JP2000274869A - 熱電モジュールを内蔵するマニホールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペルチェ効果を有する熱電モジュールを内蔵
するマニホールドに関するものであり、キャビティ内に
おいて攪拌翼を回転させる構成のものを改良する。攪拌
翼の羽根部分と、熱電モジュールの伝熱面との間に、熱
媒体が存在する空隙を確保して熱交換効率に優れる熱電
モジュールを内蔵するマニホールドを開発する。 【解決手段】 マニホールド本体１７に熱電モジュール
７が内蔵され、さらにマニホールド本体１７に固定子８
が外装されたものである。マニホールド本体１７は、加
熱側マニホールド２と冷却側マニホールド３を持ち、そ
れぞれ加熱側攪拌部材５と冷却側攪拌部材６が配されて
いる。加熱側攪拌部材５，６の軸受け部材１５ｆ，２５
ｆに支軸１２，２３が挿通されている。支軸１２の先端
に係止部２８，３２かしめられている。加熱側攪拌部材
５，６は、軸支持部１１ａ，２２ａと係止部２８，３２
によって挟まれており、回転可能であるが、軸方向には
一体的に固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はペルチェ効果を有す
る熱電モジュールを内蔵するマニホールドに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、フロンガスのオゾン層破壊作用が
地球的な問題となり、フロンガスを使用しない冷却装置
の開発が急がれている。そしてフロンガスを使用しない
冷却装置の一つとして、熱電モジュールを使用した冷却
装置が注目されている。

【０００３】ここで熱電モジュールとは、ペルチェ（Pe
ltier)モジュール、又は熱電モジュールとして知られて
いるものであり、二つの伝熱面を有し、電流を流すこと
により一方の伝熱面が加熱され、他方の伝熱面が冷却さ
れる機能を持つ部材である。すなわち熱電モジュールで
は、一方の面が放熱面として機能し、他方が吸熱面とし
て機能する。熱電モジュールを使用した冷却装置は、例
えばＷＯ９２／１３２４３号（特表平６−５０４３６１
号）に開示されている。ＷＯ９２／１３２４３号に開示
された発明は、熱電モジュールをマニホールドに内蔵
し、マニホールド内では熱電モジュールを挟んで二つの
キャビティが構成されている。そしてマニホールドの放
熱面に面するキャビティは、熱交換器とポンプによって
構成される閉回路に接続され、他方の吸熱面に面するキ
ャビティも同様に熱交換器とポンプによって構成される
閉回路に接続されている。この様にして、熱電モジュー
ルの放熱側の伝熱面を含む循環回路と、冷却側伝熱面を
含む循環回路を構成し、この回路に水を主体とする熱媒
体を循環させる。そして二つの循環回路の内、冷却側の
回路の熱交換器によって所望の冷却を行う。

【０００４】上記したＷＯ９２／１３２４３号に開示さ
れた発明は、熱電モジュールを使用して実用的な冷却を
行い得る技術である。しかしながらＷＯ９２／１３２４
３号に開示された技術は、冷却装置の基本的な構成を開
示するものに過ぎず、実際にこの発明を冷蔵庫等に適用
するには、改良すべき点や、新たに解決しなければなら
ない問題が山積みされている。すなわち熱電モジュール
を使用した冷却装置は、旧来のフロンガスを使用した冷
却装置に比べて冷却効率が低いのが現状である。

【０００５】ＷＯ９２／１３２４３号に開示された技術
には、如何にして熱媒体と熱電モジュールの伝熱面の接
触を円滑化し、冷却効率を向上させるかという問題があ
る。熱電モジュールと熱媒体との間の熱交換をより円滑
に行うための改良手段として、ＷＯ９５／３１６８８号
（ＰＣＴ／ＡＵ９５／００２７１号）に開示された発明
が知られている。ＷＯ９５／３１６８８号に開示された
発明は、マニホールドのキャビティ内に攪拌翼を設け、
熱媒体と熱電モジュールの伝熱面との接触機会を増大さ
せるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＷＯ９５／３１６８８
号に開示された発明は、前記した様にキャビティ内にお
いて攪拌翼を回転させて熱媒体と熱電モジュールの伝熱
面との接触機会を増大させるものであり、旧来のものに
比べて高い熱伝達効率を発揮することが期待される。し
かしながら、ＷＯ９５／３１６８８号には、キャビティ
内の攪拌翼を回転させる具体的手段については開示され
ていない。すなわちＷＯ９５／３１６８８号に開示され
た発明は、キャビティ内に攪拌翼を設けることにより、
上記の問題は幾分改善されてはいるものの、キャビティ
内の攪拌翼を回転させる具体的手段については開示され
ていない。

【０００７】またキャビティ内において攪拌翼を回転さ
せ、熱媒体と熱電モジュールの伝熱面との接触を増大さ
せるためには、攪拌翼の羽根部分と、熱電モジュールの
伝熱面との間に、熱媒体が存在する空隙を確保する必要
があるが、ＷＯ９５／３１６８８号には、その具体的手
段が開示されていない。本発明は、従来技術の上記した
問題点に注目し、攪拌翼の羽根部分と、熱電モジュール
の伝熱面との間に、熱媒体が存在する空隙を確保する方
策を開示するものである。そして本発明は、熱交換効率
に優れる熱電モジュールを内蔵するマニホールドを開発
することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明は、吸熱面と放熱面とを有し電流を流すことに
より前記放熱面が加熱され前記吸熱面が冷却される熱電
モジュールと、前記吸熱面及び前記放熱面の少なくとも
一方との間にキャビティを形成するよう前記熱電モジュ
ールを内蔵するマニホールド本体と、少なくとも一つの
前記キャビティの内部に設けられて当該キャビティ内の
流体を撹拌する撹拌部材を有し、前記撹拌部材は、前記
吸熱面又は前記放熱面と交差する軸心回りに回転自在に
支持部材に支持され、前記支持部材は、前記撹拌部材が
前記熱電モジュールに近接する方向に移動することを規
制するように前記撹拌部材に係止する係止部を備え、前
記係止部は、前記熱電モジュールから離反されているこ
とを特徴とする熱電モジュールを内蔵するマニホールド
である。

【０００９】また同様の課題を解決するためのもうひと
つの発明は、吸熱面と放熱面とを有し電流を流すことに
より前記放熱面が加熱され前記吸熱面が冷却される熱電
モジュールと、前記吸熱面及び前記放熱面の少なくとも
一方との間にキャビティを形成するよう前記熱電モジュ
ールを内蔵するマニホールド本体と、少なくとも一つの
前記キャビティの内部に設けられて当該キャビティ内の
流体を撹拌する撹拌部材を有し、前記撹拌部材は、前記
吸熱面又は前記放熱面と交差する軸心回りに回転自在に
支持部材に支持され、前記支持部材の先端には、前記撹
拌部材が前記熱電モジュールに近接する方向に移動する
ことを規制するように前記撹拌部材に係止する係止部が
取付けられており、前記係止部は、前記キャビティ内の
流体よりも熱伝導性の高い固体材料からなるとともに前
記熱電モジュールに面接触されており、前記係止部の周
囲に流体の流通路が形成されていることを特徴とする熱
電モジュールを内蔵するマニホールドである。

【００１０】これにより、攪拌翼の羽根部分と、熱電モ
ジュールの伝熱面との間に、熱媒体が存在する空隙が確
保され、熱交換効率が向上する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、吸熱面と放熱面とを有
し電流を流すことにより前記放熱面が加熱され前記吸熱
面が冷却される熱電モジュールと、前記吸熱面及び前記
放熱面の少なくとも一方との間にキャビティを形成する
よう前記熱電モジュールを内蔵するマニホールド本体
と、少なくとも一つの前記キャビティの内部に設けられ
て当該キャビティ内の流体を撹拌する撹拌部材を有し、
前記撹拌部材は、前記吸熱面又は前記放熱面と交差する
軸心回りに回転自在に支持部材に支持され、前記支持部
材は、前記撹拌部材が前記熱電モジュールに近接する方
向に移動することを規制するように前記撹拌部材に係止
する係止部を備え、前記係止部は、前記熱電モジュール
から離反されていることを特徴とする熱電モジュールを
内蔵するマニホールドである。

