JP2004278893A - 冷却装置及びそれを備えた冷凍冷蔵庫 - Google Patents

冷却装置及びそれを備えた冷凍冷蔵庫 Download PDF

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cooling
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Mitsunori Taniguchi
光▲のり▼ 谷口
Takahiro Ueno
孝浩 上野
Osao Kido
長生 木戸
Takahito Shibayama
卓人 柴山
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

【課題】熱電モジュールを用いた冷凍冷蔵庫を、十分な冷却能力があり、構成が簡単で、組み立て工数を削減でき、安価に提供できるようにする。
【解決手段】冷蔵室51を冷却する冷却ユニットと冷凍室33を冷却する冷却ユニットを一体構造とし、冷凍室33冷却用の熱電モジュール27の放熱面を冷蔵室冷却用冷却器24と熱伝導可能に設けたため、冷凍室用冷却器30の冷却能力が向上する、もしくは吸熱面の温度を低下させることができる。また、冷却装置を一体構造としたため、冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込む工数が大幅に削減でき、安価に冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱電モジュールを使用し、冷凍と冷蔵のように異なる複数の温度帯を作り出す冷却装置と、これを用いた冷凍冷蔵庫に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、フロンガスの大気放出によるオゾン層破壊や温暖化が地球的な問題となり、フロンガスを使用しない冷凍冷蔵庫の開発が急がれている。そしてフロンガスを使用しない方式の一つとして、熱電モジュールを使用した冷凍冷蔵庫が注目されている。
【0003】
ここで熱電モジュールとは、P型半導体とN型半導体とが電気的に交互に連結され、この回路に直流電流を流すことで生じるペルチェ効果を利用したものや、相互間に一定の隙間を設けた二つ以上の電極から構成され、電子が電極間の空間を移動することで生じる熱電子効果を利用したもの等であり、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吸熱し、他方の伝熱面が加熱される機能を持つものである。
【0004】
従来の熱電モジュールを使用した冷凍冷蔵庫としては、特許文献1に示されたものがある。
【0005】
以下、図面を参照しながら上記従来の冷凍冷蔵装置を説明する。図8は従来の冷凍冷蔵庫の断面図を示している。
【0006】
冷蔵室1は、断熱材料からなる外壁2と冷却器として用いられるアルミニウム製の内壁3から構成されている。第1熱電モジュール4は、吸熱面が内壁3と接しており、内壁3を介して冷蔵室1を冷却している。放熱器5は、第1熱電モジュール4の放熱面からの熱を雰囲気空気に放出している。冷蔵室冷却用送風ファン6は、冷蔵室内の空気を強制循環させることにより、冷却効果を高めている。
【0007】
第1熱電モジュール4と冷却器として用いられる内壁3と放熱器5と冷蔵室冷却用送風ファン6からなる第1冷却ユニットは、冷蔵室1を冷却するユニットである。
【0008】
冷凍室7は、冷蔵室1と同様に断熱材料からなる外壁2と冷却器として用いられるアルミニウム製の内壁8から構成されている。第2熱電モジュール9は、吸熱面が内壁8と接しており、内壁8を介して冷凍室7を冷却している。放熱器10は、冷蔵室1内に納められており、第2熱電モジュール9の放熱面からの熱を冷蔵室1内の空気に放出している。
【0009】
第2熱電モジュール9と冷却器として用いられる内壁8と放熱器10からなる第2冷却ユニットは冷凍室7を冷却するユニットである。
【0010】
第1冷却ユニットと第2冷却ユニットはそれぞれ独立した構成となっている。
【0011】
以上のように構成された冷凍冷蔵装置について、以下その動作を説明する。
【0012】
第1熱電モジュール4と第2熱電モジュール9に通電すると、冷蔵室1内の送風ファン6により循環している空気や被冷却物は内壁3を介して第1熱電モジュール4に吸熱され、冷蔵室1内が冷却される。
【0013】
第1熱電モジュール4に吸熱された熱量と通電により発生する熱量は放熱面から放熱器5を介して雰囲気空気に放出される。
【0014】
また、第2熱電モジュール9でも第1熱電モジュール4と同様に冷凍室7内の空気や被冷却物は内壁8を介して第2熱電モジュール9に吸熱され、冷凍室7内が冷却される。
【0015】
第2熱電モジュール9に吸熱された熱量と通電により発生する熱量は放熱面から放熱器10を介して冷蔵室1内の空気に放出される。
【0016】
