JP2000274908A - 冷蔵・保温装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギー消費の増加や大型化を抑えながら
庫内を良好に冷却することのできる冷蔵・保温装置を提
供すること。 【解決手段】 内壁がヒートパイプパネル１４で形成さ
れており、該ヒートパイプパネル１４を露出するように
外方から切り欠かれた切り欠き部１０ａを有する筺体１
０と、通電により吸熱する吸熱面２１ｂと通電により発
熱する放熱面２１ａと、前記筺体１０を密封する蓋体と
を有し、前記吸熱面２１ｂが、前記筺体１０の前記切り
欠き部１０ａから前記ヒートパイプパネル１４に連接さ
れている冷蔵装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ペルチェ素子を使
用した冷蔵・保温装置に関し、詳細には、エネルギー消
費の増加や大型化を抑えながら庫内を良好に冷却・保温
することのできる冷蔵・保温装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、熱交換媒体としてペルチェ素
子を用いた冷蔵装置や保温装置は、車載の小型温冷庫等
として、広く使用されている。このような冷蔵装置や保
温装置は、図２に示すように、保冷室や保温室を形成す
る筺体１１０の外部にペルチェ素子１２１を配設すると
ともに、筺体１１０の内壁１１４をアルミや銅等の金属
によって形成し、ペルチェ素子１２１の吸熱面または放
熱面１２１ａから内壁１１４に熱を伝達して庫内を冷却
または保温するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのような従来
の冷蔵装置や保温装置は、アルミや銅等を介して熱が伝
導されるため、たとえばペルチェ素子１２１の吸熱面１
２１ａは凍結していても庫内はそれほど冷却されていな
い等、温度の分布が均一にならなかったり、熱効率がよ
くない等の欠点がある。この欠点を解消するためには、
従来より、図３に示すように、庫内にファン１２６を配
設し、庫内の空気を強制的に循環させることが行われて
いる。しかし、ファン１２６を使用すると、エネルギー
消費量の増加や大型化、部材点数の増加等、従来の小型
温冷庫としての利点が生かしきれない問題点がある。

【０００４】また、上述の従来の欠点を解決する技術と
しては、特開平７−２７４６３号公報に記載される温冷
蔵庫が提案されている。この温冷蔵庫は、庫内に配設さ
れるペルチェ素子の吸熱面及び放熱面のうちの一方にヒ
ートパイプを面接させ、且つこのヒートパイプは庫内の
内壁面から一定の間隔を介して延設し、ヒートパイプに
よって庫内の熱伝達効率の向上を図っている。しかし、
この温冷蔵庫においては、ヒートパイプが庫内において
内壁面から間隔を介して配設されているために、冷蔵・
保温したい物品を収容する容積を従来通りに保持するた
めには温冷蔵庫全体の大きさを大きくしなければいけな
い問題点がある。また、ヒートパイプが浮いた状態にな
っているため、強度的に弱い問題点もある。更に、ペル
チェ素子が庫内に配設されているため、吸熱面と放熱面
のうちの他方にもヒートパイプを面接させ庫外との熱伝
達を図る必要があり、部材点数が増加して構造が複雑に
なる問題点がある。

【０００５】本発明は、上述のような課題を解決するた
めになされたもので、エネルギー消費の増加や大型化を
抑えながら庫内を良好に冷却・保温することのできる冷
蔵・保温装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、内壁の少なくとも一部がヒートパイプ
で形成された筺体と、通電により吸熱する吸熱面と通電
により発熱する放熱面とを有し、前記吸熱面及び前記放
熱面のうちの一方が、前記ヒートパイプに熱的に連接さ
れるペルチェ素子とを備える冷蔵・保温装置を提供する
ことにより、前記目的を達成する。

