設けられた水流入口から流入した直後に螺旋状に流れることによりクーリング流路２０１００及びヒーティング流路を流れ、中央箇所の水流出口まで流れ、中央箇所の水流出口から流出する。もちろん、設計者は、異なる実施環境に応じて複数の熱電ヒートポンプ２０ｄを互いに直列又は並列に接続された態様となるよう配置することもできる。
【００４２】
最後に、再び図２と合わせて図７Ａ乃至図７Ｄを参照すると、図７Ａは、Ｕ形非同一側二方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｅの分解模式図を、図７Ｂは、Ｕ形非同一側二方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｅの組み合わせ模式図を、図７Ｃは、図７Ｂに示す切断面Ａでの断面模式図を、図７Ｄは、互いに並列された複数のＵ形非同一側二方向流路式の熱電ヒートポンプ２０ｅの立体模式図をそれぞれ示している。
【００４３】
ここで注意すべき点は、本実施形態と上述した非同一側単方向流路式の実施形態との最大の相違点は、水流入口及び水流出口が、対向する両側の中央箇所に配置され、クーリング流路２０１００及びヒーティング流路（図示せず）が、非同一側双方向流路式の構造に構成される点である。また、この実施形態においては、４つの熱電チップ２００をさらに配置することにより、効率のより高いクーリング動作及びヒーティング動作を行うことができる。
【００４４】
したがって、流体がクーリングベース２０１０の一側の中央箇所に設けられた水流入口２０１０３、及びヒーティングベース２０２０の一側の中央箇所に設けられた水流入口２０２０３から、クーリングユニット２０１のクーリング流路２０１００及びヒーティングユニット２０２のヒーティング流路にそれぞれ流入された直後に、まず左右に分流し、そしてＵ形状に流れることによりクーリングベース２０１０及びヒーティングベース２０２０の他側の中央箇所にある水流出口（図示せず）までそれぞれ流れ、図７Ｃに示す流れ方向となる。もちろん、より好ましい処理流量を達成するために、設計者は、図７Ｄに示すように、複数の熱電ヒートポンプ２０ｅを互いに並列に接続される態様となるよう配置することもできる。段階式のクーリング効果及びヒーティング効果を達成するために、複数の熱電ヒートポンプ２０ｅは、互いに並列に接続される態様となるよう自由に配置されてもよい。
【００４５】
ここで注意すべき点は、熱電ヒートポンプ２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ）におけるクーリングユニット２０１及びヒーティングユニット２０２は、上述した分離式の設計態様のほか、一体に形成される設計態様であってもよい。クーリングユニット２０１のクーリング流路の構成は、配置の自由度を高めるために、対応するヒーティングユニット２０２のヒーティング流路と異なってもよい。
【００４６】
上述のように、本発明に係る熱電型飲用装置は、熱電チップと、クーリング流路と、ヒーティング流路と、冷端利得回路と、熱端利得回路とを組み合わせるとともにクーリング流路及びヒーティング流路における流体に対してクーリング動作及びヒーティング動作を十分に行うため、好ましいクーリング効率及びヒーティング効率を得ることができるとともに、エネルギーの無駄な消費を回避することができる。さらに、本発明に係る熱電型飲用装置は、圧縮機、ファン、放熱フィン等の機械部材を設置する必要がないため、装置全体の体積を低減できるとともに、さらに冷媒汚染及び過剰に高い電力消費量といった深刻な問題を回避することができる。
【００４７】
上記のように、これらの実施形態は本発明の原理および効果・機能を例示的に説明するに過ぎず、本発明は、これらによって限定されるものではない。本発明に係る実質的な技術内容は、特許請求の範囲に定義される。本発明は、この技術分野に精通した者により本発明の主旨を逸脱しない範囲で色々な修正や変更を施すことが可能であり、そうした修正や変更は本発明の特許請求の範囲に入るものである。
【符号の説明】
【００４８】
１ 給水機
１０ 熱電チップ
１０ｃ 冷端側
１０ｈ 熱端側
１１ 冷水タンク
１２ 放熱フィン
１３ ファン
２ 熱電型飲用装置
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ 熱電ヒートポンプ
２００ 熱電チップ
２００ｃ 冷端側
２００ｈ 熱端側
２０１ クーリングユニット
２０１０ クーリングベース
２０１００ クーリング流路
２０１０１ クーリングガスケット溝
２０１１ クーリングシールガスケット
２０１２ クーリングシールカバー
２０２ ヒーティングユニット
２０２０ ヒーティングベース
２０２０５ 熱端収容槽
２０２２ ヒーティングシールカバー
２１ 供給パイプ
２１０ｃ、２１０ｈ 入口弁
２１１ｃ、２１１ｈ 逆止弁
２２ 冷端利得回路
２２０ 冷端制御弁
２２１ 冷端加圧ポンプ
２２２ 冷水タンク
２３ 熱端利得回路
２３０ 熱端制御弁
２３１ 熱端加圧ポンプ
２３２ 熱水タンク
２４ 導出パイプ
２４０ 出口弁
２４１ｃ、２４１ｈ 流量制御弁
２０１２０、２０１０２ ネジ孔
２０１２１ ネジ
２０１０３、２０２０３、２０１２３ 水流入口
２０１０４、２０２０４、２０１２４ 水流出口
２０１２５ クーリングカバー接続部材
Ａ 切断面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱エネルギーを吸収するための冷端側と熱エネルギーを放出するための熱端側とを有する熱電チップと、前記熱電チップの冷端側に貼着され、内部に流体が流れるためのクーリング流路が設けられたクーリングユニットと、前記熱電チップの熱端側に貼着され、内部に流体が流れるヒーティング流路が設けられたヒーティングユニットと、を備える熱電ヒートポンプと、