この際、雰囲気温度と比較して、大幅に温度が低い冷蔵室1内の空気で第2熱電モジュール9の放熱を行うため、第2熱電モジュール9の吸熱面の温度が下がり、冷凍が行える。
【0017】
【特許文献1】
特開平7−332829号公報
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、第2熱電モジュール9から発生する熱量は冷蔵室1内の空気を介して熱交換が行われるため、放熱側の熱交換効率が悪く、第2熱電モジュール9の吸熱面温度の下がりが悪い、また冷却能力が低下するという欠点があった。
【0019】
また、冷蔵室1内を冷却する第1熱電モジュール4と冷却器として用いられている内壁3と冷蔵室冷却用送風ファン6と放熱器5から構成されている第1冷却ユニットと、冷凍室9内を冷却する第2熱電モジュール9と冷却器として用いられている内壁8と放熱器10とから構成されている第2冷却ユニットがそれぞれ独立して構成されているため、組立工数が大きくなり、安価に冷凍冷蔵庫を提供できないという欠点があった。
【0020】
本発明は、熱電モジュールを用いた冷凍冷蔵庫を、十分な冷却能力があり、構成が簡単で、組み立て工数を削減でき、安価に提供できるようにすることを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載の冷却装置の発明は冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と、吸熱面と放熱面を有し所定方向の電流を流すことにより前記吸熱面が冷却され放熱面が加熱する第1熱電モジュールと、吸熱面と放熱面を有し所定方向の電流を流すことにより前記吸熱面が冷却され放熱面が加熱する第2熱電モジュールとを備え、前記第2熱電モジュールの前記吸熱面は、直接もしくは間接的に、前記冷凍室用冷却器と熱伝導可能に接続され、冷蔵室用冷却器は、直接もしくは間接的に、前記第2熱電モジュールの前記放熱面と前記第1熱電モジュールの前記吸熱面の両方に熱伝導可能に接続したものである。
【0022】
本発明では、第2熱電モジュールの放熱を温度が低い第1熱電モジュールの冷蔵室用冷却器と熱的に接続し、熱伝導によって行えるようにしたので、熱抵抗が大きい空気を熱交換経路に介在させることが無く、効率よく第2熱電モジュールの放熱が行え、冷凍室用冷却器の冷却能力が向上する。もしくは吸熱面の温度を低下させることができる。また、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第1熱電モジュールとからなる第1冷却ユニットと冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と、第2熱電モジュールとからなる第2冷却ユニットが熱伝導可能に構成している、つまりこれらのユニットが一体構造となっているため、冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込む工数を大幅に削減できる。
【0023】
請求項2に記載の冷却装置の発明は、請求項1の発明にさらに冷蔵室内の空気を循環させるための送風ファンを、冷蔵室用冷却器に固定したものであり、冷蔵室内の冷却を効率的に行うための送風機を含めて一体構造としたため、冷凍冷蔵庫等のシステムへの組み込み工数をさらに削減できる。また、冷蔵室冷却器の温度が最も低くなる熱電モジュールの投影面に直接風を吹き付けることができるため、熱交換効率が向上するという作用も有する。
【0024】
請求項3に記載の冷却装置の発明は、請求項1または2の発明にさらに冷凍室を形成する容器を設置したものであり、冷凍室を形成する容器を含めて一体構造としたため、冷却装置を冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込むだけで冷蔵室から独立した冷凍室を形成することができ、冷却装置を冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込む工数をさらに削減できる。
【0025】
請求項4に記載の冷凍冷蔵庫の発明は、請求項1記載の冷却装置と、前記冷却装置の冷蔵室用冷却器で冷却される冷蔵室と、前記冷蔵室から独立した室で前記冷却装置の冷凍室用冷却器で冷却される冷凍室とを備えたものであり、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第1熱電モジュールとからなる第1冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第2熱電モジュールとからなる第2冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数が大幅に低減でき、安価に冷凍冷蔵庫を提供できる。また、冷蔵室と冷凍室が独立している、つまり隔壁によって隔てられるため、冷凍室の冷気が冷蔵室に流れ込むのを防ぎ、冷凍室を効率よく冷却することができる。
【0026】
