(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の技術内容、構造特徴、達成する目的を詳細に説明するため、以下に実施例を挙げ並びに図面を組み合わせて説明する。
【0014】
図1を参照されたい。本発明の実施例の熱電ヒートポンプ装置は、熱電モジュール11とポンプ16を包含する。
【0015】
図1と2に示されるように、貯水タンク10中には、乱流隔板100が設けられ、該乱流隔板100は複数の乱流網孔101を具えている。乱流隔板100は飲用水が貯水タンク10中に進入する時に、飲用水が乱流隔板100に突き当たり乱流を形成することで、循環経路中に進入不能とされ、短い循環経路を形成し、これにより、強制対流の効果が下がるのを防止する。
【0016】
図1と
図3に示されるように、熱電モジュール11は放熱器12、放熱ファン13、少なくとも一つの熱電チップ14、熱伝導器15、排気管17、接触板18、第1保温材19A、及び第2保温材19Bを具えている。
【0017】
該放熱器12は、複数の熱伝導管120と複数の放熱フィン121を具え、該熱伝導管120は該放熱フィン121を貫通している。
【0018】
該放熱ファン13は該放熱器12の一側に設けられる。
【0019】
該熱電チップ14の一面は該放熱器12に接続され、たとえば、該熱電チップ14の一面は、該接触板18と接触し並びに熱伝導管120に接続され、該熱電チップ14の数量は単一或いは複数とされ得る。
【0020】
図4と
図5を参照されたい。熱伝導器15は第1板体150と第2板体154を具えている。
【0021】
該第1板体150の一面は、分流道151、乱流流道152と集流道153を具え、乱流流道152は分流道151と集流道153の間に位置し、第1板体150の他面はスムース面158とされ、スムース面158は熱電チップ14の設置に供される。
【0022】
さらに詳しく説明すると、第1板体150の一面に凹溝159Cが設けられ、上述の分流道151と集流道153は凹溝159Cの底面に凸設され、分流道151と集流道153はそれぞれ乱流流道152に向けて放射状に分布し、乱流流道152は凹溝159Cの底面に凹設され、並びに乱流流道152は多重V形の流路とされる。
【0023】
第2板体154は第1板体150に接続され、第2板体154は入液孔155、乱流流道156と出液孔157を具えている。乱流流道156は入液孔155と出液孔157の間に位置し、本実施例では、入液孔155にさらに管線で貯水タンク10が接続され、入液孔155は分流道151に隣接し、乱流流道156は第1板体150の乱流流道152に対向し、出液孔157は集流道153に隣接し、出液孔157はさらに管線で貯水タンク10に接続され、分流道151は、入液孔155からの飲用水を乱流流道152、156に導入し、集流道153は乱流流道152、156からの飲用水を出液孔157へと導入する。
【0024】
さらに詳しく説明すると、第2板体154の一面は凸塊159Aを具え、凸塊159Aの周囲に環状溝159Bを具え、環状溝159B中にシール手段(図示せず)が設けられ、凸塊159Aのサイズは第1板体150の凹溝159Cと同じかそれより大きい。入液孔155と出液孔157は凸塊159Aの両端に位置し、乱流流道156は凸塊159Aの一面に凹設され、乱流流道156は多重V形を呈する流路とされる。
【0025】
第2板体154の凸塊159Aと第1板体150の凹溝の設計は、第2板体154と第1板体150の内部に間隙を形成し、これにより、凸塊159Aと凹溝の間に液体流動空間が形成され、乱流流道152、156は該液体流動空間に位置する。
【0026】
放射状を呈する分流道151は入液孔155より熱伝導器15に進入した液体、たとえば、浄水、飲用水、冷水或いは温水を、迅速且つ均一に、乱流流道152、156中に流入させる。乱流流道152は該液体に乱流を発生させることで、液体と熱伝導器15の接触チャンスを増し、これにより、迅速に液体温度をアップ或いはダウンさせる。シール手段は液体の熱伝導器15の内部から外部への漏出を防止する。放射状を呈する集流道153は、乱流流道152、156からの液体を集め、並びに液体を出液孔157へと導き、液体が熱伝導器15の外部に流出できるようにする。