流体を前記クーリングユニットの前記クーリング流路及び前記ヒーティングユニットの前記ヒーティング流路にそれぞれ導入するための供給パイプと、
前記クーリングユニットに接続され、前記供給パイプを介して前記クーリング流路に導入された流体が循環して流れるようにし、前記熱電チップの冷端側が前記クーリングユニットにより前記クーリング流路に循環して流れる流体に対してクーリング動作を加速して行うようにするための冷端利得回路と、
前記ヒーティングユニットに接続され、前記供給パイプを介して前記ヒーティング流路に導入された流体が循環して流れるようにし、前記熱電チップの熱端側が前記ヒーティングユニットにより前記ヒーティング流路に循環して流れる流体に対してヒーティング動作を加速して行うようにするための熱端利得回路と、
前記冷端利得回路及び前記熱端利得回路に接続され、前記冷端利得回路及び前記熱端利得回路から前記クーリング動作又は前記ヒーティング動作が行われた流体をそれぞれ導出するための導出パイプと、
を備えることを特徴とする熱電型飲用装置。
【請求項２】
前記熱電ヒートポンプは、互いに直列又は並列に接続された複数のクーリングユニット及びヒーティングユニットを備えることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項３】
前記クーリングユニットは、前記クーリング流路及びクーリングガスケット溝を有するクーリングベースと、前記クーリングガスケット溝に設けられたクーリングシールガスケットと、前記クーリングベースを被覆するクーリングシールカバーと、を備え、前記ヒーティングユニットは、前記ヒーティング流路及びヒーティングガスケット溝を有するヒーティングベースと、前記ヒーティングガスケット溝に設けられたヒーティングシールガスケットと、前記ヒーティングベースを被覆するヒーティングシールカバーと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項４】
前記クーリングシールカバー及び前記クーリングベースは、ネジが穿設されることで、前記クーリングシールカバーを前記クーリングベース上に固定するとともに前記クーリングシールガスケットを前記クーリングベースの前記クーリングガスケット溝に固定するための、対応するネジ孔を有しており、前記ヒーティングシールカバー及び前記ヒーティングベースは、ネジが穿設されることで、前記ヒーティングシールカバーを前記ヒーティングベース上に固定するとともに前記ヒーティングシールガスケットを前記ヒーティングベースの前記ヒーティングガスケット溝に固定するための、対応するネジ孔を有することを特徴とする請求項３に記載の熱電型飲用装置。
【請求項５】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、Ｕ形非同一側単方向流路式構造であることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項６】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、Ｕ形同一側単方向流路式構造であることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項７】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、螺旋単方向流路式構造であることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項８】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、螺旋二方向流路式構造であることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項９】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、Ｕ形非同一側二方向流路式構造であることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１０】
前記供給パイプは、流体を前記クーリングユニットの前記クーリング流路及び前記ヒーティングユニットの前記ヒーティング流路に対してそれぞれ導入することを開始又は停止するための入口弁と、前記供給パイプを介して前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路に導入された流体が逆流することを防止するための逆止弁と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１１】
前記冷端利得回路は、前記クーリング流路における流体が循環して流れることを開始又は停止するための冷端制御弁と、前記クーリング流路における流体が循環して流れる効率を高めるとともに前記クーリング動作が行われた流体を冷水タンクに加速して蓄積するための冷端加圧ポンプとを備え、前記熱端利得回路は、前記ヒーティング流路における流体が循環して流れることを開始又は停止するための熱端制御弁と、前記ヒーティング流路における流体が循環して流れる効率を高めるとともに前記ヒーティング動作が行われた流体を熱水タンクに加速して蓄積するための熱端加圧ポンプと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１２】
前記冷水タンク及び前記熱水タンクには、温度を保持するための保温層が被覆されていることを特徴とする請求項１１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１３】
前記冷水タンク及び前記熱水タンクは、冷水及び熱水を流出するためのスイッチを備えることを特徴とする請求項１１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１４】