請求項5に記載の冷凍冷蔵庫の発明は、請求項4記載の発明に加えて、冷蔵室内の温度を検知する冷蔵室温度検知手段と、冷凍室用冷却器の温度もしくは冷凍室内の温度を検知する冷凍室温度検知手段と、前記冷蔵室温度検知手段により検知した前記冷蔵室内の温度と前記冷凍室温度検知手段により検知した前記冷凍室内の温度とに応じて第1熱電モジュールに流す電流の大きさと第2熱電モジュールに流す電流の大きさとを制御する通電制御手段とを備えたものである。
【0027】
本発明では、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第1熱電モジュールとからなる第1冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第2熱電モジュールとからなる第2冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数を大幅に低減でき、安価に冷凍冷蔵庫を提供できる。また、冷蔵室の温度を検知し、第1熱電モジュールに流す電流の大きさを調整し、かつ冷凍室用冷却器もしくは冷凍室内の温度を検知し、第2熱電モジュールに流す電流の大きさを調整することによって、冷蔵室と冷凍室を独立して制御できるため、高精度に温度制御できる冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【0028】
請求項6に記載の冷凍冷蔵庫の発明は、請求項1記載の冷却装置と、前記冷却装置の冷蔵室用冷却器と室内の空気を循環させるための送風ファンとが配置された冷蔵室と、前記冷蔵室から独立した室で前記冷却装置の冷凍室用冷却器が配置された冷凍室とを備えたものであり、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第1熱電モジュールとからなる第1冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第2熱電モジュールとからなる第2冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数を大幅に低減できる。さらに、送風ファンを一体構造としたことにより、冷凍冷蔵庫の組立工数をさらに低減でき、さらに安価な冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【0029】
請求項7に記載の冷凍冷蔵庫の発明は、請求項6記載の発明において、冷蔵室内の温度を検知する冷蔵室温度検知手段と、冷凍室用冷却器の温度もしくは冷凍室内の温度を検知する冷凍室温度検知手段と、前記冷蔵室温度検出手段により検知した前記冷蔵室内の温度と前記冷凍室温度検知手段により検知した前記冷蔵室内の温度とに応じて送風ファンの回転数と第1熱電モジュールに流す電流の大きさと第2熱電モジュールに流す電流の大きさとを制御する通電制御手段とを備えたものである。
【0030】
本発明では、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第1熱電モジュールとからなる第1冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第2熱電モジュールとからなる第2冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数を大幅に低減でき、安価に冷凍冷蔵庫を提供できる。また、前記冷蔵室の温度を検知し、前記第1熱電モジュールに流す電流の大きさを調整し、かつ前記冷凍室用冷却器もしくは前記冷凍室内の温度を検知し、前記第2熱電モジュールに流す電流の大きさを調整することによって、前記冷蔵室と前記冷凍室を独立して制御できるため、高精度に温度制御ができ、かつ前記冷蔵室の前記送風ファンの回転数を制御することにより、前記冷凍室の急冷が必要な場合には前記送風ファンの回転数を低下することにより、前記第1熱電モジュールの冷却能力の大部分を前記第2熱電モジュールの放熱側の冷却に用いることができ、急速冷凍が可能な冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【0031】
請求項8に記載の冷凍冷蔵庫の発明は、請求項4から7のいずれか一項記載の発明において、冷凍室用冷却器が冷凍室の少なくとも底面を構成しているものであり、被冷却物は前記冷凍室用冷却器と直接接触するため、効率よく冷却することができる。
【0032】
【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説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【0033】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1による冷却装置の断面図である。
【0034】