【００１２】本発明のマニホールドでは、キャビティ内
に流れが発生し、熱媒体等の流体と熱電モジュールの伝
熱面の接触率が上がり、熱交換効率が向上する。また本
発明の熱電モジュールを内蔵するマニホールドでは、撹
拌部材は、支持部材によって支持されている。そして支
持部材は、撹拌部材が熱電モジュールに近接する方向に
移動することを規制するように撹拌部材に係止する係止
部を備える。そのため本発明の熱電モジュールを内蔵す
るマニホールドでは、撹拌部材の軸方向への移動が制限
され、熱電モジュールの伝熱面との間に、流体が存在す
る空隙が確保される。また本発明の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドでは、係止部が熱電モジュールから
離反されているため、撹拌部材の中心部においても熱電
モジュールの伝熱面との間に空隙が確保される。そのた
め本発明の構成によると、撹拌部材の中心部でも熱電モ
ジュールは流体と接する。さらにまた本発明の熱電モジ
ュールを内蔵するマニホールドでは、係止部が熱電モジ
ュールから離反されているため、攪拌部材が発生する振
動が、熱電モジュールに伝わらない。

【００１３】請求項２に記載の発明は、支持部材が、マ
ニホールド本体に対して固定された支軸であり、係止部
は前記支軸先端部に一体的に固定されていることを特徴
とする請求項１に記載の熱電モジュールを内蔵するマニ
ホールドである。

【００１４】本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、支軸先端部に一体的に固定された係止部に
より、撹拌部材の熱電モジュールに近接する方向への移
動が規制される。

【００１５】さらに請求項３に記載の熱電モジュールを
内蔵するマニホールドでは、支軸が、撹拌部材を回転駆
動させる電動モータの回転子を回転自在に支持してお
り、前記回転子の径中心側に、キャビティへの流体導入
通路が設けられていることを特徴とする請求項２に記載
の熱電モジュールを内蔵するマニホールドである。

【００１６】本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、支軸が、撹拌部材を回転駆動させる電動モ
ータの回転子を回転自在に支持している。すなわち本発
明の熱電モジュールを内蔵するマニホールドでは、支軸
周辺部が、電動モータの軸受け的機能を果たす。そして
本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホールドでは、
回転子自身の径中心側に、キャビティへの流体導入通路
が設けられている。すなわち本発明の本発明の熱電モジ
ュールを内蔵するマニホールドでは、回転子の中を流体
導入通路が設けられている。

【００１７】また請求項４に記載の発明は、吸熱面と放
熱面とを有し電流を流すことにより前記放熱面が加熱さ
れ前記吸熱面が冷却される熱電モジュールと、前記吸熱
面及び前記放熱面の少なくとも一方との間にキャビティ
を形成するよう前記熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルド本体と、少なくとも一つの前記キャビティの内部に
設けられて当該キャビティ内の流体を撹拌する撹拌部材
を有し、前記撹拌部材は、前記吸熱面又は前記放熱面と
交差する軸心回りに回転自在に支持部材に支持され、前
記支持部材の先端には、前記撹拌部材が前記熱電モジュ
ールに近接する方向に移動することを規制するように前
記撹拌部材に係止する係止部が取付けられており、前記
係止部は、前記キャビティ内の流体よりも熱伝導性の高
い固体材料からなるとともに前記熱電モジュールに面接
触されており、前記係止部の周囲に流体の流通路が形成
されていることを特徴とする熱電モジュールを内蔵する
マニホールドである。

【００１８】本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、撹拌部材は、支持部材によって支持されて
いる。また本発明では、撹拌部材が熱電モジュールに近
接する方向に移動することを規制するため、支持部材の
先端に係止部が取付けられている。なお係止部は、支持
部材に対して一体的に固定された構成と、軸方向に移動
可能に取り付けられた構成の双方が可能である。係止部
を軸方向に移動可能とする構成を採用する場合は、係止
部が熱電モジュールと接触することにより、係止部が位
置決めされ、撹拌部材の熱電モジュールに近接する方向
への移動が規制されることとなる。本発明の熱電モジュ
ールを内蔵するマニホールドでは、撹拌部材の軸方向へ
の移動が制限され、熱電モジュールの伝熱面との間に、
流体が存在する空隙が確保される。また本発明の熱電モ
ジュールを内蔵するマニホールドでは、係止部は、前記
キャビティ内の流体よりも熱伝導性の高い固体材料から
なり、かつ係止部は熱電モジュールに面接触されてい
る。そのため本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、熱電モジュールの発熱又は冷熱が係止部に
伝わる。そして本発明では、さらに係止部の周囲に流体
の流通路が形成されている。そのため熱電モジュールか
ら熱伝達された発熱又は冷熱は、係止部を経由して流体
に伝達される。すなわち本発明の熱電モジュールを内蔵
するマニホールドにおいて、係止部は、撹拌部材の位置
決めをする機能に加えて、熱電モジールの伝熱面積を実
質的に増大させる機能を持つ。

【００１９】また請求項５に記載の発明は、係止部は、
吸熱面又は放熱面の中心部に接触されていることを特徴
とする請求項４に記載の熱電モジュールを内蔵するマニ
ホールドである。

【００２０】本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、係止部は、吸熱面又は放熱面の中心部に接
触されている。ここで熱電モジュールの吸熱面又は放熱
面の中心部は、一般的に最も高温又は低温になる部位で
ある。本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホールド
は、この最も低温となる部位又は高温となる部位の伝熱
面積を実質的に増大させる機能を持つので、熱交換効率
が高い。

【００２１】さらに請求項６に記載の発明は、支持部材
が、マニホールド本体に対して固定された支軸であり、
前記支軸が、撹拌部材を回転駆動させる電動モータの回
転子を回転自在に支持しており、前記回転子の径中心側
に、キャビティへの流体導入通路が設けられていること
を特徴とする請求項４又は５に記載の熱電モジュールを
内蔵するマニホールドである。

【００２２】発明の熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルドでは、支軸が、撹拌部材を回転駆動させる電動モー
タの回転子を回転自在に支持しており、支軸周辺部が、
電動モータの軸受け的機能を果たす。また本発明マニホ
ールドでは、回転子自身の径中心側に、キャビティへの
流体導入通路が設けられている。すなわち本発明の熱電
モジュールを内蔵するマニホールドでは、回転子の中に
流体導入通路が設けられている。

【００２３】また請求項７に記載の発明は、マニホール
ド本体は、熱電モジュールの吸熱面側と放熱面側の双方
との間にキャビティを有し、双方のキャビティ内に攪拌
部材が設けられ、二つの攪拌部材の少なくとも一方には
磁石が設けられ、一方の攪拌部材の回転力が磁力によっ
て他方の攪拌部材に伝達されることを特徴とする請求項
１乃至６のいずれかに記載の熱電モジュールを内蔵する
マニホールドである。

【００２４】本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、ただ一つの原動機によって加熱側と冷却側
双方の攪拌部材を攪拌することができ、部品点数が少な
く、外形形状が小型となる。さらに本発明では、攪拌部
材間の動力伝達に磁気を利用する。本態様の構成による
と、非接触で攪拌部材間の動力伝達を行うことができる
ので、キャビティ同士の独立性を確保することができ
る。そのため加熱側と冷却側の流体が混ざることがな
い。

【００２５】さらに請求項８に記載の発明は、マニホー
ルド本体は、熱電モジュールの伝熱面の一方だけを覆
い、熱電モジュールの他方の伝熱面は、熱伝導板に当接
されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか
に記載の熱電モジュールを内蔵するマニホールドであ
る。

【００２６】本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、熱伝導板によって直接的に冷却対象物や空
気等を冷却することができる。