前記冷水タンク内の冷水温度が設定温度である８℃以下になった場合は、前記冷端加圧ポンプが運転を停止し、前記冷端制御弁が閉じ、前記熱水タンク内の熱水温度が設定温度である８５℃以上になった場合は、前記熱端加圧ポンプが運転を停止し、前記熱端制御弁が閉じることを特徴とする請求項１１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１５】
前記導出パイプが前記冷端利得回路及び前記熱端利得回路から前記クーリング動作又は前記ヒーティング動作が行われた流体をそれぞれ導出する場合は、前記冷端制御弁及び前記熱端制御弁が閉じ、前記冷端加圧ポンプ及び前記熱端加圧ポンプが運転することを特徴とする請求項１１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１６】
前記冷水タンク及び前記熱水タンクは、それぞれ冷水及び熱水を適当な温度の温水として混合されるように所定の割合で供給することを特徴とする請求項１１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１７】
前記導出パイプは、クーリング動作及びヒーティング動作が行われた流体の前記冷端利得回路及び前記熱端利得回路からのそれぞれの導出を開始又は停止するための出口弁と、前記導出パイプの流量を制御するための流量制御弁と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１８】
熱エネルギーを吸収するための冷端側と熱エネルギーを放出するための熱端側とを有する熱電チップと、
前記熱電チップの冷端側に貼着され、内部に流体が流れるためのクーリング流路が設けられたクーリングユニットと、
前記熱電チップの熱端側に貼着され、内部に流体が流れるためのヒーティング流路が設けられたヒーティングユニットと、を備え、
前記熱電チップの冷端側及び熱端側は、前記クーリングユニットのクーリング流路及び前記ヒーティングユニットのヒーティング流路を介して前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路における流体に対してそれぞれクーリング動作及びヒーティング動作を行うことを特徴とする熱電ヒートポンプ。
【請求項１９】
前記クーリングユニットは、前記クーリング流路及びクーリングガスケット溝を有するクーリングベースと、前記クーリングガスケット溝に設けられたクーリングシールガスケットと、前記クーリングベースを被覆するクーリングシールカバーと、を備え、前記ヒーティングユニットは、前記ヒーティング流路及びヒーティングガスケット溝を有するヒーティングベースと、前記ヒーティングガスケット溝に設けられたヒーティングシールガスケットと、前記ヒーティングベースを被覆するヒーティングシールカバーと、を備えることを特徴とする請求項１８に記載の熱電ヒートポンプ。
【請求項２０】
前記クーリングシールカバー及び前記クーリングベースは、ネジが穿設されることで、前記クーリングシールカバーを前記クーリングベース上に固定するとともに前記クーリングシールガスケットを前記クーリングベースの前記クーリングガスケット溝に固定するための、対応するネジ孔を有しており、前記ヒーティングシールカバー及び前記ヒーティングベースは、ネジが穿設されることで、前記ヒーティングシールカバーを前記ヒーティングベース上に固定するとともに前記ヒーティングシールガスケットを前記ヒーティングベースの前記ヒーティングガスケット溝に固定するための、対応するネジ孔を有することを特徴とする請求項１９に記載の熱電ヒートポンプ。
【請求項２１】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、Ｕ形非同一側単方向流路式構造であることを特徴とする請求項１８に記載の熱電ヒートポンプ。
【請求項２２】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、Ｕ形同一側単方向流路式構造であることを特徴とする請求項１８に記載の熱電ヒートポンプ。
【請求項２３】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、螺旋単方向流路式構造であることを特徴とする請求項１８に記載の熱電ヒートポンプ。
【請求項２４】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、螺旋二方向流路式構造であることを特徴とする請求項１８に記載の熱電ヒートポンプ。
【請求項２５】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、Ｕ形非同一側二方向流路式構造であることを特徴とする請求項１８に記載の熱電ヒートポンプ。
【請求項１】
熱エネルギーを吸収するための冷端側と熱エネルギーを放出するための熱端側とを有する熱電チップと、前記熱電チップの冷端側に貼着され、内部に流体が流れるためのクーリング流路が設けられたクーリングユニットと、前記熱電チップの熱端側に貼着され、内部に流体が流れるヒーティング流路が設けられたヒーティングユニットと、を備える熱電ヒートポンプと、
流体を前記クーリングユニットの前記クーリング流路及び前記ヒーティングユニットの前記ヒーティング流路にそれぞれ導入するための供給パイプと、
前記クーリングユニットに接続され、前記供給パイプを介して前記クーリング流路に導入された流体が循環して流れるようにし、前記熱電チップの冷端側が前記クーリングユニットにより前記クーリング流路に循環して流れる流体に対してクーリング動作を加速して行うようにするための冷端利得回路と、
前記ヒーティングユニットに接続され、前記供給パイプを介して前記ヒーティング流路に導入された流体が循環して流れるようにし、前記熱電チップの熱端側が前記ヒーティングユニットにより前記ヒーティング流路に循環して流れる流体に対してヒーティング動作を加速して行うようにするための熱端利得回路と、
