JP2006145155A - 冷温蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】熱電変換デバイスを用いた冷温蔵庫の動作に必要となる消費電力を低減できる。
【解決手段】内部に貯蔵空間８を有する箱体７と、少なくとも箱体７の１面に、２つの伝熱面１ａ、１ｂを持ち、一方を吸熱面として、また他方が発熱面として作用する熱電変換デバイス１を設け、前記伝熱面１ａの一方に熱的に接続され、貯蔵室８内に設けた第１の熱交換器２と、伝熱面１ｂの他方に熱的に接続された第２の熱交換器３と、温度調節された気流を発生する空調機１１と、風力を電気にかえる風力発電装置１４を備え、第２の熱交換器３に空調機１１から吹き出された気流を流入する空調機吹出風路４と、第２の熱交換器３から気流を外部へ排出する排出風路６を連結した風路内に、前記風力発電装置１４を設けたものであり、風路内に設けた風力発電装置１４で流入した気流を用いて電気に変換することができ、外部からの供給電力をなくす、もしくは削減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、飲食物や薬品等の物品を収納する冷温蔵庫に関するもので、特に車両やパーソナル空間等の空調設備を備えた居住空間で使用される冷温蔵庫に関するものである。

従来、この種の冷温蔵庫としては、熱伝導性に優れた材料で構成された庫内容器を、熱電変換素子で冷却または加熱するものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

図５は、特許文献１に記載された冷温蔵庫の断面図である。

図５に示すように、上記冷温蔵庫は、開口部を有した本体ケース１０１と、本体ケース１０１の内部に配設され、開口部を有した熱伝導容器１０２と、前記本体ケース１０１と前記熱伝導容器１０２の間に充填された断熱材１０３と、前記本体ケース１０１の開口部を開閉し、内部に断熱材１０３を充填した蓋部材１０４と、２つの伝熱面１０５ａ、１０５ｂを持つ熱電変換デバイス１０５と熱交換器１０６とからなり、前記熱伝導容器１０２を冷却または加熱する熱交換器１０６と、前記熱交換器１０６に気流を送風するファン１０８と、弾性部材１０９を介して蓋部材１０４に設けられた前記熱伝導容器１０２に熱的に結合し得る熱伝導部材１１０とから構成されている。

そして、内部空間を冷却・冷蔵する場合は、まず、熱電変換デバイス１０５に通電することにより、熱電変換デバイス１０５の伝熱面１０５ａが冷却され、熱伝導容器１０２を冷却し、内部空間を冷却する。

一方、熱電変換デバイス１０５の他方の伝熱面１０５ｂは発熱し、熱交換器１０６に熱が伝わり、送風ファン１０８により強制的に放熱される。

逆に内部空間を加温・保温する場合は、まず、熱電変換デバイス１０５を、先程とは極性が逆となるように通電することにより、熱電変換デバイス１０５の伝熱面１０５ａが加熱され、熱伝導容器１０２に熱が伝わり、内部空間が加温する。

一方、熱電変換デバイス１０５の他方の伝熱面１０５ｂは吸熱し、熱交換器１０６を通して、送風ファン１０８により送風された空気から熱を奪う。
特開平８−１００９７５号公報

しかしながら、上記従来の構成では、前記熱電変換デバイス１０５に通電することにより、貯蔵空間を冷却あるいは加温するので、常に電気を通電する必要があり、冷温蔵庫を動作する消費電力量が削減できないという欠点があった。

また、送風ファン１０８で熱交換器１０６に強制的に送風して熱交換を行うため、常に電気を通電しないと熱交換器１０６の熱交換能力が低下することとなり、前記送風ファン１０８を動作する消費電力量が削減できないという問題があった。