図1において、第1熱電モジュール21は、吸熱面22と放熱面23を有し所定方向に電流を流すことにより吸熱面22が冷却され、放熱面23が加熱される。冷蔵室51を冷却するための冷蔵室用冷却器24は、隙間調節用アルミブロック25を介して、熱伝導可能に第1熱電モジュール21の吸熱面22と熱的に接続されている。冷蔵用冷却器24はアルミニウム等の熱伝導性に優れた素材によって作られている。放熱器26は、従来の構成と同じである。
【0035】
第2熱電モジュール27は、吸熱面28と放熱面29を有し所定方向に電流を流すことにより吸熱面28が冷却され、放熱面29が加熱される。冷凍室用冷却器30は、第2熱電モジュール27の吸熱面28と熱伝導可能に接続されている。冷凍室用冷却器30もアルミニウム等の熱伝導性に優れた素材によって作られている。一方、放熱面29は冷蔵室用冷却器24と熱伝導可能に接続されている。
【0036】
冷蔵室内の空気を循環させるための送風ファン31は、冷蔵室用冷却器24に固定されている。容器32は冷凍室用冷却器30を底面として、冷凍室用冷却器30上に設置しており、冷凍室33を形成している。
【0037】
このように、第1熱電モジュール21と冷蔵室用冷却器24と隙間調節用アルミブロック25と放熱器26と送風ファン31とから構成される冷蔵室を冷却するための第1冷却ユニットと、第2熱電モジュール27と冷凍室用冷却器30と容器32とから構成される冷凍室33を冷却するための第2冷却ユニットが、冷蔵室用冷却器24を第2熱電モジュール27の放熱面29と熱伝導可能に接続して、第2熱電モジュール27の放熱器として冷蔵用冷却器24を用いることにより、これら2つの冷却ユニットが一体構造となっている。
【0038】
図2は本発明の実施の形態1による冷却装置を用いた冷凍冷蔵庫の断面図である。冷凍冷蔵庫キャビネット47は断熱壁50で構成されている。容器32の壁34は、冷蔵室51から冷凍室33を独立させており、冷凍室33内の冷気が冷蔵室51内に流入することを防止する点からプラスチックや断熱材等の熱伝導率が小さい部材が好ましい。特に、断熱性能に優れた真空断熱材を用いることが好ましい。冷凍室用冷却器30は冷凍室33の底面を成しており、被冷却物を上面に載せ直接熱伝導によって冷却できる。放熱側送風ファン54は放熱器26に雰囲気空気を送り込んで第1熱電モジュール21の放熱面の放熱を促進している。
【0039】
以下、図面を参照しながら上記冷却装置を用いた冷凍冷蔵庫についてその動作を説明する。
【0040】
第1熱電モジュール21と第2熱電モジュール27に所定の方向に通電を行うと第1熱電モジュール21の放熱面23は加熱され、吸熱面22は冷却される。放熱面23は放熱器26と直接接しており放熱器26を介して、送風ファン54により送り込まれる雰囲気空気と熱交換し、放熱する。一方、吸熱側は隙間調節用アルミブロック25を介して、冷蔵室用冷却器24を冷却する。
【0041】
冷蔵室用冷却器24は冷蔵室冷却器24に固定された送風ファン31によって送り込まれた空気と熱交換し、冷蔵室51内を冷却する。この際、冷蔵室用冷却器24の温度が最も低く熱交換が効率的に行われる第1熱電モジュール21の投影面に送風ファン31から吐出した風速の速い空気が送り込まれるように送風ファン31を冷蔵室用冷却器24に固定しているため、冷蔵室51の冷却が効率よく行われる。
【0042】
同時に第2熱電モジュール27でも放熱面29は加熱され、吸熱面28は冷却される。第2熱電モジュール27の放熱を温度が低い冷蔵室用冷却器24と熱的に接続し、熱伝導によって行えるようにしたので、熱抵抗が大きい空気を熱交換経路に介在させることが無く、効率よく第2熱電モジュール27の放熱が行え、冷凍室用冷却器30の冷却能力が向上する。もしくは冷凍室冷却器30の温度を低下させることができる。
【0043】
また、冷蔵室51を冷却するための冷蔵室用冷却器24と第1熱電モジュール21と送風ファン31とからなる第1冷却ユニットと冷凍室33を冷却するための冷凍室用冷却器30と第2熱電モジュール27と容器32とからなる第2冷却ユニットが熱伝導可能に構成している、つまりこれらのユニットが一体構造となっており、冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込む工数が大幅に削減できる。また、冷凍室用冷却器30が冷凍室33の底面を成しており、被冷却物は冷凍室用冷却器30と直接接触することができ効率よく冷却することが可能となる。
【0044】
なお、本実施の形態では、放熱器26と第1熱電モジュール21の放熱面23を直接接触させて、放熱を行っているが、図3に示すようにポンプ61と放熱器62とチャンバー63とを配管64でつないで循環経路を構成し、水やプロピレングリコール水溶液等の熱伝達率が大きい液冷媒を循環させて間接的に第1熱電モジュール21のから放熱を行う方式でも良い。
【0045】
上記のように作動する冷凍冷蔵庫において動作の制御方法について図4、図5を用いて説明する。
【0046】
図4は本実施の形態の冷凍冷蔵庫の制御装置のブロック図である。図5は本実施の形態の冷凍冷蔵庫の制御を説明するためのフローチャートである。