前記冷端利得回路及び前記熱端利得回路に接続され、前記冷端利得回路及び前記熱端利得回路から前記クーリング動作又は前記ヒーティング動作が行われた流体をそれぞれ導出するための導出パイプと、
を備えることを特徴とする熱電型飲用装置。
【請求項２】
前記熱電ヒートポンプは、互いに直列又は並列に接続された複数のクーリングユニット及びヒーティングユニットを備えることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項３】
前記クーリングユニットは、前記クーリング流路及びクーリングガスケット溝を有するクーリングベースと、前記クーリングガスケット溝に設けられたクーリングシールガスケットと、前記クーリングベースを被覆するクーリングシールカバーと、を備え、前記ヒーティングユニットは、前記ヒーティング流路及びヒーティングガスケット溝を有するヒーティングベースと、前記ヒーティングガスケット溝に設けられたヒーティングシールガスケットと、前記ヒーティングベースを被覆するヒーティングシールカバーと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項４】
前記クーリングシールカバー及び前記クーリングベースは、ネジが穿設されることで、前記クーリングシールカバーを前記クーリングベース上に固定するとともに前記クーリングシールガスケットを前記クーリングベースの前記クーリングガスケット溝に固定するための、対応するネジ孔を有しており、前記ヒーティングシールカバー及び前記ヒーティングベースは、ネジが穿設されることで、前記ヒーティングシールカバーを前記ヒーティングベース上に固定するとともに前記ヒーティングシールガスケットを前記ヒーティングベースの前記ヒーティングガスケット溝に固定するための、対応するネジ孔を有することを特徴とする請求項３に記載の熱電型飲用装置。
【請求項５】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、Ｕ形非同一側単方向流路式構造であることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項６】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、Ｕ形同一側単方向流路式構造であることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項７】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、螺旋単方向流路式構造であることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項８】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、螺旋二方向流路式構造であることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項９】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、Ｕ形非同一側二方向流路式構造であることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１０】
前記供給パイプは、流体を前記クーリングユニットの前記クーリング流路及び前記ヒーティングユニットの前記ヒーティング流路に対してそれぞれ導入することを開始又は停止するための入口弁と、前記供給パイプを介して前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路に導入された流体が逆流することを防止するための逆止弁と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１１】
前記冷端利得回路は、前記クーリング流路における流体が循環して流れることを開始又は停止するための冷端制御弁と、前記クーリング流路における流体が循環して流れる効率を高めるとともに前記クーリング動作が行われた流体を冷水タンクに加速して蓄積するための冷端加圧ポンプとを備え、前記熱端利得回路は、前記ヒーティング流路における流体が循環して流れることを開始又は停止するための熱端制御弁と、前記ヒーティング流路における流体が循環して流れる効率を高めるとともに前記ヒーティング動作が行われた流体を熱水タンクに加速して蓄積するための熱端加圧ポンプと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１２】
前記冷水タンク及び前記熱水タンクには、温度を保持するための保温層が被覆されていることを特徴とする請求項１１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１３】
前記冷水タンク及び前記熱水タンクは、冷水及び熱水を流出するためのスイッチを備えることを特徴とする請求項１１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１４】
前記冷水タンク内の冷水温度が設定温度である８℃以下になった場合は、前記冷端加圧ポンプが運転を停止し、前記冷端制御弁が閉じ、前記熱水タンク内の熱水温度が設定温度である８５℃以上になった場合は、前記熱端加圧ポンプが運転を停止し、前記熱端制御弁が閉じることを特徴とする請求項１１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１５】