【００２７】

【実施例】以下さらに本発明の望ましい実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。 （実施例１）図１は、本発明の第１実施例の熱電モジュ
ールを内蔵するマニホールドの正面図である。図２は、
図１の右側面図である。図３は、図１の左側面図であ
る。図４は、図１の熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルドの正面断面図である。図５は、図４の支軸周辺部の
拡大図及びその変形例の拡大図である。図６は、図４の
熱電モジュール端部の拡大図である。図７は、図１のマ
ニホールドの分解斜視図である。図８（ａ）は、図１の
マニホールドの加熱側の詳細分解斜視図であり、（ｂ）
はさらに加熱側攪拌部材の分解斜視図であり、（ｃ）は
加熱側マニホールドの小径ボス部の断面図であり、
（ｄ）は加熱側攪拌部材のボス部の断面図である。図９
は、図１のマニホールドの固定子周辺の詳細分解斜視図
である。図１０は、図１のマニホールドの加熱側マニホ
ールドの正面図及び断面図である。図１１は、図１のマ
ニホールドに内蔵されている攪拌部材の正面図である。
図１２は、図１１の攪拌部材の断面図である。図１３
は、熱電モジュールの正面図である。図１４は、熱電モ
ジールの断面図である。図１５は、固定リングの正面断
面図及び左右の側面図である。図１６は、固定リングの
締結手順を示す説明図である。図１７は、図１のマニホ
ールドを活用した冷凍機の構成図である。図１８は、空
気抜きチャンバーの断面図である。図１９は、空気抜き
チャンバーの変形例の断面図である。

【００２８】図１〜図４において、１は、本発明の第１
実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホールドを示
す。熱電モジュールを内蔵するマニホールド１は、マニ
ホールド本体１７に熱電モジュール７が内蔵され、さら
にマニホールド本体１７に固定子８が外装されたもので
ある。固定子８の取付けには固定リング９が活用されて
いる。またマニホールド本体１７は、加熱側マニホール
ド２と冷却側マニホールド３を持ち、それぞれ加熱側攪
拌部材５と冷却側攪拌部材６が配されている。以下詳細
に説明する。

【００２９】加熱側マニホールド２は、ポリプロピレン
樹脂やポリエチレン樹脂を素材とする射出成形によって
作られたものである。加熱側マニホールド２の外観形状
は、図１０の様に円板状のフランジ部２ａと、これに続
くボス部２ｂ，２ｃを持ち、さらに管部２ｄ，２ｅが連
続している。すなわち加熱側マニホールド２は、フラン
ジ部２ａを持ち、これに繋がる大径ボス部２ｂが設けら
れている。また大径ボス部２ｂは、これよりも小径の小
径ボス部２ｃに繋がっている。そして小径ボス部２ｃの
端部は、さらに細くなっていて大径管部２ｄが構成さ
れ、大径管部２ｄの端部はより細く作られていて小径管
部２ｅを構成している。前記した大径ボス部２ｂ、小径
ボス部２ｃ、大径管部２ｄ及び小径管部２ｅはいずれも
同心状に配されているが、フランジ部２ａについては、
図２で明らかなようにやや偏心している。このようにフ
ランジ部２ａだけを偏心させた理由は、熱電モジュール
７に給電する端子２ｇ（図２）を設けるためのスペース
を確保するためである。

【００３０】本実施例で採用する加熱側マニホールド２
では、大径管部２ｄの外周部に３個の突起２ｆが設けら
れている。３個の突起２ｆは、同一円周状であって且つ
互いに等間隔となる位置に配されている。

【００３１】加熱側マニホールド２の内部は空洞１０に
なっており、加熱側マニホールド２は、当該空洞１０に
よって小径管部２ｅ側からフランジ２ａ側にかけて貫通
している。また加熱側マニホールド２の内部の空洞１０
の断面形状は、いずれの部位も円形である。空洞１０の
外径は、それぞれボス部２ｂ，２ｃ及び管部２ｄ，２ｅ
の外径に相応した大きさであり、小径管部２ｅ側からフ
ランジ部２ａ側にかけて順次大きくなっている。すなわ
ち加熱側マニホールド２の内部の空洞１０は、４段階に
区分され小径管部２ｅ側から順次、第一空洞部１０ａ，
第二空洞部１０ｂ、第一キャビティ１０ｃ、第二キャビ
ティ１０ｄがあり、第二キャビティ１０ｄはフランジ部
２ａ側に開口している。本実施例では、小径管部２ｅ側
の開口１３は、熱媒体導入口として機能する。

【００３２】第二キャビティ１０ｄの開口端部は、更に
二段階に縁取りされている。第二キャビティ１０ｄの開
口の第一段１０ｅには、環状の溝２ｈが設けられてい
る。当該溝２ｈには、オーリング３１が挿入される。第
二キャビティ１０ｄ開口の第二段１０ｆは、熱電モジュ
ール７の外周径と略一致する内径を持つ。また加熱側マ
ニホールド２では、フランジ部２ａのフランジ面にも環
状の溝２ｉが設けられている。当該溝２ｉには、オーリ
ング３０が挿入される。

【００３３】そして加熱側マニホールド２の内部には軸
固定部１１が設けられている。軸固定部１１は、図４，
図５，図８，図１０（ａ）の様に円柱状の軸支持部１１
ａを持つ。そして当該軸支持部１１ａは、リブ１１ｂに
よって空洞部１０内に同心状に支持されている。より詳
細に説明すると、大径管部２ｄの内部、すなわち第二空
洞部１０ｂに３本のリブ１１ｂが放射状に設けられてい
る。そして各リブ１１ｂの端部は、いずれも軸支持部１
１ａの側面と一体的に結合しており、軸支持部１１ａを
空洞部１０の中心に支持している。軸支持部１１ａの軸
方向の位置は、第二空洞部１０ｂと第一キャビティ１０
ｃに跨がった部位である。

【００３４】軸固定部１１の軸支持部１１ａには、ステ
ンレス等で作られた支軸１２が一体的に固定されてい
る。従って支軸１２は、空洞部１０と同心状に固定支持
されている。

【００３５】また大径ボス部２ｂには、内部（第二キャ
ビティ１０ｄ）から外に向かって連通するパイプ状の熱
媒体排出口１４が設けられている。熱媒体排出口１４の
パイプ状部位１４ａは、図１，図２の様に第二キャビテ
ィ１０ｄと同一平面上にあり、かつパイプ状部位１４ａ
は、第二キャビティ１０ｄに対して接線方向に延びてい
る。

【００３６】加熱側攪拌部材５は、攪拌翼１５と、モー
タの回転子１６が一体化したものである。すなわち加熱
側攪拌部材５の攪拌翼１５は、樹脂の射出成形によって
作られたものであり、ボス部１５ａと円板部１５ｂを持
ち、円板部１５ｂの一方の面に４個の羽根部材１５ｃが
設けられてなるものである。羽根部材１５ｃは、正面
（図１１）から見て中心部分が細く、周方向に向かうに
従って幅広に作られており、さらにやや捩じれた形状を
している。羽根部材１５ｃの外径ｄは、前記した加熱側
マニホールド２の第二キャビティ１０ｄの外径Ｄを１０
０とすると、９４以下である。すなわち加熱側攪拌部材
５を加熱側マニホールド２に装着した時、羽根部材１５
ｃと第二キャビティ１０ｄの内周面との間に、第二キャ
ビティ１０ｄの内周径の３％以上のクリアランスができ
る。なお、加熱側攪拌部材５の羽根の形状は、本実施例
に限定されるものではなく、風車状の羽根やプロペラ
状、あるいは円板に板体が垂直に立設されたものであっ
てもよい。

【００３７】そして本実施例に特有の構成として、各羽
根部材１５ｃの内部に立方体形状の永久磁石１５ｄが取
り付けられている。

【００３８】一方、ボス部１５ａは、円板部１５ｅの３
分の１から、４分の１程度の外径を持つ筒状体である。
そしてボス部１５ａの中心には、図１２の様に管状の軸
受け部材１５ｆが設けられている。すなわち軸受け部材
１５ｆは、ボス部１５ａの内側に設けられた３本のリブ
１５ｇにより、ボス部１５ａの中心軸に一致する部位に
保持されている。本実施例において、リブ１５ｇは、板
状であり、図１２の様にその面が軸線に対して傾斜して
いる。後記する様に熱媒体は、ボス部１５ａの中を通過
するが、本実施例では、リブ１５ｇが軸線に対して傾斜
しているので、熱媒体が巻き込まれる。