【0027】
上述したように、乱流流道152、156は、多重V形を呈する流路とされ、熱伝導器15は高い熱伝導性の材質、たとえば、アルミ合金或いは銅で製造され、アルミ合金材料は、アノード処理可能で、銅材料で製造される時は、乱流流道152、156の表面にはステンレススチールをメッキ可能で、該ステンレススチールの厚さは、0.002〜0.006mm、たとえば、0.002、0.0025、0.003、0.0035、0.004、0.0045、0.005、0.0055或いは0.006mmとされ得る。
【0028】
ポンプ16は、複数の管線で、それぞれ貯水タンク10と入液孔155に接続される。貯水タンク10は熱電モジュール11と相互に分離される。
【0029】
排気管17は、ポンプ16と貯水タンク10の間の管路に設けられる。
【0030】
接触板18は、熱電チップ14の、熱伝導管120に接続された一面に接続され、熱電チップ14の発生する熱エネルギー或いは冷エネルギーを、放熱器12に伝える。
【0031】
第1保温材19Aは、接触板18と熱伝導器15の間に設けられ、第1保温材19Aは口形を呈する保温ウレタンフォームとされ、第1保温材19Aは熱電チップ14の発生する熱エネルギー或いは冷エネルギーが、大気中に散逸しないようにし、さらに述べると、第1保温材19Aは熱電チップ14の作動時のエネルギーの散逸を防止できる。
【0032】
第2保温材19Bは、熱伝導器15を被覆し、第2保温材19Bは保温ウレタンフォームとされ、第2保温材19Bは熱伝導器15中のエネルギーの散逸を防止する。
【0033】
さらに、
図1と
図3を参照されたい。もし熱電チップ14が熱エネルギーを熱伝導器15に提供するなら、熱伝導器15に流入する飲用水は加熱され、乱流流道152、156は、飲用水と熱伝導器15の接触チャンスを増し、加熱された飲用水は貯水タンク10中に流入し、ポンプ16は貯水タンク10中の飲用水を吸い出し、該飲用水を熱伝導器15中に戻し、再度加熱させ、熱電チップ14の発生する冷エネルギーは、接触板18により熱伝導管120に伝えられ、熱伝導管120よりさらに該冷エネルギーは放熱フィン121に伝えられ、放熱ファン13は放熱フィン121に位置する冷エネルギーを大気中に散逸させる。
【0034】
反対に、熱電チップ14が冷エネルギーを熱伝導器15に提供する時は、熱伝導器15に流入した飲用水は冷却され、熱電チップ14の発生する熱エネルギーは、接触板18により熱伝導管120に伝えられ、熱伝導管120はさらに熱エネルギーを放熱フィン121へと伝導し、放熱ファン13は放熱フィン121に位置する熱エネルギーを大気中に散逸させる。
【0035】
図8と
図3を参照されたい。もし、一定量の水で試験し、たとえば、該水の水量は2300ccとし、水温は、摂氏30.1度とし、熱電チップ14が冷エネルギーを熱伝導器15に提供して、該水温を下げると、該水が摂氏30.1度から摂氏7.2度に下がるのに、60分しかかからず、摂氏30.1度から摂氏5.1度に下げるには、75分が必要である。既存の冷却装置であると、等量の水を、摂氏26.3度から摂氏7.4度に下げるのに、110分かかり、ゆえに、本発明の効率は、55%アップしている。
【0036】
図6を参照されたい。本発明の実施例の給水機システム回路は、浄水装置2、温水タンク4、熱水タンク5、給水装置6及び熱電ヒートポンプ装置7を包含する。
【0037】
浄水装置2は、第1浄水器20、第2浄水器21及び入水コネクタ22を具えている。
【0038】
第1浄水器20は活性炭とされ、第1浄水器20は管線で入水コネクタ22に接続される。
【0039】
第2浄水器21は紫外線殺菌灯とされ、第2浄水器21は管線で第1浄水器20に接続される。
【0040】