前記導出パイプが前記冷端利得回路及び前記熱端利得回路から前記クーリング動作又は前記ヒーティング動作が行われた流体をそれぞれ導出する場合は、前記冷端制御弁及び前記熱端制御弁が閉じ、前記冷端加圧ポンプ及び前記熱端加圧ポンプが運転することを特徴とする請求項１１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１６】
前記冷水タンク及び前記熱水タンクは、それぞれ冷水及び熱水を適当な温度の温水として混合されるように所定の割合で供給することを特徴とする請求項１１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１７】
前記導出パイプは、クーリング動作及びヒーティング動作が行われた流体の前記冷端利得回路及び前記熱端利得回路からのそれぞれの導出を開始又は停止するための出口弁と、前記導出パイプの流量を制御するための流量制御弁と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱電型飲用装置。
【請求項１８】
熱エネルギーを吸収するための冷端側と熱エネルギーを放出するための熱端側とを有する熱電チップと、
前記熱電チップの冷端側に貼着され、内部に流体が流れるためのクーリング流路が設けられたクーリングユニットと、
前記熱電チップの熱端側に貼着され、内部に流体が流れるためのヒーティング流路が設けられたヒーティングユニットと、を備え、
前記熱電チップの冷端側及び熱端側は、前記クーリングユニットのクーリング流路及び前記ヒーティングユニットのヒーティング流路を介して前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路における流体に対してそれぞれクーリング動作及びヒーティング動作を行うことを特徴とする熱電ヒートポンプ。
【請求項１９】
前記クーリングユニットは、前記クーリング流路及びクーリングガスケット溝を有するクーリングベースと、前記クーリングガスケット溝に設けられたクーリングシールガスケットと、前記クーリングベースを被覆するクーリングシールカバーと、を備え、前記ヒーティングユニットは、前記ヒーティング流路及びヒーティングガスケット溝を有するヒーティングベースと、前記ヒーティングガスケット溝に設けられたヒーティングシールガスケットと、前記ヒーティングベースを被覆するヒーティングシールカバーと、を備えることを特徴とする請求項１８に記載の熱電ヒートポンプ。
【請求項２０】
前記クーリングシールカバー及び前記クーリングベースは、ネジが穿設されることで、前記クーリングシールカバーを前記クーリングベース上に固定するとともに前記クーリングシールガスケットを前記クーリングベースの前記クーリングガスケット溝に固定するための、対応するネジ孔を有しており、前記ヒーティングシールカバー及び前記ヒーティングベースは、ネジが穿設されることで、前記ヒーティングシールカバーを前記ヒーティングベース上に固定するとともに前記ヒーティングシールガスケットを前記ヒーティングベースの前記ヒーティングガスケット溝に固定するための、対応するネジ孔を有することを特徴とする請求項１９に記載の熱電ヒートポンプ。
【請求項２１】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、Ｕ形非同一側単方向流路式構造であることを特徴とする請求項１８に記載の熱電ヒートポンプ。
【請求項２２】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、Ｕ形同一側単方向流路式構造であることを特徴とする請求項１８に記載の熱電ヒートポンプ。
【請求項２３】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、螺旋単方向流路式構造であることを特徴とする請求項１８に記載の熱電ヒートポンプ。
【請求項２４】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、螺旋二方向流路式構造であることを特徴とする請求項１８に記載の熱電ヒートポンプ。
【請求項２５】
前記クーリング流路及び前記ヒーティング流路は、Ｕ形非同一側二方向流路式構造であることを特徴とする請求項１８に記載の熱電ヒートポンプ。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【公開番号】特開２０１２−７３０１８（Ｐ２０１２−７３０１８Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１１０７（Ｐ２０１１−２１１１０７）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（３９００２３５８２）財団法人工業技術研究院 (524)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】１９５ Ｃｈｕｎｇ Ｈｓｉｎｇ Ｒｄ．，Ｓｅｃ．４，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎ−Ｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ Ｒ．Ｏ．Ｃ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（３９００２３５８２）財団法人工業技術研究院 (524)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】１９５ Ｃｈｕｎｇ Ｈｓｉｎｇ Ｒｄ．，Ｓｅｃ．４，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎ−Ｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ Ｒ．Ｏ．Ｃ
【Ｆターム（参考）】
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