【００３９】モータの回転子１６は、具体的には円柱状
の永久磁石である。回転子１６には、フランジ部１６ｂ
が設けられている。回転子１６の磁石部分の外径は、攪
拌翼１５の約２分の１である。また回転子１６の中央に
は、前記したボス部１５ａの外径と一致する孔１６ａが
設けられている。そして回転子１６は、中央の孔１６ａ
が攪拌翼１５のボス部１５ａに挿入され、さらにフラン
ジ部１６ｂが円盤部１５ｂにネジ止めされている。すな
わち回転子１６はネジによって、攪拌翼１５と一体的に
結合されている。

【００４０】次に加熱側マニホールド２と加熱側攪拌部
材５との関係について説明する。加熱側攪拌部材５は、
加熱側マニホールド２の第一キャビティ１０ｃと第二キ
ャビティ１０ｄに配される。より具体的には、加熱側攪
拌部材５の円板部１５ｂと羽根部材１５ｃが第二キャビ
ティ１０ｄに位置し、回転子１６が第一キャビティ１０
ｃに配される。また前記した様に、羽根部材１５ｃと第
二キャビティ１０ｄの内周面との間には、第二キャビテ
ィ１０ｄの内周径の３％以上のクリアランスができる。
そして図５（ａ）の様に、加熱側攪拌部材５の軸受け部
材１５ｆに、ブッシュ２９が介在された上で、加熱側マ
ニホールド２の支軸１２が挿通されている。本実施例で
採用するブッシュ２９は、つば２９ａと本体部２９ｂを
持つものであり、本体部２９ｂは軸受け部材１５ｆと略
等しい長さを持つ。

【００４１】支軸１２は、前記した様に加熱側攪拌部材
５の軸受け部材１５ｆに挿通される。そしてその状態
で、支軸１２の先端に係止部２８が取り付けられてい
る。係止部２８は、支軸１２に対してかしめられてお
り、支軸１２から脱落することはない。したがって、加
熱側攪拌部材５の、軸受け部材１５ｆの前方端面は、ブ
ッシュ２９のつば２９ａを介して係止部２８と当接し、
加熱側攪拌部材５の熱電モジュール７に近接する方向の
力は、係止部２８によって支持される。また軸受け部材
１５ｆの後方端面は、軸支持部１１ａの前端と当接す
る。従って加熱側攪拌部材５の軸受け部材１５ｆは、軸
支持部１１ａと係止部２８によって挟まれている。その
ため本実施例では、加熱側攪拌部材５は、回転可能であ
るが、軸方向には一体的に加熱側マニホールド２に固定
されている。そして加熱側攪拌部材５が加熱側マニホー
ルド２に装着された状態において、係止部２８は、加熱
側マニホールド２のフランジ部２ａのフランジ面よりも
僅かに内側に位置する。より具体的には、係止部２８の
先端は、加熱側マニホールド２の開口部の第一段１０ｅ
よりも、熱媒体導入口１３側に位置にある。

【００４２】なお本実施例では、図５（ａ）に示した様
に、ブッシュ２９の本体部２９ｂは、軸受け部材１５ｆ
と略等しい長さを持ち、ブッシュ２９は軸受け部材１５
ｆの全長に渡って挿入されている。しかしこれに代わっ
て、図５（ｂ）に示す様にブッシュ２９の本体部２９ｂ
の長さを軸受け部材１５ｆよりも短く設計し、さらに軸
受け部材１５ｆの後端にテーパ部１５ｈを設ける構成も
推奨される。この構成は、熱媒体を潤滑剤として活用す
ることを意図したものである。すなわち後記する様に、
加熱側攪拌部材５の中心部は、熱媒体流路の一部として
機能し、使用時においては軸受け部材１５ｆは熱媒体の
流れの中にさらされる。そこで図５（ｂ）に示す様に、
軸受け部材１５ｆの後端にテーパ部１５ｈを設けると、
熱媒体がテーパ部１５ｈによって集められ、軸受け部材
１５ｆの中に導入される。その結果、熱媒体が潤滑剤と
して機能し、加熱側攪拌部材５が回転する際の摩擦抵抗
が低下する。

【００４３】実施例の説明に戻ると、加熱側マニホール
ド２と加熱側攪拌部材５が組付けられた状態において、
加熱側マニホールド２の熱媒体導入口１３と加熱側攪拌
部材５の円板部１５ｅの前面側が連通する。すなわち熱
媒体導入口１３は、第一空洞部１０ａと連通し、さらに
第一空洞部１０ａは、加熱側攪拌部材５のボス部１５ａ
の開口と連通する。そしてボス部１５ａは、筒状であっ
て、その先端部分は、加熱側攪拌部材５の円板部１５ｅ
の前面側に開口している。従って加熱側マニホールド２
の熱媒体導入口１３と加熱側攪拌部材５の円板部１５ｅ
の前面側が連通する。本実施例の熱電モジュールを内蔵
するマニホールドでは、上記した一連の連通路が熱媒体
の流路となる。すなわち本実施例では、回転子１６の径
中心側に孔１６ａが設けられており、当該孔１６ａが直
接的に、あるいは当該孔１６ａに挿入されたボス部１５
ａの孔が、第二キャビティ１０ｄに流体を導入する熱媒
体導入通路の一部として機能する。

【００４４】次に冷却側マニホールド３及び冷却側攪拌
部材６の構成を説明する。冷却側マニホールド３は、前
記した加熱側のマニホールド２と略対掌形（左右勝手違
い）であり、円板状のフランジ部３ａを持つ。冷却側マ
ニホールド３では、ボス部３ｂは一段である。またボス
部３ｂの後端部は、管部３ｃ，３ｄに繋がっている。冷
却側マニホールド３の大径管部３ｄの外周部は、平滑な
円筒面であり、突起はない。冷却側マニホールド３の内
部は前記した加熱側のマニホールド２と同様に空洞２０
になっており、小径管部３ｅ側からフランジ部３ａ側に
かけて貫通している。そして空洞２０の内径は、３段階
に区分され小径管部３ｅ側から順次、第一空洞部２０
ａ，第二空洞部２０ｂ及びキャビティ２０ｄがあり、キ
ャビティ２０ｄはフランジ部３ａ側に開口している。ま
た小径管部３ｅ側の開口２１は、熱媒体導入口として機
能する。

【００４５】冷却側マニホールド３の内部には、加熱側
のマニホールド２と同様に軸固定部２２が設けられてい
る。軸固定部２２は円柱状の軸支持部２２ａを持つ。そ
して当該軸支持部２２ａは、リブ２２ｂによって空洞部
２０内に同心状に支持されている。リブ２２ｂの形状や
取付け位置、数等は、前記した加熱側のマニホールド２
と同様であり、第二空洞部１０ｂに３本のリブ２２ｂが
放射状に設けられていると共にその他端側が軸支持部２
２ａの側面と一体的に結合し、軸支持部２２ａを空洞部
１０の中心に支持している。軸支持部２２ａの軸方向の
位置は、第二空洞部２０ｂとキャビティ２０ｄに跨がっ
た部位である。そして軸固定部２２の軸支持部２２ａに
は、ステンレス等で作られた支軸２３が一体的に固定さ
れ、支軸２３は、空洞部２０と同心状に固定支持されて
いる。

【００４６】冷却側マニホールド３についても、パイプ
状の熱媒体排出口２４が設けられているが、熱媒体排出
口２４の角度は、前記した加熱側マニホールド２とは異
なる。すなわち加熱側マニホールド２では、熱媒体排出
口１４のパイプ状部位１４ａは、第二キャビティ１０ｄ
と同一平面上にあり、かつパイプ状部位１４ａは、第二
キャビティ１０ｄに対して接線方向に延びていたのに対
し、冷却側マニホールド３では、パイプ状部位２４ａ
は、図１，図３の様にキャビティ２０ｄの平面に対して
外側に傾斜した角度に取り付けられている。すなわち冷
却側マニホールド３では、パイプ状部位２４ａは、図３
の様に側面の投影図で観察すると、キャビティ２０ｄの
接線方向に延びているが、正面図から明らかなように、
開口部分がキャビティ２０ｄとは異なる平面にある。す
なわち冷却側マニホールド３では、パイプ状部位２４ａ
は、キャビティ２０ｄの平面に対して傾斜して取り付け
られている。

