JP2005195296A

JP2005195296A - 熱電素子モジュール放熱促進装置、ならびにそれを用いた冷蔵庫

Info

Publication number: JP2005195296A
Application number: JP2004003879A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Kuwajima; 勝之桑島; Osao Kido; 長生木戸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】熱電素子モジュール側のボックス壁を構成する部材は、平面状であり、熱が加わることにより平面部に反りが発生し、熱的接触を低下させ、放熱能力を大幅にダウンさせるという課題を有していた。
【解決手段】熱電素子モジュール１の放熱面５にはサーモサイフォン１３の沸騰部ボックス１３ａが熱的に接触している。沸騰部ボックス１３ａの熱電素子モジュール１側のボックス壁を構成する部材１４の内面にリブ１５を構成しているため、熱が加わってもり強度的十分補強されているため平面部に反りを発生させず、熱伝素子モジュールと安定した熱的接触を確保することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は熱電素子モジュール放熱促進装置に関わり、特に熱媒体の沸騰現象を利用し熱電素子モジュール放熱面からの熱除去を行うものにおいて、沸騰面における沸騰促進装置に関わる。

近年、熱電素子モジュール放熱面からの熱除去を熱媒体の沸騰現象を利用し、沸騰促進手段を用い、沸騰部熱抵抗の低減を行っている。（例えば、特許文献1参照）
図５は、特許文献1に記載された従来の熱伝素子モジュールとサーモサイフォンを示すものである。熱電素子モジュール１は素子２，電極３，吸熱面４，放熱面５、より構成され、放熱面５にはサーモサイフォン６の沸騰部ボックス６ａが熱的に接触している。沸騰部ボックス６には冷媒等の熱媒体７が封入されており、沸騰により発生した蒸気は蒸気パイプ８から凝縮器９に流れ凝縮器９で放熱し、液冷媒になり液冷媒は重力の作用により下方に流れ、液パイプ１０を通り沸騰部ボックス６ａに戻る構成になっている。沸騰部ボックス６ａの熱電素子モジュール１側のボックス壁を構成する部材１１の内面に銅などの発泡金属の薄いシート１２を貼付けることにより伝熱面に微小な凹みを多数設け微小な気泡核が発生しやすい構造にし、高性能な沸騰部熱伝達率向上手段を構成している。
特開平１０−１９４３８号公報

しかしながら上記従来の構成では、熱電素子モジュール側のボックス壁を構成する部材は、平面状であり、熱が加わることにより平面部に反りが発生し、熱電素子モジュールとの間に隙が発生し、熱的接触を低下させ、放熱能力を大幅にダウンさせるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、熱電素子モジュール側のボックス壁を構成する部材に熱が加わっても平面部に反りを発生させず、熱電素子モジュールと安定した熱的接触を確保する熱電素子モジュール放熱促進装置、ならびにそれを用いた冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の熱電素子モジュール放熱促進装置は、熱電素子モジュールと、サーモサイフォンとを備え、前記サーモサイフォンは、熱電素子モジュールの放熱面に熱的に接触させた沸騰部ボックスと、凝縮器と、前記沸騰部ボックスと凝縮器とを連通する蒸気パイプと、凝縮器と沸騰部ボックスとを連通する液パイプより密閉容器に構成され、内部には冷媒等の熱媒体が封入され、熱電素子モジュールの放熱面に接触させたボックス壁を構成する部材の内面にリブを備えたものである。

これによって、熱電素子モジュールの放熱側の熱は、熱電素子モジュールの放熱面に熱的に接触させた沸騰部ボックスに伝わり、更にその熱は、ボックス壁を構成する部材の内面のリブに伝わる。このリブにより、内部に封入された冷媒等の熱媒体との熱交換面積を増大させ効率よく放熱するとともに、ボックス壁を構成する部材に熱が加わってもリブが形成されており強度的十分補強されているため平面部に反りを発生させない。