【0047】
図4において、冷蔵センサー300は冷蔵室51内に設けられており、冷凍センサー301は冷凍室33内の冷凍室用冷却器30に設けられている。
【0048】
冷蔵室温度検知手段302は冷蔵センサー300により冷蔵室温度を検出する。冷凍室温度検知手段303は冷凍センサー301により冷凍室用冷却器の温度を検出する。冷蔵室温度設定手段304は、冷蔵室温度を所定の温度に設定し、冷凍室温度設定手段305は、冷凍室温度を所定の温度に設定する。
【0049】
温度差演算手段306は、冷蔵室温度検知手段302と冷蔵室温度設定手段304により設定された所定の温度との温度差および冷凍室温度検知手段303と冷凍室温度設定手段305により設定された所定の温度との温度差の演算を行う。
【0050】
電圧設定手段307は温度差演算手段305により演算された温度差によって第1熱電モジュール21と第2熱電モジュール27に加える電圧を設定する。
【0051】
第1熱電モジュール通電制御手段308は電圧設定手段307により設定された第1熱電モジュール21に加える電圧を制御する。
【0052】
第2熱電モジュール通電制御手段309は電圧設定手段307により設定された第2熱電モジュール27に加える電圧を制御する。
【0053】
図5は、本発明の実施の形態の一つにおける動作を説明するためのフローチャートである。
【0054】
図5において、Step1で冷蔵室温度検知手段302は冷蔵センサー300により冷蔵室温度Tpを検出し、同様に冷凍室温度検出手段303は冷凍センサー301により、冷凍室温度Tfを検出する。
【0055】
次にStep2では、温度差演算手段306により冷蔵室温度Tpと冷蔵室温度設定手段304により設定された所定の温度Trefとの温度差ΔT1(=Tp−Tref)を演算し、同様に冷凍室温度Tfと冷凍室温度設定手段305により設定された所定の温度Ticeとの温度差ΔT2(=Tf−Tice)を演算する。
【0056】
温度差ΔT1の演算結果により、Step3では電圧設定手段307で第1熱電モジュール21に加える電圧を設定する。ここで、温度差ΔT1が正の場合、つまり冷蔵室温度Tpが設定温度Trefよりも高い時、冷却負荷が冷却能力よりも大きいと判断し、第1熱電モジュール21に加える電圧を大きくするように設定し、Step4では設定した電圧になるように第1熱電モジュール通電制御手段308で調節を行う。
【0057】
次に、温度差ΔT1が0の場合、つまり冷蔵室温度Tpが設定温度Trefと等しい時、冷却負荷と冷却能力が等しいと判断し、第1熱電モジュール21に加える電圧を現状のまま維持するように設定し、Step4では設定した電圧になるように第1熱電モジュール通電制御手段308で調節を行う。
【0058】
次に、温度差ΔT1が負の場合、つまり冷蔵室温度Tpが設定温度Trefよりも低い時、冷却負荷が冷却能力よりも小さいと判断し、第1熱電モジュール21に加える電圧を小さくするように設定し、Step4では設定した電圧になるように第1熱電モジュール通電制御手段308で調節を行う。
【0059】
また、温度差ΔT2の演算結果により、Step5では電圧設定手段307で第1熱電モジュール21に加える電圧を設定する。ここで、温度差ΔT2が正の場合、つまり冷凍室温度Tfが設定温度Ticeよりも高い時、冷却負荷が冷却能力よりも大きいと判断し、第2熱電モジュール27に加える電圧を大きくするように設定し、Step6では設定した電圧になるように第2熱電モジュール通電制御手段309で調節を行う。
【0060】
次に、温度差ΔT2が0の場合、つまり冷凍室温度Tfが設定温度Ticeと等しい時、冷却負荷と冷却能力が等しいと判断し、第2熱電モジュール27に加える電圧を現状のまま維持するように設定し、Step6では設定した電圧になるように第2熱電モジュール通電制御手段309で調節を行う。
【0061】
次に、温度差ΔT2が負の場合、つまり冷凍室温度Tfが設定温度Ticeよりも低い時、冷却負荷が冷却能力よりも小さいと判断し、第2熱電モジュール27に加える電圧を小さくするように設定し、Step6では設定した電圧になるように第2熱電モジュール通電制御手段309で調節を行う。
【0062】
これらにより、冷蔵室51と冷凍室33ともに独立に制御できるため、高精度に温度制御できる冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【0063】
ここで、本実施の形態では電流を制御するよりも電圧を制御する方が容易なため、電圧で制御を行っており、熱電モジュールに加える電圧を大きくすると、電流は大きくなり、冷却能力を大きくすることができる。熱電モジュールに加える電圧を小さくすると、電流は小さくなり、冷却能力を小さくすることができる。
【0064】
本実施の形態ではこのように熱電モジュールに加える電圧を制御することにより、電流を制御したが、直接電流を制御しても同じ効果が得られる。
【0065】