【００４７】冷却側攪拌部材６は、攪拌翼である。すな
わち冷却側攪拌部材６は、固定子を持たない。冷却側攪
拌部材６は前記した加熱側攪拌部材５の羽根部材１５ｃ
と略同様の形状をしており、ボス部２５ａと円板部２５
ｂを持ち、円板部２５ｂの一方の面に４個の羽根部材２
５ｃが設けられたものである。羽根部材２５ｃは、前記
した羽根部材１５ｃと同様、中心部分が細く、周方向に
向かうに従って幅広に作られており、さらに時計方向に
捩じれた形状をしている。また各羽根部材２５ｃの内部
に立方体形状の永久磁石２５ｄが取り付けられている。
永久磁石２５ｄの極性は、前記した加熱側攪拌部材５の
羽根部材１５ｃに設けた永久磁石１５ｄと反対の極であ
る。すなわち永久磁石２５ｄは、熱電モジュール７を挟
んで永久磁石１５ｄと引き合う様に極性が配置されてい
る。なお冷却側攪拌部材６に設けられた永久磁石２５ｄ
の極性は、その全てが加熱側攪拌部材５に設けられた永
久磁石１５ｄと同一であって、両者が互いに反発しあう
関係であってもよい。また冷却側攪拌部材６側と加熱側
攪拌部材５の永久磁石１５ｄ，２５ｄの幾つか、あるい
は一方の永久磁石１５ｄ，２５ｄの全てを、鉄片等の磁
性体に置き換えてもよい。

【００４８】ボス部２５ａの形状・構造は、全長が短い
点を除いて、前記した加熱側攪拌部材５と同一である。
すなわちボス部２５ａの内側にはリブ２５ｇが設けら
れ、リブ２５ｇによって管状の軸受け部材２５ｆが中心
軸に一致する部位に保持されている。リブ２５ｇは板状
であり、その面が軸線に対して傾斜していて、熱媒体が
巻き込まれる。

【００４９】冷却側マニホールド３と冷却側攪拌部材６
との関係は、前記した加熱側と略同一であり、冷却側攪
拌部材６は、冷却側マニホールド３のキャビティ２０ｄ
に配される。そして冷却側攪拌部材６の軸受け部材２５
ｆに、ブッシュ３３が介在された上で、冷却側マニホー
ルド３の支軸２３が挿通されている。また先端に係止部
３２が取り付けられている。係止部３２は、支軸２３に
対してかしめられており、支軸２３から脱落することは
ない。したがって、冷却側攪拌部材６の、軸受け部材２
５ｆの端面は、ブッシュ３３のつばを介して係止部３２
と当接し、冷却側攪拌部材６の軸方向力は、係止部３２
によって支持される。従って、本実施例では、冷却側攪
拌部材６は、回転可能であるが、軸方向には一体的に冷
却側マニホールド３に固定されている。そして冷却側攪
拌部材６が冷却側マニホールド３に装着された状態にお
いて、係止部３２は、冷却側マニホールド３のフランジ
部３ａのフランジ面よりも僅かに内側に位置する。また
冷却側マニホールド３と冷却側攪拌部材６が組付けられ
た状態において、冷却側マニホールド３の熱媒体導入口
２１と冷却側攪拌部材６の円板部の前面側が連通する。

【００５０】次にその他の部材について説明する。本実
施例では、熱電モジュール７は、図１３の様に円板状で
ある。熱電モジュール７は、公知のペルチェ素子を利用
したものであり、Ｐ型半導体とＮ型半導体が並べて設け
られたものである。熱電モジュール７の断面構造は、図
１４の通りであり、Ｐ型とＮ型の熱電半導体７ｃ，７ｄ
を上下交互の電極７ｅで直列に接続し、上下をセラミッ
クの絶縁板７ｆで固定したものである。なおＰ型熱電半
導体７ｃとＮ型熱電半導体７ｄの組み合わせがペルチェ
素子の最小単位である。そして本実施例で使用する熱電
モジュール７では、アルミニウムの円板同士の間に、図
１３の様にペルチェ素子を円形に配したものである。な
お本実施例で採用する熱電モジュール７では、円板の外
周近傍部分には、ペルチェ素子はない。熱電モジュール
７としては、他に一つの角形の熱電モジュールをアルミ
ニウムの円板で挟んだものも使用可能である。

【００５１】固定子８は、モータを構成するコイルが内
蔵されたものである。固定子８の外径形状は、図７，
８，９の様にドーナツ状であり、中央に孔８ａが設けら
れている。また側面に電極部８ｂが設けられている。

【００５２】固定リング９は、図１５の様に円板状であ
り、「卍」に似た特殊形状の開口２７が設けられてい
る。開口２７の形状を詳細に説明すると次の通りであ
る。すなわち固定リング９の中央には、円形の開口２７
ａが設けられ、当該円形の部位から放射状に３本の溝２
７ｂが延びている。当該溝２７ｂは、いずれも直線であ
り、その軸線は、円形の開口２７ａの中心を通過する。
また直線状の溝２７ｂの端部は、いずれも同一方向に旋
回している。当該旋回部の溝２７ｃは、円形の開口２７
ａを中心とする円弧である。固定リング９には、この様
に直線状の溝２７ｂと、旋回状の溝２７ｃが設けられて
いるので、両溝によって囲まれる部位が半島状に残る。
すなわち固定リング９には、円形の開口２７ａの周囲
に、３個の半島部２７ｄが設けられている。

【００５３】次に固定リング９の表裏の面形状を見る
と、固定リング９の裏面側は、図１５（ａ）の様に平滑
である。これに対して固定リング９の表面側は、図１５
（ｃ）の様に全ての端部に補強リブが設けられている。
また図において、Ｅ，Ｆ，Ｄで示される部位、すなわち
半島部２７ｄの表面側端部には、傾斜が設けられてい
る。

【００５４】次にマニホールド１の組み立て構造につい
て説明する。マニホールド１では、加熱側マニホールド
２と冷却側マニホールド３がオーリング３０を挟んで一
体となり、その中央に二つのオーリング３１を挟んで熱
電モジュール７が配されている。すなわち加熱側のマニ
ホールド２と、冷却側のマニホールド３は一体的に結合
され、その中間部分に熱電モジュール７が装着されてい
る。加熱側マニホールド２と冷却側マニホールド３との
結合は、それぞれのフランジ部２ａ，３ａを合わせ、両
者にネジを挿通することにより行われる。ここで両者の
接合部に注目すると、図６の様に、熱電モジュール７の
ペルチェ素子が存在しない周辺部近傍が、加熱側マニホ
ールド２と冷却側マニホールド３に挟まれ、ている。言
い換えると、ペルチェ素子は、キャビティ１０ｄ，２０
ｄに面した部位だけにある。そしてペルチェ素子が存在
しない熱電モジュール７の周辺部近傍にオーリング３１
が当接している。本実施例では、ペルチェ素子が存在し
ない部位を加熱側マニホールド２と冷却側マニホールド
３で挟むことにより、ペルチェ素子の発熱或いは冷熱が
直接的に加熱側マニホールド２と冷却側マニホールド３
に伝わることを防いでいる。

【００５５】本実施例では、加熱側のマニホールド２及
び冷却側のマニホールド３に、それぞれ攪拌部材５，６
が装着されているが、攪拌部材５，６は、いずれも支軸
１２，２３にかしめられた係止部２８，３２によって軸
方向力が支持され、マニホールド２、マニホールド３に
対して軸方向に一体的に固定されている。そして攪拌部
材５，６がマニホールド２，３に装着された状態におい
て、係止部２８，３２は、マニホールド２，３のフラン
ジ部２ａ，３ａのフランジ面のよりも僅かに内側に位置
する。より具体的には、係止部２８の先端は、加熱側マ
ニホールド２の開口部の第一段２ｉよりも、熱媒体導入
口１３側に位置にある。そのため係止部２８，３２及び
攪拌部材５，６は、いずれも熱電モジュール７と接触せ
ず、攪拌部材５，６と熱電モジュール７との間には隙間
４が確保される。当該隙間は、凡そ１ｍｍ〜２ｍｍ程度
である。