【０００７】本発明の冷蔵・保温装置においては、筺体
の内壁のうちの少なくとも一部がヒートパイプで形成さ
れており、ペルチェ素子の吸熱面または放熱面がヒート
パイプに熱的に連接する。従って、ヒートパイプは筺体
の内壁として配設されているため、中空部の容積がヒー
トパイプによって減少することがなく、筺体の中空部全
体を保温室または保冷室として活用でき、冷蔵・保温装
置を大型化する必要がない。また、ヒートパイプが外壁
や断熱層等の筺体の他の部材に直接面接するので、ヒー
トパイプの強度が良好に保持される。そして、筺体の内
壁のうちの少なくとも一部がヒートパイプによって形成
されているので、筺体の中空部内においてもヒートパイ
プによって良好に熱伝達が行われ、中空部内の温度勾配
が少なく抑えられる。また、ヒートパイプを利用して筺
体の内壁を形成するため、その分筺体を形成する部材が
少なくて済む。加えて、ヒートパイプが筺体の内壁とし
て配設されているため、ペルチェ素子を筺体の外部から
ヒートパイプに連接し、吸熱面及び放熱面のうちの他方
を直接筺体の外部に配置することができるため、他方と
筺体の外部との間にヒートパイプ等の熱伝達部材を用い
る必要なく、部材点数が少なく抑えられる。

【０００８】本発明の冷蔵・保温装置は、内壁の少なく
とも一部がヒートパイプで形成された筺体と、通電によ
り吸熱する吸熱面と通電により発熱する放熱面とを有
し、前記吸熱面が前記ヒートパイプに熱的に連接される
ペルチェ素子とを備える冷蔵装置を含む。また、内壁の
少なくとも一部がヒートパイプで形成た筺体と、通電に
より吸熱する吸熱面と通電により発熱する放熱面とを有
し、前記放熱面が前記ヒートパイプに熱的に連接される
ペルチェ素子とを備える保温装置を含む。更に、内壁の
少なくとも一部がヒートパイプで形成された筺体と、通
電により吸熱及び放熱が行われる２つの熱伝達面の一方
が前記ヒートパイプに熱的に連接されるペルチェ素子
と、前記ペルチェ素子への通電を自動的にまたは手動で
切り替えて前記一方の熱伝達面を吸熱面と放熱面に選択
設定する切り替え手段とを備える冷蔵・保温装置を含
む。

【０００９】本発明の冷蔵・保温装置は、前記筺体が切
り欠き部を有し、前記ペルチェ素子が前記筺体の前記切
り欠き部に嵌合されており、前記吸熱面及び前記放熱面
のうちの他方は前記筺体の外部に配置されているものと
することができる。ここで、「前記吸熱面及び前記放熱
面のうちの他方が前記筺体の外部に配置されている」と
は、当該他方が筺体以外の部材と接触可能に露出されて
いるまたは接触していることをいう。本発明の冷蔵・保
温装置は、ヒートパイプが筺体の内壁として配設されて
いるため、ペルチェ素子を筺体の外部からヒートパイプ
に直接又は高熱伝導性部材を介して連接し、吸熱面及び
放熱面のうちの他方を直接筺体の外部に配置することが
できる。そしてこのように他方を筺体の外部に配置する
ことにより、他方と筺体の外部との間にヒートパイプ等
の熱伝達部材を用いることなく直接ヒートシンク等の熱
交換器を取り付けて用いることができ、部材点数を少な
く抑えながら良好な熱交換効率を得ることができる。こ
の場合、外部に配置される吸熱面及び放熱面のうちの他
方は、筺体よりも外方に張出配置されているものとする
ことができる。これにより、外気によって良好に熱交換
を行うことができる。また、この他方に取り付ける熱交
換器の大きさを制限することなく、任意に設定する事が
可能となる。例えば、本発明の冷蔵・保温装置を冷蔵装
置として用いた場合に、ペルチェ素子の放熱面が筺体よ
りも外方に張出していれば、外気によって効率的に放熱
が行われ、またフィンやファンを取り付ける場合にも、
大きさの制限をうけることなく取り付けることができ、
ペルチェ素子の熱交換能力を十分に活用することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施
形態は、本発明を車載用の小型冷蔵庫に適用したもので
ある。図１は、本発明の冷蔵・保温装置の一実施形態の
概略構成を示す断面図である。