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷温蔵庫は、内部に貯蔵空間を有する箱体の少なくとも一面に、２つの伝熱面を持ち一方が吸熱面としてまた他方が発熱面として働く熱電変換デバイスを設け、さらに前記伝熱面の一方に熱的に接続され、前記貯蔵室内に設けた第１の熱交換器と、前記伝熱面の他方に熱的に接続された第２の熱交換器と、温度調節された気流を発生する気流発生手段と、前記第２の熱交換器に前記空調機から吹き出された気流を流入する流入風路と、前記第２の熱交換器を通過した気流を外部へ排出する排出風路と、前記流入風路と排出風路を連結した風路内に風力発電装置を設けたものである。

したがって、前記風路内の気流のエネルギーを利用し、前記風力発電装置によって発生する電力を、前記熱電変換デバイスあるいは気流発生手段等の電源として利用できるため、かかる電源としての外部からの電力供給を廃止もしくはその量を削減することができる。

また、本発明は、前記風力発電装置から入力された電気の極性を切換えて出力する極性切換装置を備えたものである。

これによって、前記風力発電装置から出力される電気の極性を極性切換装置で切換えることで、冷温蔵庫の運転動作（冷却あるいは加温）が切換わっても熱電変換デバイスを作動することができるので外部電力を不要にする若しくは減らすことができる。

さらに、本発明は、発電された電気を蓄える蓄電池を備えたもので、かかる構成とすることにより、発電能力が低下したときに蓄電池で蓄えた電気を、例えば前記気流発生手段に供給することで、前記気流発生手段を停止することなく動作することができ、前記気流発生手段が停止したときの起動による電力ロスを低減させることができる。

本発明は従来の課題を解決するもので、ルームエアコン等の空調機等による温度調節された気流発生手段からの気流を用いて風力発電装置で発電し、熱電変換デバイスや送風ファンに供給することにより、外部からの供給電力を廃止、もしくはその供給量を削減することができるものである。

請求項１に記載の発明は、内部に貯蔵空間を有する箱体と、少なくとも前記箱体の１面に、２つの伝熱面を持ち一方が吸熱面としてまた他方が発熱面として働く熱電変換デバイスと、前記伝熱面の一方に熱的に接続され、前記貯蔵室内に設けた第１の熱交換器と、前記伝熱面の他方に熱的に接続された第２の熱交換器と、温度調節された気流を発生する気流発生手段と、風力を電気にかえる風力発電装置と、前記第２の熱交換器に前記気流発生手段からの気流を導入する流入風路と、前記第２の熱交換器から気流を外部へ排出する排出風路を備え、前記流入風路と排出風路を連結した風路内に、前記風力発電装置を設けたものである。

かかる構成とすることにより、温度調節された気流の流入風路への導入により、前記熱電変換デバイスの熱交換効率の向上をはかり、また、前記風路内に設けた風力発電装置により、導入した気流を用いて電力を発生させ、その電力を前記気流発生手段あるいは熱電変換デバイスの駆動電源として利用することができるため、冷温蔵庫としての外部からの供給電力を廃止、もしくはその供給量の削減が可能となり、省エネ化がはかれるものである。

請求項２に記載の発明は、前記風力発電装置から発電された電力を前記熱電変換デバイスの電源とし、該熱電変換デバイスを動作させるものである。

かかる構成とすることにより、前記熱電変換デバイスに供給する外部からの供給電力を廃止、もしくはその供給量を削減することができる。

請求項３に記載の発明は、前記風力発電装置から発電された電力を前記気流発生手段の電源とし、前記気流発生手段を動作させるものである。

かかる構成とすることにより、前記気流発生手段に供給する外部からの供給電力を廃止、もしくはその供給量を削減することができる。

請求項４に記載の発明は、前記風力発電装置から入力された電気の極性を切換えて出力する極性切換装置を備えたものである。

かかる構成とすることにより、冷温蔵庫の運転動作（冷却あるいは加温）が切換わっても前記熱電変換デバイスを作動することができ、供給電力の極性にともなって外部からの電力供給を必要とすることもない。

請求項５に記載の発明は、前記風力発電装置により発電された電力を蓄える蓄電池を備えたもので、冷温蔵庫の起動から安定時にかかる電力を、前記蓄電池から熱電変換デバイスあるいは気流発生手段に供給することで、消費電力量を削減することができる。