【００５６】また加熱側マニホールド２のボス部２ｃに
固定子８が外装される。固定子８の固定方法は、次の手
順による。すなわち固定子８の孔８ａに加熱側マニホー
ルド２のボス部２ｃを挿通する。そして固定子８に続い
て固定リング９を加熱側マニホールド２に外装する。固
定リング９の装着に際しては、図１６（ａ）の様に溝９
ｂと突起２ｆとを一致させる。こうすることにより、突
起２ｆは、固定リング９の半島部２７ｄと干渉せず、半
島部２７ｄは突起２ｆよりもフランジ部２ａ側に至る。
そして続いて固定リング９を図１６の矢印の方向に回転
させ、半島部２７ｄを突起２ｆと固定子８の間に挿入
し、突起２ｆと固定子８とを係合させる。その結果、固
定子８は、加熱側マニホールド２のボス部２ｃに一体的
に固定される。

【００５７】次に本実施例にマニホールド１の作用につ
いて説明する。本実施例のマニホールド１は、図１７に
示すような熱交換器４０，４１及び空気抜きチャンバー
４３，４４を含む冷凍装置４５の一部として活用され
る。

【００５８】ここで高温側及び低温側の空気抜きチャン
バー４３，４４は、何らかの理由で配管内に混入したガ
スを集め、ガスが配管経路を循環することを防止する機
能と、何らか理由で、熱媒体が減少した場合でも熱媒体
を円滑に循環させることを目的として設けられるもので
ある。空気抜きチャンバー４３，４４は、要するに配管
内のガスが集まる空間を設けるものであり、配管経路の
最も高い位置に、容積の大きな部位を設けたものであ
る。空気抜きチャンバー４３，４４の具体的構成は、図
１８の通りであり、タンク状の容器４７に熱媒体導入口
４８と、熱媒体排出口４９が設けられたものである。ま
たここで本実施例に特有の構成として、熱媒体導入口４
８と、熱媒体排出口４９には、いずれもパイプが使用さ
れている。そして熱媒体導入口４８を構成するパイプ
は、容器４７の底面の中心から容器４７に入る。また熱
媒体導入口４８を構成するパイプは、容器４７内におい
て、容器４７の重心の近傍まで至り、容器４７の重心近
傍で開口している。一方、熱媒体排出口４９を構成する
パイプは、容器４７の側面の中心から容器４７に入る。
そして熱媒体導入口４８を構成するパイプについても、
容器４７内において、容器４７の重心の近傍まで至り、
容器４７の重心近傍で開口している。

【００５９】本実施例で採用する空気抜きチャンバー４
３，４４は、熱媒体導入口４８及び熱媒体排出口４９
が、容器４７の重心部で開口するので、空気抜きチャン
バー４３，４４に方向性が無い。すなわち本実施例で採
用する空気抜きチャンバー４３，４４は、図１８の様な
姿勢で使用することが望ましいが、何らかの理由で倒立
状態となっても、傾斜姿勢に置かれても、熱媒体導入口
４８及び熱媒体排出口４９の開口は、常に熱媒体に浸
る。そのため本実施例で採用する空気抜きチャンバー４
３，４４は、傾斜姿勢で使用されても、熱媒体導入口４
８及び熱媒体排出口４９の容器４７内の開口から、空気
（又はガス）を吸い込むことがない。同様の作用・効果
が期待される空気抜きチャンバーとしては、図１８に示
す空気抜きチャンバー５３がある。図１８に示す空気抜
きチャンバーでは、熱媒体導入口４８及び熱媒体排出口
４９が「Ｌ」字状に曲がった一本りパイプ５１によって
構成されている。本実施例では、パイプ５０の角の部位
が容器４７の重心近傍にある。そして当該角の部位に開
口５２が設けられている。

【００６０】冷凍装置４５の説明に戻ると、マニホール
ド１の高温側は、放熱用のコンデンサ（熱交換器）４０
及び高温側空気抜きチャンバー４３と配管結合される。
より具体的には、放熱用のコンデンサ（熱交換器）４０
の吐出口と、マニホールド１の熱媒体導入口１３が接続
される。またマニホールド１の熱媒体排出口１４と高温
側空気抜きチャンバー４６の導入口４８が接続される。
また高温側気抜きチャンバー４６の熱媒体排出口４９と
放熱用のコンデンサ（熱交換器）４０の導入口が接続さ
れている。こうしてマニホールド１の高温側、高温側気
抜きチャンバー４６及び放熱用のコンデンサ（熱交換
器）４０からなる一連の閉回路が構成される。

【００６１】マニホールド１の冷却側の配管についても
同様であり、吸熱用のエバー（熱交換器）４１及び低温
側気抜きチャンバー４４と配管結合され、一連の閉回路
が構成されている。

【００６２】そして配管回路内には、水を主体とする熱
媒体が循環される。なお、冷却側の配管回路内には、プ
ロピレングリコール等の不凍液を添加することが望まし
い。熱媒体は、比熱が大きい点から水を主体とする流体
を採用することが望ましいが、勿論他の液体であっても
良い。本実施形態の冷凍機では、マニホールド１が熱媒
体を移動させるポンプの機能を兼ねるので、特別のポン
プは設けられていない。

【００６３】この状態で、マニホールド１の熱電モジュ
ール７に通電し、さらに固定子８にも通電を行う。その
結果、熱電モジュール７の加熱側伝熱面（放熱面）７ａ
の温度が上昇し、冷却側伝熱面（吸熱面）７ｂの温度が
低下する。

【００６４】また固定子８が励磁され、磁力が加熱側マ
ニホールド２を貫通して内部の回転子１６に作用する。
その結果、加熱側マニホールド２内の回転子１６に回転
力が発生する。すなわち、本実施例の熱電モジュールを
内蔵するマニホールド１では、加熱側マニホールド２の
内外に設けられた回転子１６と、固定子８とによって、
一つのモータが構成されている。そのため固定子８に通
電することにより、加熱側マニホールド２内の回転子１
６が回転する。その結果、回転子１６と一体となった加
熱側攪拌部材５が回転し、加熱側攪拌部材５の攪拌翼１
５が回転を始める。

【００６５】ここで本実施例のマニホールド１では、攪
拌部材５，６に磁石１５ｄ，２５ｄが取り付けられてお
り、さらに攪拌部材５，６は熱電モジュール７を挟んで
対向した位置にある。また各磁石１５ｄ，２５ｄの極性
は、互いに引きつけ合う方向に揃えられている。そのた
め攪拌部材５，６の磁石１５ｄ，２５ｄ同士が引き付け
合い、加熱側の第二キャビティ１０ｄ内にある加熱側攪
拌部材５の回転に伴って、冷却側の冷却側攪拌部材６も
回転を開始する。すなわち固定子８に通電することによ
り、各キャビティ内で攪拌部材５，６が回転する。

【００６６】そして各キャビティ内の熱媒体が回転し、
熱媒体にエネルギーが付与される。そして回転力が付与
された熱媒体は、それぞれ熱媒体排出口１４，２４から
外部に吐出される。このように本実施例の熱電モジュー
ルを内蔵するマニホールド１は、ポンプとしての機能を
発揮するが、内部における熱媒体の流路は特異である。
すなわち本実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルド１の加熱側においては、熱媒体は、加熱側マニホー
ルド２の端部にある熱媒体導入口１３から入る。そして
熱媒体は、小径管部２ｅ内の第一空洞部１０ａを流れ
る。続いて熱媒体は、大径管部２ｄの第二空洞部１０ｂ
のリブ１１ｂの間を通過する。さらに熱媒体は、加熱側
攪拌部材５のボス部１５ａの中を流れ、リブ１５ｇの間
を通過して加熱側攪拌部材５の円板部１５ｅの前面側に
開口至る。

【００６７】冷却側においても同様であり、熱媒体は、
冷却側マニホールド３の端部にある熱媒体導入口２１か
ら入り、第一空洞部２０ａを流れ、第二空洞部２０ｂの
リブ２２ｂの間を通過して冷却側攪拌部材６のボス部２
５ａの中を流れ、冷却側攪拌部材６の羽根部材２５ｃの
中心に至る。本実施例の熱電モジュールを内蔵するマニ
ホールド１では、熱媒体は、直線的な経路を流れ、直接
的に加熱側攪拌部材５，６の羽根部材１５ｃ，２５ｃの
中心部分に入る。ここで羽根部材１５ｃ，２５ｃの中心
部分は、回転によって負圧傾向となる部位であるから、
本実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホールド１
は、ポンプとして高い効率を発揮する。