【００１１】本実施形態の冷蔵・保温装置（小型冷蔵
庫）は、図１に示すように、冷蔵する物品を収納する保
冷室１１が形成された筺体１０と、筺体１０の保冷室１
１を冷却するためのペルチェ素子２１とを備えている。
筺体１０は、図示されない一面が開放されており、ここ
から保冷室１１へ物品を出し入れするようになってい
る。この開放された一面には蓋体（図示されず）が蝶着
されており、物品を出し入れする時以外には蓋体によっ
て保冷室１１を密閉するようになっている。

【００１２】筺体１０は、外部からの衝撃等から内部を
保護するための外壁１２と、この外壁１２の保冷室１１
側の断熱材層１３と、断熱材層１３の更に保冷室１１側
のヒートパイプパネル１４とからなる３層構造をしてい
る。また、蓋体は、筺体１０同様の外壁及び断熱材層
と、断熱材層１３の更に保冷室１１側の熱良導性金属層
とからなる３層構造をしている。筺体１０及び蓋体の外
壁１２（うち蓋体の断熱材層については図示されず）、
断熱材層１３（うち蓋体の断熱材層については図示され
ず）としては、従来より小型冷蔵庫に用いられていたも
のを特に制限なく用いることができる。

【００１３】前記ヒートパイプパネル１４は、２枚の板
状部材の間にこれら２枚のうちの一方または両方の他方
に対する対向面に形成された凹凸によってヒートパイプ
が形成されたものであり、従来より熱交換用の板状のヒ
ートパイプとして用いられているものから適宜選択して
用いることができる。ただし、本実施形態の冷蔵庫を大
型化しないためにはなるべく厚みの薄いものが好まし
い。ヒートパイプパネル１４は、ヒートパイプが一方向
に並列した状態に形成されているとともに、前記一方向
を横切る方向に全てのヒートパイプを連通する連通路が
複数形成されており、２次元方向に熱交換可能にヒート
パイプが形成された平板形状のヒートパイプパネルを、
折曲して、天面の開放された筺形状に成形したものであ
る。そしてヒートパイプパネル１４は、各面において２
次方向に熱交換可能になっているとともに、各面のうち
折曲前に隣接する同士間においてもヒートパイプが連通
し熱交換可能となている。また、このヒートパイプパネ
ル１４の表面は熱良導性の電気絶縁層となっている。こ
の熱良導性電気絶縁層の材料としては、例えばエポキシ
系樹脂に熱良導性フィラーを添加したもの、フッ素樹脂
コート剤、シリコン系熱伝導性接着剤等を使用すること
ができる。

【００１４】また、筺体１０には、ペルチェ素子２１の
形状に合わせて外壁１２及び断熱層１３が切り欠かれて
ヒートパイプパネル１４が外方に露出した切り欠き部１
０ａが形成されている。

【００１５】ペルチェ素子２１は、交互に並立するｐ型
熱電半導体素子及びｎ型熱電半導体素子の一端面間に上
側電極板がハンダ等の導電性材料により接合され且つ他
端面間に下側電極板がハンダにより接合され、これらの
電極板（上側電極板び下側電極板）によってｐ型熱電半
導体素子とｎ型熱電半導体素子とが交互に電気的に直列
に接合されてなる。上側電極板及び下側電極板のうちの
一方によって、通電時にペルチェ効果により放熱する放
熱面２１ａが形成され、他方によって、通電時にペルチ
ェ効果により吸熱する吸熱面２１ｂが形成されている。
そしてこのペルチェ素子２１が筺体１０の切り欠き部１
０ａに嵌合固定され、その吸熱面２１ｂがヒートパイプ
パネル１４に面接している。ペルチェ素子２１の放熱面
は筺体１０の外部に配置されかつ筺体１０の外方に張出
配置されている。