本発明の熱電素子モジュール放熱促進装置は、熱電素子モジュールの放熱側の熱は、熱電素子モジュールの放熱面に熱的に接触させたボックス壁を構成する部材に伝わり、更にその熱は、ボックス壁を構成する部材の内面のリブに伝わるため、内部に封入された冷媒等の熱媒体との熱交換面積を増大させ効率よく放熱するとともに、ボックス壁を構成する部材に熱が加わってもリブが形成されており強度的十分補強されているため平面部に反りを発生させず、熱伝素子モジュールと安定した熱的接触を確保することができ、放熱能力を安定して高めることができる。

請求項１に記載の発明は、熱電素子モジュールと、サーモサイフォンとを備え、前記サーモサイフォンは、熱電素子モジュールの放熱面に熱的に接触させた沸騰部ボックスと、凝縮器と、前記沸騰部ボックスと凝縮器とを連通する蒸気パイプと、凝縮器と沸騰部ボックスとを連通する液パイプにより密閉容器に構成され、内部には冷媒等の熱媒体が封入され、熱電素子モジュールの放熱面に接触させたボックス壁を構成する部材の内面にリブを形成したことにより、熱電素子モジュールの放熱側の熱は、熱電素子モジュールの放熱面に熱的に接触させた沸騰部ボックスに伝わり、更にその熱は、ボックス壁を構成する部材の内面のリブに伝わるため、内部に封入された冷媒等の熱媒体との熱交換面積を増大させ効率よく放熱するとともに、ボックス壁を構成する部材に熱が加わってもリブが形成されており強度的十分補強されているため平面部に反りを発生させず、熱伝素子モジュールと安定した熱的接触を確保することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、沸騰部ボックスのボックス壁を構成する部材の内面のリブは、冷媒等の熱媒体の流れる方向に形成したものであり、リブ表面やボックス壁を構成する部材の内面にて発生した冷媒等の熱媒体の蒸気の流れを妨げることがなく良好な放熱能力を確保することができるとともに、ボックス壁を構成する部材に熱が加わってもリブが形成されており強度的十分補強されているため平面部に反りを発生させず、熱伝素子モジュールと安定した熱的接触を確保することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、沸騰部ボックスのボックス壁を構成する部材の内面のリブの高さは、ボックス壁を構成する部材の対抗面に当接させるものであり、リブから伝えられる熱は、更にボックスを構成する部材の対抗面にまで伝えられ内部に封入された冷媒等の熱媒体との熱交換面積を増大させ効率よく放熱するとともに、ボックス壁を構成する部材に熱が加わってもリブが対抗面に当接しているため平面部に反りを発生させず、熱伝素子モジュールと安定した熱的接触を確保することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、沸騰部ボックスのボックス壁を構成する部材の内面のリブは、複数段に複数枚のリブを千鳥状に形成したものであり、リブから伝えられる熱により、内部に封入された冷媒等の熱媒体は沸騰及び熱対流を発生させ上方へ流れ、リブの端面にぶつかり前縁効果により更に熱交換を活発にするとともに、ボックス壁を構成する部材に熱が加わってもリブが形成されており強度的十分補強されているため平面部に反りを発生させず、熱伝素子モジュールと安定した熱的接触を確保することができる。

請求項５に記載の発明は、少なくとも、断熱箱体により形成される冷蔵庫で、箱体の壁の一部に熱伝導体を取付け、熱伝導体の冷蔵庫庫内側に吸熱フィンを設け、熱伝導体の庫外側には熱電素子モジュールの吸熱面に熱的に接触し、熱電素子モジュールの放熱面に請求項１から４のいずれか一項に記載の発明の熱電素子モジュール放熱促進装置を用いた冷蔵庫であり、熱的に接触させていることにより、熱電素子モジュール放熱促進装置のボックス壁を構成する部材に熱が加わってもリブが形成されており強度的十分補強されているため平面部に反りを発生させず、熱伝素子モジュールと安定した熱的接触を確保することができ、良好な冷却性能を確保した冷蔵庫とすることができる。

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、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による熱電素子モジュール放熱促進装置の構成図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。