貯水タンク3は、浄水貯水タンク30、少なくとも一つの浄水水位センサ300、第1浄水出水制御バルブ301、第2浄水出水制御バルブ302、冷水タンク31、冷水水温センサ310、第1冷水出水制御バルブ311、排水制御バルブ312、第2冷水出水制御バルブ313、分層隔板32、浄水入水制御バルブ33及び排水コネクタ34を具えている。
【0041】
浄水貯水タンク30は、管線で第2浄水器21に接続される。
【0042】
浄水水位センサ300は、浄水貯水タンク30中に設けられる。
【0043】
第1浄水出水制御バルブ301と第2浄水出水制御バルブ302は、管線で浄水貯水タンク30に接続される。
【0044】
冷水タンク31は、浄水貯水タンク30に連通し、冷水の水温は、摂氏4−8度とされる。
【0045】
冷水水温センサ310は冷水タンク31中に設けられる。
【0046】
第1冷水出水制御バルブ311、排水制御バルブ312、第2冷水出水制御バルブ313は、それぞれ管線で冷水タンク31に接続される。
【0047】
分層隔板32は、浄水貯水タンク30と冷水タンク31の間に設けられ、分層隔板32は複数の貫通孔を具え、これにより、浄水貯水タンク30の浄水を冷水タンク31中に進入させる。
【0048】
浄水入水制御バルブ33は、浄水貯水タンク30と第2浄水器21の間の管路に設けられる。
【0049】
排水コネクタ34は、管線で排水制御バルブ312に接続される。
【0050】
温水タンク4は管路で第1浄水出水制御バルブ301に接続され、温水タンク4は、少なくとも一つの温水水位センサ40、温水水温センサ41、第1温水出水制御バルブ42、第2温水出水制御バルブ43及び第3温水出水制御バルブ44を具え、温水の水温は、摂氏50−70度とされる。
【0051】
温水水位センサ40と温水水温センサ41は温水タンク4中に設けられる。
【0052】
第1温水出水制御バルブ42、第2温水出水制御バルブ43及び第3温水出水制御バルブ44は管路で温水タンク4に接続される。
【0053】
熱水タンク5は管路で第1温水出水制御バルブ42と排水制御バルブ312に接続され、熱水タンク5は、少なくとも一つの熱水水位センサ50、加熱器51、熱水水温センサ52及び熱水出水制御バルブ53を具え、熱水の水温は摂氏90度より高い。
【0054】
熱水水位センサ50、加熱器51、及び熱水水温センサ52は熱水タンク5中に設けられ、加熱器51は、浸水式ヒーターとされる。
【0055】
熱水出水制御バルブ53は管路で熱水タンク5に接続される。
【0056】
以上を受け、
図6に示される貯水タンク3、温水タンク4及び熱水タンク5は、
図1に示される貯水タンク10と見なされ得て、ゆえに、また、乱流隔板がそれぞれ
図6に示される貯水タンク3、温水タンク4及び熱水タンク5中に設置されてもよく、並びに貯水タンク3と温水タンク4は、熱電ヒートポンプ装置7と相互に分離するものとされる。
【0057】
給水装置6は、出水ポンプ60と出水管61を具えている。
【0058】
出水ポンプ60は、複数の管路で、それぞれ第1冷水出水制御バルブ311、第2浄水出水制御バルブ302、第3温水出水制御バルブ44と熱水出水制御バルブ53に接続される。
【0059】
出水管61は出水ポンプ60に接続される。
【0060】
熱電ヒートポンプ装置7は、
図1の実施例に記載されるように、さらに冷水入水制御バルブ74と温水入水制御バルブ75を具えている。
【0061】
ポンプ71、冷水入水制御バルブ74と温水入水制御バルブ75は、それぞれ複数の管線で熱電モジュール70の熱伝導器72に接続される。
【0062】
ポンプ71はさらに、複数の管線で、第2温水出水制御バルブ43と第2冷水出水制御バルブ313に接続される。
【0063】
図1に記載の排気管17のように、排気管が
図6に示される冷水タンク31とポンプ71の間、及び、温水タンク4とポンプ71の間にそれぞれ設けられる。
【0064】
図7を参照されたい。ここに記載される実施例の給水機は、
図6からさらに派生したものであり、ゆえに、一部の部品の符号は、
図6の実施例のものが援用される。
【0065】
本実施例中、
図6の貯水タンク3は、
図7に示される二つのそれぞれ独立した浄水貯水タンク30Aと冷水タンク31Aに区画される。