【００１６】ペルチェ素子２１の放熱面２１ａには、放
熱用のコルゲートフィン２５がそのフィンの基台部を、
面接固定されている。尚、コルゲートフィン２５に代え
て、他の熱交換器を配設することもできる。またこのコ
ルゲートフィン２５の外方にはファン２６が取り付けら
れており、コルゲートフィン２５周囲の暖まった空気を
外部に放出するとともに新鮮な空気を導入してコルゲー
トフィン２５による放熱効率を上げるようになってい
る。

【００１７】上述のような構成の本実施形態の冷蔵・保
温装置（小型冷蔵庫）では、保冷室１１に保管される物
品からの熱と保冷室内の気体の熱が直接ヒートパイプパ
ネル１４に伝達され、ヒートパイプパネル１４から直接
ペルチェ素子２１の吸熱面２１ｂに伝達され吸熱され
る。

【００１８】本実施形態によると、ヒートパイプパネル
１４によって保冷室１１の内壁が形成されており、筺体
１０に形成された切り欠き部１０ａからペルチェ素子２
１の吸熱面２１ｂが直接内壁を構成するヒートパイプパ
ネル１４に面接しているので、ペルチェ素子２１の吸熱
面２１ｂと筺体１０の保冷室１１内との間がヒートパイ
プパネル１４によって良好に熱伝達が行われる。従っ
て、ペルチェ素子２１の能力を十分に活用生して保冷室
１１を良好に保冷することができ、エネルギー消費を少
なく抑えることができる。また、ヒートパイプパネル１
４を利用して筺体１０の内壁を形成するため、その分筺
体１０を形成する部材が少なくて済む。更に、保冷室１
１の容積がヒートパイプパネル１４によって減少するこ
とがなく、冷蔵庫の大型化を招くことがない。本実施形
態によると、ヒートパイプパネル１４によって保冷室１
１の内壁が形成されているので、保冷室１１内において
もヒートパイプパネル１４によって良好に熱伝達が行わ
れ、保冷室１１内の温度勾配が少なく抑えられる。特に
本実施形態では、ヒートパイプパネル１４が保冷室１１
を形成する内壁の全ての面に配設されているため、保冷
室１１内をほぼ均等に冷却する事ができる。

【００１９】本実施形態によると、ヒートパイプパネル
１４によって保冷室１１の内壁が形成されており、筺体
１０に形成された切り欠き部１０ａにペルチェ素子２１
が配設され、ペルチェ素子２１の放熱面２１ａが筺体１
０の外部に配置されているので、放熱面２１ａと筺体１
０の外部との間にヒートパイプ等の熱交換部材を用いる
必要なく、部材点数が少なく抑えられる。本実施形態に
よると、ヒートパイプパネル１４によって保冷室１１の
内壁が形成されており、筺体１０に形成された切り欠き
部１０ａにペルチェ素子２１が配設され、ペルチェ素子
２１の放熱面２１ａが筺体１０の外部に配置されかつ筺
体１０よりも外方に張出配置されているので、外気によ
って良好に熱交換を行うことができる。また、ファン２
６やコルゲートフィン２５の大きさを、任意に設定する
事が可能である。

【００２０】尚、本発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、各部材の形状、大きさ、材料、製造手
順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜変
更が可能である。例えば、上述の実施形態においては、
保冷室１１を形成する内壁の各面が全面ヒートパイプパ
ネル１４で形成されているが、内壁の少なくとも一部が
ヒートパイプで形成されていればよく、そのうちの一部
の面のみがヒートパイプパネル１４等のヒートパイプで
形成されていたり、また、全面または一部の面のうちの
一部の箇所のみがヒートパイプパネル１４等のヒートパ
イプで形成されていてもよい。また、ペルチェ素子２１
とヒートパイプパネル１４とは、直接連接されたものに
限らず、高熱伝導性のアダプタを介して熱的に連接させ
るようにしてもよい。