図１において、熱電素子モジュール１は素子２，電極３，吸熱面４，放熱面５、より構成され、放熱面５にはサーモサイフォン１３の沸騰部ボックス１３ａが熱的に接触している。沸騰部ボックス１３ａには冷媒等の熱媒体７が封入されており、沸騰により発生した蒸気は蒸気パイプ８から凝縮器９に流れ凝縮器９で放熱し、液冷媒になり液冷媒は重力の作用により下方に流れ、液パイプ１０を通り沸騰部ボックス１３ａに戻る構成になっている。沸騰部ボックス１３ａの熱電素子モジュール１側のボックス壁を構成する部材１４の内面には、複数段に複数枚のリブ１５を千鳥状に形成し、リブ１５の方向は、冷媒等の熱媒体７の流れる方向に、また、リブ１５の高さは、ボックス壁を構成する部材１４の対抗面１３ｂに当接させている。

このような構成において作用を説明する。

熱電素子モジュール１の放熱側の熱は、熱電素子モジュール１の放熱面５に熱的に接触させた沸騰部ボックス１３ａに伝わり、更にその熱は、ボックス壁を構成する部材１４の内面のリブ１５に伝わるため、内部に封入された冷媒等の熱媒体７との熱交換面積を増大させ効率よく放熱するとともに、ボックス壁を構成する部材１３ａに熱が加わってもリブ１５が形成されており強度的十分補強されているためボックス壁を構成する部材１３ａの平面部に反りを発生させず、熱伝素子モジュール１と安定した熱的接触を確保することができる。

また、ボックス壁を構成する部材１４の内面のリブ１５を、冷媒等の熱媒体７の流れる方向に形成したため、リブ１５表面やボックス壁を構成する部材１４の内面にて発生した冷媒等の熱媒体７の蒸気の流れを妨げることがなく良好な放熱能力を確保することができるとともに、ボックス壁を構成する部材１４に熱が加わってもリブ１５が形成されており強度的十分補強されているため平面部に反りを発生させない。

また、ボックス壁を構成する部材１４の内面のリブ１５の高さは、ボックス壁を構成する部材１４の対抗面１３ｂに当接させたため、リブ１５から伝えられる熱は、更にボックス壁を構成する部材１４の対抗面１３ｂにまで伝えられ内部に封入された冷媒等の熱媒体７との熱交換面積を増大させ効率よく放熱するとともに、ボックス壁を構成する部材１４に熱が加わってもリブ１５が対抗面１３ｂに当接しているため平面部に反りを発生させず、熱伝素子モジュール１と安定した熱的接触を確保することができる。

また、ボックス壁を構成する部材１４の内面のリブ１５は、複数段に複数枚のリブ１５を千鳥状に形成したものである。

これによって、リブ１５から伝えられる熱により、内部に封入された冷媒等の熱媒体７は沸騰及び熱対流を発生させ上方へ流れ、リブ１５の端面にぶつかり前縁効果により更に熱交換を活発にするとともに、ボックス壁を構成する部材１４に熱が加わってもリブ１５が形成されており強度的十分補強されているため平面部に反りを発生させず、熱伝素子モジュール１と安定した熱的接触を確保することができる。

（実施の形態２）
図４は本発明の熱電素子モジュール放熱促進装置を冷蔵庫に適用した応用例の冷蔵庫断面図である。

図４において、断熱箱体１６により形成される冷蔵庫１７で、箱体の壁の一部１６ａに熱伝導体１８を取付け、熱伝導体の冷蔵庫庫内側１８ａに吸熱フィン１９を設け、熱伝導体の庫外側１８ｂには熱電素子モジュール１の吸熱面４に熱的に接触し、熱電素子モジュール１の放熱面５に熱的に接触させた実施の形態1の熱電素子放熱促進装置２０を設けている。