【0066】
浄水貯水タンク30Aは、さらに、第3浄水出水制御バルブ303Aを具え、第3浄水出水制御バルブ303Aは、管路で浄水貯水タンク30Aに接続され、浄水貯水タンク30Aと第2浄水器21の間の接続方式は、
図6の実施例に示されるとおりであり、浄水貯水タンク30Aと給水装置6の間の接続方式も、
図6の実施例に示されるとおりである。
【0067】
冷水タンク31Aはさらに、少なくとも一つの冷水水位センサ314Aを具え、冷水水位センサ314Aは冷水タンク31A中に設けられ、冷水タンク31Aと排水コネクタ34の間の接続方式は、
図6の実施例に示されるとおりであり、冷水タンク31Aと給水装置6の間の接続方式も、
図6の実施例に記載されるとおりであり、冷水タンク31Aと熱電ヒートポンプ装置7は
図6の実施例に記載されているとおりである。
【0068】
以上を受け、
図7に記載の浄水貯水タンク30Aと冷水タンク31Aは、
図1に記載の貯水タンク10と見なされ得て、ゆえに、乱流隔板が冷水タンク31A中に設置され得る。
【0069】
さらに、
図6に示されるように、入水コネクタ22は水源を、第1浄水器20と第2浄水器21に提供し、該水源からの水に、浄水を形成させ、浄水入水制御バルブ33は浄水の浄水貯水タンク30中の量を制御し、浄水水位センサ300は、浄水貯水タンク30中の水位をセンスし、もし、水位が設定値より低ければ、浄水入水制御バルブ33の開放度を増大し、それによりより多くの浄水を浄水貯水タンク30に進入させ、水位が設定値より高ければ、浄水入水制御バルブ33を閉じて、浄水が浄水貯水タンク30に進入しないようにするか、或いは浄水入水制御バルブ33の開放度を縮小し、それにより浄水が浄水貯水タンク30に進入する水量を減らす。
【0070】
分層隔板32は浄水貯水タンク30の浄水と冷水タンク31の冷水を隔離して、常温の浄水と低温の冷水の混合を防止し、分層隔板は、貫通孔を通して、冷水タンク31の水量を適時に補充できる。
【0071】
図7を参照されたい。浄水入水制御バルブ33は浄水が浄水貯水タンク30A中に進入する水量を制御する。
【0072】
第3浄水出水制御バルブ303Aは、浄水貯水タンク30A中の浄水の、冷水タンク31A中に進入する水量を制御し、適時に冷水タンク31Aの水量を補充する。
【0073】
図7と
図6の動作は類似し、ゆえに、
図6を以て説明し、差異があれば
図7を以て説明する。
【0074】
図6に示されるように、第1浄水出水制御バルブ301は、浄水貯水タンク30中の浄水の、温水タンク4に進入する水量を制御し、それにより適時に温水タンク4の水量を補充する。
【0075】
第2浄水出水制御バルブ302は、浄水貯水タンク30中の浄水の、給水装置6に進入する水量を制御し、出水ポンプ60は、出水量を強化し、該浄水は、出水管61を介して使用者に提供され、もし、第2浄水出水制御バルブ302が閉じられれば、給水装置6は浄水を提供できない。
【0076】
第2冷水出水制御バルブ313は冷水タンク31の冷水の、熱電ヒートポンプ装置7に進入する水量を制御し、ポンプ71は、熱電ヒートポンプ装置7に進入する水量を強化し、該水は、冷水或いは温水とされ得る。
【0077】
もし、該水が冷水タンク31からのものであれば、熱電チップ73は冷エネルギーを、熱伝導器72に提供し、それにより冷水の温度を下げ、冷水水温センサ310は冷水タンク31中の冷水の水温をセンスし、もし、該水温が設定値より低ければ、熱電チップ73のパワーを下げ、もし、該水温が設定値より高ければ、熱電チップ73のパワーをアップし、それにより、冷水の温度を下げる。もし、冷水タンク31中の温度がすでに設定値に達していれば、すなわち、冷水入水制御バルブ74は閉じられ、熱電ヒートポンプ装置7は暫時動作を停止できる。
【0078】
もし、熱電チップ73が冷エネルギーを提供するのであれば、熱電チップ73の発生する熱エネルギーが熱伝導管700を介して放熱フィン701に伝えられ、さらに放熱ファン702により大気中に散逸させられる。
【0079】
冷水入水制御バルブ74は、熱伝導器72の冷水が冷水タンク31に進入する水量を制御する。