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における冷温蔵庫の断面図を示すものである。

図１において、熱電変換デバイス１は、二つの伝熱面１ａと１ｂを持ち、一方が吸熱面として、また他方が発熱面として作用する。前記熱電変換デバイス１の具体例としては、ペルチェ効果素子、トンネル効果素子、スターリング冷凍機などが考えられる。

箱体７は、内部に貯蔵空間８を持ち、上部には前記貯蔵空間８に物品を出し入れする開閉扉１０が設けられている。また、前記箱体７と開閉蓋１０は、枠体９と枠体９の内部に挿入された断熱部材５とから構成される。

前記熱電変換デバイス１は、前記箱体７の一面に設けられており、該熱電変換デバイス１を構成する第１の熱交換器２は、前記伝熱面１ａに熱的に接続されるとともに前記貯蔵空間８内にあり、また、第２の熱交換器３は、前記伝熱面１ｂに熱的に接続されているとともに前記貯蔵空間８外に設けられている。

送風手段である送風ファン１２は、前記貯蔵空間８内を仕切る仕切り板１３の間に設けられており、前記第１の熱交換器２の前面に位置するように配置されている。本発明の気流手段である空調機１１は、温度が調節された気流を発生するもので、居室を冷房あるいは暖房するルームエアコン、あるいは車室内空間を冷房あるいは暖房するカーエアコン等が該当し、また、これらの空調気流を利用しない場合は、温度調節された気流を発生する送風装置であってもよい。

本発明の流入風路に相当する空調機吹出風路４は、第２の熱交換器３に空調機１１から吹き出された気流を流入し、また排出風路６は、前記気流を第２の熱交換器３と熱交換を行った後に外部へと排出するものである。

風力発電装置１４は、前記空調機吹出風路４と排出風路６を連結した風路内において、前記気流の主流方向へと流れるように備えられ、これにより前記気流エネルギーを利用し、周知の原理および構成を用いて効率良く電気に変換することができ、エネルギーの一部を回収することができる。前記風力発電装置１４の電気出力は、前記熱電変換デバイス１や送風ファン１２の電気入力となるように配線接続されている。

以上のように構成された冷温蔵庫について、以下、貯蔵空間８内を冷却する場合を例にしてその動作、作用を説明する。

空調機吹出風路４は、第２の熱交換器３に空調機１１から吹き出された気流を流入し、排出風路６は、前記気流を第２の熱交換器３と熱交換を行った後に外部へと排出する。この気流の流れにおいて、風路内に設けた風力発電装置１４により、前記空調機１１から流入した気流のエネルギーを用いて電気に変換し、前記熱電変換デバイス１や送風ファン１２に配線を経由してその電力を供給する。したがって、前記熱電変換デバイス１に電流を流すことで、伝熱面１ａが吸熱面として、また伝熱面１ｂが発熱面として作用する。前記伝熱面１ｂと第２の熱交換器３は熱的に接続されており、空調機１１によって冷やされた気流が第２の熱交換器３に流入し、熱交換を行うことで前記熱電変換デバイス１の冷却作用をもって冷温蔵庫を冷蔵機能として動作させる。

以上のように、本実施の形態においては、風力発電装置１４による電力を、前記熱電変換デバイス１の電源として利用するため、外部からの供給電力をなくす、もしくはその供給量を削減することができる。同様に、前記風力発電装置１４による電力を、前記送風ファン１２の電源としているため、前述と同様に外部からの供給電源の廃止、もしくはその供給量の削減が可能となるものである。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における冷温蔵庫の断面図を示すものである。

本実施の形態２における構成は、先の実施の形態１に示す構成において、前記風力発電装置１４で発電した電気出力の極性を切換える極性切換装置１５を備えたものである。

したがって、冷温蔵庫の運転動作（冷却と加温）の切換えによって極性切換装置１５から出力される電流の極性を切換えて出力することができる。

以上のように構成された冷温蔵庫について、以下、その動作、作用を説明する。

風力発電装置１４で発電した電流は、配線を経由して前記極性切換装置１５に入力される。そして、ここで冷温蔵庫の運転動作に応じて電気の極性を切換えて出力する。冷温蔵庫の運転動作は２種類ある。