【００２１】上述の実施形態においては、２次元方向に
熱交換可能にヒートパイプが形成された平板形状のヒー
トパイプパネル１４が用いられているが、一次元方向に
熱交換可能にすなわちヒートパイプが並列して形成され
ているヒートパイプパネルを用いることもできる。この
場合、ヒートパイプパネル１４は筺体１０のうちの４面
まで配設することが可能である。またこのようなヒート
パイプパネル１４を用いる場合には、ペルチェ素子２１
の吸熱面２１ｂが全てのヒートパイプに当接するのが、
効率的に熱交換を行い良好にまんべんなく保冷室１１内
を保冷し温度勾配を解消するためには好ましい。上述の
実施形態においては、ヒートパイプパネル１４は、各面
において２次方向に熱交換可能になっているとともに、
各面のうち折曲前に隣接する同士間においてもヒートパ
イプが連通し熱交換可能となっているが、一次元方向に
熱交換可能にすなわちヒートパイプが並列して形成され
ており、ペルチェ素子２１の吸熱面２１ｂと接触部や当
該接触部と最も遠い部分においてのみ隣接する同士間に
おいてヒートパイプが連通して熱交換可能となっていて
もよい。このように、ヒートパイプパネル１４に形成さ
れるヒートパイプ同士間を二次元方向に熱交換可能とす
ることによって、ペルチェ素子２１を全てのヒートパイ
プに当接させなくても、効率的に熱交換を行い良好にま
んべんなく保冷室１１内を保冷し温度勾配を抑えること
ができる。

【００２２】上述の実施形態においてはヒートパイプパ
ネル１４によって内壁を形成しているが、パイプ状のヒ
ートパイプを他の内壁部材に埋め込み形成したものとし
てもよい。この場合、ヒートパイプとしては、所定距離
を複数回往復するようにＵ字状に折曲形成されたもの
や、所定距離を直線状に亘るものをそのまままたは折曲
させて用いることができる。

【００２３】上述の実施形態では、ペルチェ素子２１の
吸熱面２１ｂがヒートパイプに連接されることにより筺
体１０の中空部が保冷室１１として機能しているが、ペ
ルチェ素子２１の放熱面２１ａをヒートパイプに連接し
て筺体１０の中空部を保温室として機能させた保温庫
（保温装置）としてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る冷蔵
・保温装置によれば、エネルギー消費の増加や大型化を
抑えながら庫内を良好に冷却・保温することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷蔵・保温装置の一実施形態の概略構
成を示す断面図である。

【図２】従来技術の冷蔵・保温装置の一例の概略構成を
示す断面図である。

【図３】従来技術の冷蔵・保温装置の他の概略構成を示
す断面図である。

【符号の説明】

１０ 筺体 １０ａ 切り欠き部 １１ 保冷室 １２ 外壁 １３ 断熱材層 １４ ヒートパイプパネル ２１ ペルチェ素子 ２１ａ 放熱面 ２１ｂ 吸熱面 ２５ コルゲートフィン ２６ ファン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内壁の少なくとも一部がヒートパイプで
   形成された筺体と、 通電により吸熱する吸熱面と通電により発熱する放熱面
   とを有し、前記吸熱面及び前記放熱面のうちの一方が、
   前記ヒートパイプに熱的に連接されるペルチェ素子とを
   備えることを特徴とする冷蔵・保温装置。
2. 【請求項２】 前記筺体は切り欠き部を有し、 前記ペルチェ素子が前記筺体の前記切り欠き部に嵌合さ
   れており、前記吸熱面及び前記放熱面のうちの他方は前
   記筺体の外部に配置されていることを特徴とする請求項
   １に記載の冷蔵・保温装置。