【００６８】また羽根部材１５ｃ，２５ｃの中心部分に
入った熱媒体は、羽根部材１５ｃ，２５ｃによって攪拌
され、高い頻度で熱電モジュール７の放熱面又は吸熱面
と接触する。特に本実施例の熱電モジュールを内蔵する
マニホールド１では、熱電モジュール７の表面と羽根部
材１５ｃ，２５ｃの間に１ｍｍ〜２ｍｍ程度の隙間が確
保されているので、当該隙間に熱媒体が進入し、高い頻
度で熱電モジュール７の伝熱面７ａ，７ｂと接触する。
さらに本実施例では、係止部２８の先端と熱電モジュー
ル７との間にも隙間があるので、熱媒体は熱電モジュー
ル７の中心部にも回り込み、熱電モジュール７の中心部
においても熱交換が行われる。

【００６９】また本実施例では、攪拌部材５，６のボス
部１５ａ，２５ａ内に設けられたリブ１５ｇ，２５ｇが
板状であり、且つ図１２の様にその面が軸線に対して傾
斜している。そのため熱媒体がボス部１５ａ，２５ａを
通過する際、熱媒体が巻き込まれて付勢され、より高い
効率が期待できる。

【００７０】羽根部材１５ｃ，２５ｃの中心部分に入っ
た熱媒体は、羽根部材１５ｃ，２５ｃの回転によって付
勢され、熱媒体排出口１４，２４からから排出される。
熱媒体の排出に伴い、熱媒体導入口１３，２１から新た
な熱媒体が吸い込まれる。なお本実施例の本実施例の熱
電モジュールを内蔵するマニホールド１では、熱媒体排
出口１４，２４の取り付け角度が、加熱側と冷却側で異
なる。すなわち前記した様に加熱側ではパイプ状部位１
４ａは、第二キャビティ１０ｄと同一平面上にあり、か
つパイプ状部位１４ａは、第二キャビティ１０ｄに対し
て接線方向に延びていたのに対し、冷却側ではキャビテ
ィ２０ｄの平面に対して外側に傾斜した角度に取り付け
られている。そのため加熱側ではパイプ状部位１４ａが
熱媒体の付勢方向のベクトルと一致するのに対し、冷却
側では両者のベクトルがずれている。従って本実施例の
熱電モジュールを内蔵するマニホールド１では、加熱側
と冷却側の吐出量が異なる。

【００７１】本実施例の熱電モジュールを内蔵するマニ
ホールド１では、キャビティ内で、熱媒体が攪拌される
ので、熱媒体と伝熱面７ａ，７ｂの接触機会が多い。特
に本実施例では、熱媒体は、熱電モジュール７の伝熱面
７ａ，７ｂに対して垂直方向に入る。そのため熱媒体は
熱電モジュール７に対して垂直に当たる。従って、本実
施例の熱電モジュールを内蔵するマニホールド１は、熱
媒体と伝熱面７ａ，７ｂとの熱交換効率が高い。

【００７２】加えて本実施例の熱電モジュールを内蔵す
るマニホールド１では、攪拌部材５，６が支軸１２，２
３にかしめられた係止部２８，３２によって軸方向力が
支持されていると共に、係止部２８，３２が、マニホー
ルド２，３のフランジ部２ａ，３ａの面よりも僅かに内
側に位置し、攪拌部材５，６と熱電モジュール７との間
に隙間４が確保されている。そのため本実施例の熱電モ
ジュールを内蔵するマニホールド１では、熱電モジュー
ル７の表面に必ず熱媒体が存在し、高い熱交換効率が期
待される。

【００７３】（実施例２）次に本発明の第２実施例につ
いて説明する。なお、以下に説明する第２以降の実施例
の説明では、第１実施例と同一の機能を発揮する部材に
同一の番号を付して、重複した説明を省略する。図２０
は、本発明の第２実施例の熱電モジュールを内蔵するマ
ニホールドの正面断面図及びその一部詳細図である。先
の実施例は、支軸１２，２３に係止部２８，３２をかし
めて攪拌部材５，６を軸方向に固定し、攪拌部材５，６
と熱電モジュール７との間に空隙が確保したものである
が、図１７に示す熱電モジュールを内蔵するマニホール
ド１’では、他の方策をこうじることにより、攪拌部材
５，６の羽根部材１５ｃ，２５ｃと熱電モジュール７と
の間に空隙を設けるものである。

【００７４】すなわち本実施例の熱電モジュールを内蔵
するマニホールド１’では、係止部２８’，３２’は金
属等の熱媒体よりも熱伝導の優れた素材が選択される。
また係止部２８’，３２’と支軸１２，２３は、軸方向
の相対移動を許す。より具体的には、係止部２８’，３
２’に、貫通孔２８’ａ，３２’ａが設けられており、
係止部２８’，３２’の貫通孔２８’ａ，３２’ａに支
軸１２，２３が挿通されている。また係止部２８’，３
２’は先の実施例よりも大きく、係止部２８’，３２’
の後端部がブッシュ２９のつば２９ａの前面と当接し、
さらにブッシュ２９のつば２９ａの背面が軸受け部材１
５ｆ、２５ｆの前面と当接した状態の時、係止部２
８’，３２’の先端部分が羽根部材１５ｃ，２５ｃの前
面から突出する。また係止部２８’，３２’の先端は平
坦である。

【００７５】そして熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルド１’では、一体的に組み立てられたとき、係止部２
８’，３２’の先端部分が熱電モジュール７の表面の中
央と面接触する。その結果、羽根部材１５ｃ，２５ｃと
熱電モジュール７の伝熱面７ａ，７ｂの間に隙間４が確
保される。従って本実施例の熱電モジュールを内蔵する
マニホールド１’においても、熱電モジュール７の表面
に必ず熱媒体が存在し、高い熱交換効率が期待される。
加えて本実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホール
ド１’では、係止部２８’，３２’が熱電モジュール７
の伝熱面７ａ，７ｂの中央部と面接触するため、熱電モ
ジュール７の伝熱面７ａ，７ｂの発熱又は冷熱が係止部
２８’，３２’に伝導され、係止部２８’，３２’を経
由して熱媒体に熱伝導される。そのため本実施例では、
係止部２８’，３２’通じた熱伝達が行われる。本実施
例では、熱電モジュール７の伝熱面積が、係止部２
８’，３２’によって実質的に拡大される。

【００７６】（実施例３）次に本発明の第３実施例につ
いて説明する。図２１は、本発明の第３実施例の熱電モ
ジュールを内蔵するマニホールドの正面断面図及びその
一部詳細図である。図２２は、図２１の熱電モジュール
を内蔵するマニホールドの平面図である。図２１，２２
に示す第３実施例のマニホールド６０は、マニホールド
が加熱側だけにあり、冷却側には設けられていない。加
熱側マニホールド２の構造は、先の実施例１のそれと全
く同一であり、本実施例は、先の例の冷却側マニホール
ド３をフィン部材６１に置き換えたものである。すなわ
ち第３実施例のマニホールド６０では、熱電モジュール
７の冷却側伝熱面７ｂは、直接的にフィン部材６１の壁
面（熱伝導板）６１ａ当接されている。本実施例のマニ
ホールドは、フィン部材６１によって庫内の空気を冷や
す冷蔵庫に採用することが望ましいものである。

【００７７】

【発明の効果】本発明の熱電モジュールを内蔵するマニ
ホールドは、キャビティ内に流れが発生し、熱媒体等の
流体と熱電モジュールの伝熱面の接触率が上がり、熱交
換効率が高く冷却能力が優れる。また本発明の熱電モジ
ュールを内蔵するマニホールドは、撹拌部材が熱電モジ
ュールに近接する方向に移動することが規制されている
ので、熱電モジュールの伝熱面との間に、熱媒体等の流
体が存在する空間が確保される。そのため本発明では、
熱媒体等の流体と熱電モジュールとの接触が確実であ
り、冷却能力が優れる。

【００７８】特に請求項１に記載の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドでは、係止部についても、熱電モジ
ュールから離反されている。そのため請求項１に記載の
マニホールドでは、係止部と熱電モジュールとの間にも
熱媒体等の流体が回り込み、より高い熱交換効率が期待
される。さらに請求項１に記載の熱電モジュールを内蔵
するマニホールドには、攪拌部材が発生する振動が、熱
電モジュールに伝わらないという特有の効果がある。