尚、冷凍室の冷凍センサー301は冷凍室冷却器30に設置したが、冷凍室33内の他の場所に設定してもよい。
【0066】
また、電圧設定手段307による第1熱電モジュール21と第2熱電モジュール27に加える電圧は、ON/OFFによる制御またはリニアによる制御で可変するものであり、ON/OFFによる制御は、電源装置を安価とする効果があり、リニアによる制御は、各熱電モジュール21,27に与える熱ストレスを減少させ、高寿命、高効率の熱電装置を備えた冷凍冷蔵庫を提供できる。
【0067】
(実施の形態2)
本実施の形態の冷凍冷蔵庫の構成で実施の形態1と同じ構成については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0068】
図6は本実施の形態の冷凍冷蔵庫の制御装置のブロック図である。
【0069】
図6において、冷蔵センサー300、冷凍センサー301、冷蔵室温度検知手段302、冷凍室温度検知手段303、冷蔵室温度設定手段304、冷凍室温度設定手段305、温度差演算手段306、第1熱電モジュール通電制御手段308、第2熱電モジュール通電制御手段309は実施の形態1と同じ構成であるため、詳細な説明は省略する。
【0070】
電圧設定手段407は温度差演算手段305により演算された温度差に合わせて第1熱電モジュール21と第2熱電モジュール27に加える電圧を設定するのに加えて、送風ファン31に加える電圧も設定する。
【0071】
急速冷凍スイッチ411は急速冷凍を行うか否かを設定するスイッチで急速冷凍を行う場合スイッチをONにする。
【0072】
このように構成された制御装置の通常の冷蔵室及び冷凍室の温度制御は実施の形態1と同様であり、図5のフローチャートに示す通りである。
【0073】
次に、急速冷凍スイッチ411がONの場合の制御を説明する。
【0074】
図7は本実施の形態の冷凍冷蔵庫の急速冷凍スイッチ411がONの場合の制御を説明するためのフローチャートである。
【0075】
急速冷凍スイッチ411をONにすると、まずStep1で第1熱電モジュール21と第2熱電モジュール27に加える電圧を大きくする。次に、Step2で、送風ファン31に加える電圧を小さくする。
【0076】
ここで、送風ファン31は電圧を小さくすることにより、回転数が小さくなり、送風量が小さくなる。逆に、送風ファン31電圧を大きくすると、回転数は大きくなり、送風量は大きくなる。
【0077】
このように第2熱電モジュール27の電圧を大きくすることにより、冷凍室33内を冷却する能力が大きくなる。さらに、第1熱電モジュール21に加える電圧を大きくし、送風ファン31に加える電圧を小さくすることにより、冷蔵室51内の冷却を抑え、その分を第2熱電モジュール27の放熱に回すことができるため、第2熱電モジュール27の吸熱量が増大し、急速冷凍が行えるようになる。
【0078】
本実施の形態ではユーザーが作為的に急速冷凍スイッチ411をONにした場合を説明したが、冷凍室負荷と冷蔵室負荷を検知し、多数の被冷却物を冷凍室33に入れたとき等、冷凍室負荷が大幅に大きいと判断した場合に送風ファン31の電圧を小さくし、冷凍室33の冷却量を増やし、急速冷凍が行えるようにすることもできる。
【0079】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1記載の発明は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と、吸熱面と放熱面を有し所定方向の電流を流すことにより吸熱面が冷却され放熱面が加熱する第1熱電モジュールと、吸熱面と放熱面を有し所定方向の電流を流すことにより吸熱面が冷却され放熱面が加熱する第2熱電モジュールとを備え、第2熱電モジュールの吸熱面は、直接もしくは間接的に、冷凍室用冷却器と熱伝導可能に接続され、冷蔵室用冷却器は、直接もしくは間接的に、第2熱電モジュールの放熱面と第1熱電モジュールの吸熱面の両方に熱伝導可能に接続したものである。
【0080】
本発明では、第2熱電モジュールの放熱を温度が低い第1熱電モジュールの冷蔵室用冷却器と熱的に接続し、熱伝導によって行えるようにしたので、熱抵抗が大きい空気を熱交換経路に介在させることが無く、効率よく第2熱電モジュールの放熱が行え、冷凍室用冷却器の冷却能力が向上する。もしくは吸熱面の温度を低下させることができる。また、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第1熱電モジュールとからなる第1冷却ユニットと冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と、第2熱電モジュールとからなる第2冷却ユニットが熱伝導可能に構成している、つまりこれらのユニットが一体構造となっているため、冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込む工数を大幅に削減できる。