【0080】
上述したように、浄水貯水タンク30中の浄水は、冷水タンク31中の水量を補充でき、補充される水は、熱電ヒートポンプ装置7により降温され得て、これにより補充される水は冷水とされる。
【0081】
第3浄水出水制御バルブ303Aは適時に開放されるか或いは閉じられ、それにより、冷水タンク31Aの水量が補充され、冷水タンク31Aに補充される浄水は、熱電ヒートポンプ装置7により降温されて冷水とされ得る。
【0082】
さらに、
図6に示されるように、第1冷水出水制御バルブ311が開放される時、冷水タンク31の冷水は、給水装置6に提供され、第1冷水出水制御バルブ311が閉じられると、該冷水は給水装置6に提供され得ない。
【0083】
第1浄水出水制御バルブ301は、浄水の、温水タンク4に進入する水量を制御し、もし、温水水位センサ40が検出した温水タンク4の水位が設定値より低ければ、第1浄水出水制御バルブ301は開放度を増し、比較的多くの浄水を温水タンク4に進入させる。
【0084】
温水タンク4の水位が設定値と等しいかそれより高ければ、第1浄水出水制御バルブ301は閉じられ、浄水は温水タンク4に進入不能とされる。
【0085】
もし、第2温水出水制御バルブ43が開放されると、温水タンク4の温水は熱電ヒートポンプ装置7中に進入し、熱電チップ73は熱エネルギーを熱伝導器72に提供し、温水を加熱する。
【0086】
もし、熱電チップ73が熱エネルギーを提供し、熱電チップ73の発生する冷エネルギーは、熱伝導管700を介して放熱フィン701に伝えられ、さらに、放熱ファン702により大気中に散逸させられる。
【0087】
温水水温センサ41は温水タンク4の温水の水温を検出し、もし、該水温が設定値よりり低ければ、熱電チップ73のパワーが上げられ、これにより温水の水温が上げられ、温水入水制御バルブ75が開放されて、熱伝導器72中の温水が温水タンク4中に進入する。
【0088】
もし、該水温が設定値に等しいかそれより高ければ、熱電ヒートポンプ装置7は暫時動作を停止し、第2温水出水制御バルブ43と温水入水制御バルブ75は閉じられる。
【0089】
第3温水出水制御バルブ44が開放される時は、温水タンク4の温水は、給水装置6に提供され、もし、第3温水出水制御バルブ44が閉じられる時は、該温水は、給水装置6には提供され得ない。
【0090】
第1温水出水制御バルブ42が開放される時、温水タンク4の温水は、熱水タンク5中に進入し、熱水水位センサ50が熱水タンク5中の水位を検出し、仮に該水位が設定値に等しいかそれより高ければ、第1温水出水制御バルブ42は閉じられ、温水タンク4の温水は熱水タンク5に進入不能とされる。
【0091】
もし、熱水出水制御バルブ53が開かれると、熱水タンク5の熱水は、給水装置6に提供され、熱水出水制御バルブ53が閉じられると、該熱水は給水装置6に提供され得ない。
【0092】
熱水水温センサ52が熱水タンク5中の水温が設定値より低いことを検出すると、加熱器51が起動され、これにより熱水タンク5中の熱水が加熱され、熱水水温センサ52が熱水タンク5中の水温が設定値に等しいかそれより高くなったことを検出すると、加熱器51は切断され、熱水タンク5中の熱水はそれ以上加熱されない。
【0093】
貯水タンク3、温水タンク4と熱水タンク5中の水を排除して、貯水タンク3、温水タンク4、熱水タンク5を洗浄したい場合、或いは、ここに記載の給水機を運輸するか、或いは、ここに記載の給水機の内部構造を修理したい時は、排水制御バルブ312を開放し、貯水タンク3、温水タンク4、及び熱水タンク5中の水を、排水コネクタ34を介して排出させる。
【0094】
総合すると、本発明の冷却或いは加熱の速度は急速で、ゆえに飲用水の給水機に応用でき、熱電チップが作動停止した後の、熱伝導損失が非常に小さく、或いは零に近い。
【0095】
以上述べたことは、本発明の実施例にすぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本発明の権利のカバーする範囲内に属するものとする。