【００７９】また請求項２に記載の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドは、請求項１に記載の発明を簡単な
構成で実用化する方策を開示するものである。

【００８０】また特に請求項４に記載の熱電モジュール
を内蔵するマニホールドでは、係止部が流体よりも熱伝
導性の高い固体材料からなるとともに、係止部は熱電モ
ジュールに面接触されている。そのため熱電モジュール
の発熱又は冷熱は、係止部を経由して熱媒体等の流体に
伝達される。請求項４に記載の熱電モジュールを内蔵す
るマニホールドにおいて、熱電モジールの伝熱面積を実
質的に増大させる機能を持つ ので、高い熱交換効率が
期待できる。

【００８１】また請求項５に記載の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドでは、係止部は、一般に最も熱交換
しにくいとされている吸熱面又は放熱面の中心部に接触
している。本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルドは、この最も低温となる部位又は高温となる部位の
伝熱面積を実質的に増大させる機能を持つので、熱交換
効率の向上が期待できる。

【００８２】また請求項３，６に記載の熱電モジュール
を内蔵するマニホールドでは、回転子の中に流体導入通
路が設けられているので、流体の経路が直線的となり、
圧力損失が小さいという効果がある。

【００８３】また請求項７に記載の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドでは、部品点数が少なく、外形形状
が小型となる効果がある。

【００８４】さらに請求項８に記載の熱電モジュールを
内蔵するマニホールドでは、熱伝導板によって直接的に
冷却対象物や空気等を冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の熱電モジュールを内蔵す
るマニホールドの正面図

【図２】図１の右側面図

【図３】図１の左側面図

【図４】図１の熱電モジュールを内蔵するマニホールド
の正面断面図

【図５】図４の支軸周辺部の拡大図及びその変形例の拡
大図

【図６】図４の熱電モジュール端部の拡大図

【図７】図１のマニホールドの分解斜視図

【図８】（ａ）は、図１のマニホールドの加熱側の詳細
分解斜視図、（ｂ）はさらに加熱側攪拌部材の分解斜視
図、（ｃ）は加熱側マニホールドの小径ボス部の断面
図、（ｄ）は加熱側攪拌部材のボス部の断面図

【図９】図１のマニホールドの固定子周辺の詳細分解斜
視図

【図１０】図１のマニホールドの加熱側マニホールドの
正面図及び断面図

【図１１】図１のマニホールドに内蔵されている攪拌部
材の正面図

【図１２】図１１の攪拌部材の断面図

【図１３】熱電モジュールの正面図

【図１４】熱電モジールの断面図

【図１５】固定リングの正面断面図及び左右の側面図

【図１６】固定リングの締結手順を示す説明図

【図１７】図１のマニホールドを活用した冷凍機の構成
図

【図１８】空気抜きチャンバーの断面図

【図１９】空気抜きチャンバーの変形例の断面図

【図２０】本発明の第２実施例の熱電モジュールを内蔵
するマニホールドの正面断面図及びその一部詳細図

【図２１】本発明の第３実施例の熱電モジュールを内蔵
するマニホールドの正面断面図及びその一部詳細図

【図２２】図２１の熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルドの平面図

【符号の説明】

１ 熱電モジュールを内蔵するマニホールド ２ 加熱側マニホールド ３ 冷却側マニホールド ４ 隙間 ５ 加熱側攪拌部材 ６ 冷却側攪拌部材 ７ 熱電モジュール ８ 固定子 ９ 固定リング １０ａ 第一空洞部 １０ｂ 第二空洞部 １０ｃ 第一キャビティ １０ｄ 第二キャビティ １１，２２ 軸固定部 １１ａ，２２ａ 軸支持部 １１ｂ，２２ｂ リブ １２，２３ 支軸 １３，２１ 熱媒体導入口 １４，２４ 熱媒体排出口 １４ａ パイプ状部位 １５ 攪拌翼 １５ａ，２５ａ ボス部 １５ｂ，２５ｂ 円板部 １５ｃ，２５ｃ 羽根部材 １５ｄ，２５ｄ 永久磁石 １５ｆ，２５ｆ 軸受け部材 １５ｇ，２５ｇ リブ １６ 回転子 １６ａ 孔 １７ マニホールド本体 ２０ｄ キャビティ ２８，３２，２８’，３２’ 係止部 ２９，３３ ブッシュ ６１ａ 壁面（熱伝導板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木戸 長生 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 森下 賢一 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 藤本 真嗣 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸熱面と放熱面とを有し電流を流すこと
   により前記放熱面が加熱され前記吸熱面が冷却される熱
   電モジュールと、前記吸熱面及び前記放熱面の少なくと
   も一方との間にキャビティを形成するよう前記熱電モジ
   ュールを内蔵するマニホールド本体と、少なくとも一つ
   の前記キャビティの内部に設けられて当該キャビティ内
   の流体を撹拌する撹拌部材を有し、前記撹拌部材は、前
   記吸熱面又は前記放熱面と交差する軸心回りに回転自在
   に支持部材に支持され、前記支持部材は、前記撹拌部材
   が前記熱電モジュールに近接する方向に移動することを
   規制するように前記撹拌部材に係止する係止部を備え、
   前記係止部は、前記熱電モジュールから離反されている
   ことを特徴とする熱電モジュールを内蔵するマニホール
   ド。
2. 【請求項２】 支持部材が、マニホールド本体に対して
   固定された支軸であり、係止部は前記支軸先端部に一体
   的に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の
   熱電モジュールを内蔵するマニホールド。
3. 【請求項３】 支軸が、撹拌部材を回転駆動させる電動
   モータの回転子を回転自在に支持しており、前記回転子
   の径中心側に、キャビティへの流体導入通路が設けられ
   ていることを特徴とする請求項２に記載の熱電モジュー
   ルを内蔵するマニホールド。
4. 【請求項４】 吸熱面と放熱面とを有し電流を流すこと
   により前記放熱面が加熱され前記吸熱面が冷却される熱
   電モジュールと、前記吸熱面及び前記放熱面の少なくと
   も一方との間にキャビティを形成するよう前記熱電モジ
   ュールを内蔵するマニホールド本体と、少なくとも一つ
   の前記キャビティの内部に設けられて当該キャビティ内
   の流体を撹拌する撹拌部材を有し、前記撹拌部材は、前
   記吸熱面又は前記放熱面と交差する軸心回りに回転自在
   に支持部材に支持され、前記支持部材の先端には、前記
   撹拌部材が前記熱電モジュールに近接する方向に移動す
   ることを規制するように前記撹拌部材に係止する係止部
   が取付けられており、前記係止部は、前記キャビティ内
   の流体よりも熱伝導性の高い固体材料からなるとともに
   前記熱電モジュールに面接触されており、前記係止部の
   周囲に流体の流通路が形成されていることを特徴とする
   熱電モジュールを内蔵するマニホールド。
5. 【請求項５】 係止部は、吸熱面又は放熱面の中心部に
   接触されていることを特徴とする請求項４に記載の熱電
   モジュールを内蔵するマニホールド。
6. 【請求項６】 支持部材が、マニホールド本体に対して
   固定された支軸であり、前記支軸が、撹拌部材を回転駆
   動させる電動モータの回転子を回転自在に支持してお
   り、前記回転子の径中心側に、キャビティへの流体導入
   通路が設けられていることを特徴とする請求項４又は５
   に記載の熱電モジュールを内蔵するマニホールド。
7. 【請求項７】 マニホールド本体は、熱電モジュールの
   吸熱面側と放熱面側の双方との間にキャビティを有し、
   双方のキャビティ内に攪拌部材が設けられ、二つの攪拌
   部材の少なくとも一方には磁石が設けられ、一方の攪拌
   部材の回転力が磁力によって他方の攪拌部材に伝達され
   ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の
   熱電モジュールを内蔵するマニホールド。
8. 【請求項８】 マニホールド本体は、熱電モジュールの
   伝熱面の一方だけを覆い、熱電モジュールの他方の伝熱
   面は、熱伝導板に当接されていることを特徴とする請求
   項１乃至７のいずれかに記載の熱電モジュールを内蔵す
   るマニホールド。