【0081】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1の発明に加えて、冷蔵室内の空気を循環させるための送風ファンを、冷蔵室用冷却器に固定したものであり、冷蔵室内の冷却を効率的に行うための送風機を含めて一体構造としたため、冷凍冷蔵庫等のシステムへの組み込み工数をさらに削減できる。また、冷蔵室冷却器の温度が最も低くなる熱電モジュールの投影面に直接風を吹き付けることができるため、熱交換効率が向上する。
【0082】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2の発明に加えて、冷凍室を形成する容器を設置したものであり、冷凍室を形成する容器を含めて一体構造としたため、冷却装置を冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込むだけで冷蔵室から独立した冷凍室を形成することができ、冷却装置を冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込む工数をさらに削減できる。
【0083】
また、請求項4に記載の発明は、請求項1記載の冷却装置と、冷却装置の冷蔵室用冷却器で冷却される冷蔵室と、冷蔵室から独立した室で冷却装置の冷凍室用冷却器で冷却される冷凍室とを備えたものであり、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第1熱電モジュールとからなる第1冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第2熱電モジュールとからなる第2冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数が大幅に低減でき、安価に冷凍冷蔵庫を提供できる。また、冷蔵室と冷凍室が独立している、つまり隔壁によって隔てられるため、冷凍室の冷気が冷蔵室に流れ込むのを防ぎ、冷凍室を効率よく冷却することができる。
【0084】
また、請求項5に記載の発明は、請求項4記載の発明に加えて、冷蔵室内の温度を検知する冷蔵室温度検知手段と、冷凍室用冷却器の温度もしくは冷凍室内の温度を検知する冷凍室温度検知手段と、前記冷蔵室温度検知手段により検知した前記冷蔵室内の温度と前記冷凍室温度検知手段により検知した前記冷凍室内の温度とに応じて第1熱電モジュールに流す電流の大きさと第2熱電モジュールに流す電流の大きさとを制御する通電制御手段とを備えたものである。
【0085】
本発明では、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第1熱電モジュールとからなる第1冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第2熱電モジュールとからなる第2冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数を大幅に低減でき、安価に冷凍冷蔵庫を提供できる。また、冷蔵室の温度を検知し、第1熱電モジュールに流す電流の大きさを調整し、かつ冷凍室用冷却器もしくは冷凍室内の温度を検知し、第2熱電モジュールに流す電流の大きさを調整することによって、冷蔵室と冷凍室を独立して制御できるため、高精度に温度制御できる冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【0086】
また、請求項6に記載の発明は、請求項1記載の冷却装置と、冷却装置の冷蔵室用冷却器と室内の空気を循環させるための送風ファンとが配置された冷蔵室と、冷蔵室から独立した室で冷却装置の冷凍室用冷却器が配置された冷凍室とを備えたものであり、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第1熱電モジュールとからなる第1冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第2熱電モジュールとからなる第2冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数を大幅に低減できる。さらに、送風ファンを一体構造としたことにより、冷凍冷蔵庫の組立工数をさらに低減でき、さらに安価な冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【0087】
また、請求項7に記載の発明は、請求項6記載の発明において、冷蔵室内の温度を検知する冷蔵室温度検知手段と、冷凍室用冷却器の温度もしくは冷凍室内の温度を検知する冷凍室温度検知手段と、冷蔵室温度検出手段により検知した冷蔵室内の温度と冷凍室温度検知手段により検知した冷蔵室内の温度とに応じて送風ファンの回転数と第1熱電モジュールに流す電流の大きさと第2熱電モジュールに流す電流の大きさとを制御する通電制御手段とを備えたものである。
【0088】