このような構成において作用を説明する。

熱電素子モジュール１に通電すると吸熱面４の温度が下がり吸熱作用を行い、熱伝導体１８を介して吸熱フィン１９より庫内の熱が奪われ、冷蔵庫内が冷却される。

一方、熱電素子モジュール１に通電すると庫内から奪った熱と通電した電力の和に相当する熱が放熱面５より放熱され、その熱は熱電素子放熱促進装置２０の沸騰部ボックス１３ａが熱的に接触している。沸騰部ボックス１３ａには冷媒等の熱媒体７が封入されており、沸騰により発生した蒸気は蒸気パイプ８から凝縮器９に流れ凝縮器９で放熱し、液冷媒になり液冷媒は重力の作用により下方に流れ、液パイプ１０を通り沸騰部ボックス１３ａに戻る構成になっている。沸騰部ボックス１３ａの熱電素子モジュール１側のボックス壁を構成する部材１４の内面には、複数段に複数枚のリブ１５を千鳥状に形成し、リブ１５の方向は、冷媒等の熱媒体７の流れる方向に、また、リブ１５の高さは、ボックス壁を構成する部材１４の対抗面１３ｂに当接させている。

熱電素子モジュール１の放熱側の熱は、熱電素子モジュール１の放熱面５に熱的に接触させた沸騰部ボックス１３ａに伝わり、更にその熱は、ボックス壁を構成する部材１４の内面のリブ１５に伝わるため、内部に封入された冷媒等の熱媒体７との熱交換面積を増大させ効率よく放熱するとともに、ボックス壁を構成する部材１３ａに熱が加わってもリブ１５が形成されており強度的十分補強されているためボックス壁を構成する部材１３ａの平面部に反りを発生させず、熱伝素子モジュール１と安定した熱的接触を確保することができ、良好な冷却性能を確保した冷蔵庫とすることができる。

以上のように、本発明にかかる熱電素子モジュール放熱促進装置、ならびにそれを用いた冷蔵庫は、熱電素子モジュールの放熱側の熱を効率よく放熱できるので、熱電素子モジュールを用いた冷却機器等に幅広く適用できる。

本発明の実施の形態１による熱電素子モジュール放熱促進装置の構成図図１のＡ−Ａ断面図図１のＢ−Ｂ断面図本発明を冷蔵庫に適用した応用例の冷蔵庫断面図従来の熱電素子モジュール放熱促進装置の構成図

符号の説明

１熱電素子モジュール
５放熱面
７冷媒等の熱媒体
８蒸気パイプ
９凝縮器
１０液パイプ
１３サーモサイフォン
１３ａ沸騰部ボックス
１４ボックス壁を構成する部材
１５リブ

Claims

熱電素子モジュールと、サーモサイフォンとを備え、前記サーモサイフォンは、熱電素子モジュールの放熱面に熱的に接触させた沸騰部ボックスと、凝縮器と、前記沸騰部ボックスと凝縮器とを連通する蒸気パイプと、凝縮器と沸騰部ボックスとを連通する液パイプにより密閉容器に構成され、内部には冷媒等の熱媒体が封入され、熱電素子モジュールの放熱面に接触させたボックス壁を構成する部材の内面にリブを形成したことを特徴とする熱電素子モジュール放熱促進装置。
沸騰部ボックスのボックス壁を構成する部材の内面のリブは、冷媒等の熱媒体の流れる方向に形成した請求項１に記載の熱電素子モジュール放熱促進装置。
沸騰部ボックスのボックス壁を構成する部材の内面のリブの高さは、ボックス壁を構成する部材の対抗面に当接させる請求項１または２に記載の熱電素子モジュール放熱促進装置。
沸騰部ボックスのボックス壁を構成する部材の内面のリブは、複数段に複数枚のリブを千鳥状に形成した請求項１から３のいずれか一項に記載の熱電素子モジュール放熱促進装置。
少なくとも、断熱箱体により形成される冷蔵庫で、箱体の壁の一部に熱伝導体を取付け、熱伝導体の冷蔵庫庫内側に吸熱フィンを設け、熱伝導体の庫外側には熱電素子モジュールの吸熱面に熱的に接触し、熱電素子モジュールの放熱面に熱的に接触する請求項１から４のいずれか一項に記載する熱電素子放熱促進装置を用いた冷蔵庫。