本発明では、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第1熱電モジュールとからなる第1冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第2熱電モジュールとからなる第2冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数を大幅に低減でき、安価に冷凍冷蔵庫を提供できる。また、冷蔵室の温度を検知し、第1熱電モジュールに流す電流の大きさを調整し、かつ冷凍室用冷却器もしくは冷凍室内の温度を検知し、第2熱電モジュールに流す電流の大きさを調整することによって、冷蔵室と冷凍室を独立して制御できるため、高精度に温度制御ができ、かつ冷蔵室の送風ファンの回転数を制御することにより、冷凍室の急冷が必要な場合には送風ファンの回転数を低下することにより、第1熱電モジュールの冷却能力の大部分を第2熱電モジュールの放熱側の冷却に用いることができ、急速冷凍が可能な冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【0089】
また、請求項8に記載の発明は、請求項4から7のいずれか一項記載の発明において、冷凍室用冷却器が冷凍室の少なくとも底面を構成しているものであり、被冷却物は冷凍室用冷却器と直接接触するため、効率よく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1による冷却装置の断面図
【図2】本発明の実施の形態1による冷却装置を用いた冷凍冷蔵庫の断面図
【図3】本発明の実施の形態1による冷却装置の放熱部を変えた例の冷凍冷蔵庫の断面図
【図4】本発明の実施の形態1による冷凍冷蔵庫の制御装置のブロック図
【図5】本発明の実施の形態1による冷凍冷蔵庫の制御を説明するためのフローチャート
【図6】本発明の実施の形態2による冷凍冷蔵庫の制御装置のブロック図
【図7】本発明の実施の形態2による冷凍冷蔵庫の制御を説明するためのフローチャート
【図8】従来技術の冷凍冷蔵庫の断面図
【符号の説明】
21 第1熱電モジュール
22,28 吸熱面
23,29 放熱面
24 冷蔵室用冷却器
27 第2熱電モジュール
30 冷凍室用冷却器
31 送風ファン
32 容器
33 冷凍室
51 冷蔵室
302 冷蔵室温度検知手段
303 冷凍室温度検知手段
308 第1熱電モジュール通電制御手段
309 第2熱電モジュール通電制御手段

Claims (8)

  1. 冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と、吸熱面と放熱面を有し所定方向の電流を流すことにより前記吸熱面が冷却され放熱面が加熱する第1熱電モジュールと、吸熱面と放熱面を有し所定方向の電流を流すことにより前記吸熱面が冷却され放熱面が加熱する第2熱電モジュールとを備え、
    前記第2熱電モジュールの前記吸熱面は、直接もしくは間接的に、前記冷凍室用冷却器と熱伝導可能に接続され、
    冷蔵室用冷却器は、直接もしくは間接的に、前記第2熱電モジュールの前記放熱面と前記第1熱電モジュールの前記吸熱面の両方に熱伝導可能に接続されている冷却装置。
  2. 冷蔵室内の空気を循環させるための送風ファンを、冷蔵室用冷却器に固定した請求項1記載の冷却装置。
  3. 冷凍室を形成する容器を設置した請求項1または2に記載の冷却装置。
  4. 請求項1記載の冷却装置と、前記冷却装置の冷蔵室用冷却器で冷却される冷蔵室と、前記冷蔵室から独立した室で前記冷却装置の冷凍室用冷却器で冷却される冷凍室とを備えた冷凍冷蔵庫。
  5. 冷蔵室内の温度を検知する冷蔵室温度検知手段と、冷凍室用冷却器の温度もしくは冷凍室内の温度を検知する冷凍室温度検知手段と、前記冷蔵室温度検知手段により検知した前記冷蔵室内の温度と前記冷凍室温度検知手段により検知した前記冷凍室内の温度とに応じて第1熱電モジュールに流す電流の大きさと第2熱電モジュールに流す電流の大きさとを制御する通電制御手段とを備えた請求項4記載の冷凍冷蔵庫。
  6. 請求項1記載の冷却装置と、前記冷却装置の冷蔵室用冷却器と室内の空気を循環させるための送風ファンとが配置された冷蔵室と、前記冷蔵室から独立した室で前記冷却装置の冷凍室用冷却器が配置された冷凍室とを備えた冷凍冷蔵庫。
  7. 冷蔵室内の温度を検知する冷蔵室温度検知手段と、冷凍室用冷却器の温度もしくは冷凍室内の温度を検知する冷凍室温度検知手段と、前記冷蔵室温度検出手段により検知した前記冷蔵室内の温度と前記冷凍室温度検知手段により検知した前記冷蔵室内の温度とに応じて送風ファンの回転数と第1熱電モジュールに流す電流の大きさと第2熱電モジュールに流す電流の大きさとを制御する通電制御手段とを備えた請求項6記載の冷凍冷蔵庫。
  8. 冷凍室用冷却器が冷凍室の少なくとも底面を構成している請求項4から7のいずれか一項記載の冷凍冷蔵庫。
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