冷温蔵庫が冷却・冷蔵の場合は、風力発電装置１４で発電した電気を、前記極性切換装置１５に入力し、電気の極性を切換えずに熱電変換デバイス１に出力することにより貯蔵空間８が冷却・冷蔵空間となる。

また、冷温蔵庫が加温・保温の場合は、前記風力発電装置１４で発電した電気を極性切換装置１５に入力し、ここで、電気の極性を切換えて熱電変換デバイス１に電気を出力することにより貯蔵空間８が加温・保温空間となる。

以上のように、本実施の形態においては、風力発電装置１４から入力された電気の極性を切換えて出力できる極性切換装置１５を備えたものであり、風力発電装置１４から出力される電気の極性を極性切換装置１５で切換えることで、冷温蔵庫の運転動作（冷却あるいは加温）が切換わっても熱電変換デバイス１を作動することができ、外部電力の供給を不要もしくは減らすことができる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における冷温蔵庫の断面図を示すものである。また、図４は、同実施の形態における冷温蔵庫の消費電力量グラフを示している。

本実施の形態は、先の実施の形態１に示す構成において、電気回路系統に蓄電池１６を設け、前記風力発電装置１４の発電を蓄電し、必要に応じて電気負荷へ供給する構成としたものである。

図３において、前記風力発電装置１４で発電した電気出力は、蓄電池１６の電気入力に配線接続され、発電された電力を前記蓄電池１６で蓄える構成としている。蓄電池１６の具体例としてはバッテリーなどである。また、前記蓄電池１６の電気出力は、送風ファン１２の電気入力として配線接続されている。

次に図４より、横軸に時間、縦軸に冷温蔵庫の運転にかかる電力量を示す。Ｄラインは、風力発電装置１４で発電した電力の推移である。Ｄラインを上回ると時間が経過と共に蓄電池１６で蓄えられた電力はなくなる。逆にＤラインを下回ると時間が経過と共に蓄電池１６の電気が蓄えられる。

以上のように構成された冷温蔵庫について、以下、貯蔵空間８内を冷却する場合を例にその動作、作用を説明する。

空調機１１から吹き出された気流は、空調機吹出風路４から導入され、風路内に設けた風力発電装置１４を駆動する。そして、前記風力発電装置１４で発生した電力は、前記蓄電池１６に蓄えられる。

次に、図４のＡ点で冷温蔵庫が起動すると、蓄電池１６で蓄えられた電力が、前記熱電変換デバイス１や送風ファン１２に供給され、そして時間の経過と共に前記蓄電池１６に蓄えられた電力は徐々に減少する。これに伴い、貯蔵空間８が徐々に冷え（図４のＢ点）、ある一定温度に冷やされると（図４のＣ点）、前記蓄電池１６から前記熱電変換デバイス１や送風ファン１２に供給する電力が減少し、逆に風力発電装置１４で発電された電力が蓄電池１６に蓄えられる。

以上のように、本実施の形態においては、発電された電気を蓄える蓄電池１６を備えたものであり、冷温蔵庫の起動から安定時にかかる電力を蓄電池１６から熱電変換デバイス１や送風ファン１２に供給することで、外部から供給される電力の消費量を削減することができる。

また、前記風力発電装置１４および蓄電池１６の容量を十分なものとすることにより、前記外部からの電力供給を不要とすることも可能となる。

以上のように、本発明にかかる冷温蔵庫は、消費電力を低減できる冷却運転や保温運転が可能となるので、薬品の保管や理化学機器等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における冷温蔵庫の断面図 本発明の実施の形態２における冷温蔵庫の断面図 本発明の実施の形態３における冷温蔵庫の断面図 同実施の形態における消費電力量グラフ 従来例を示す冷温蔵庫の断面図

符号の説明

１ 熱電変換デバイス
１ａ 伝熱面
１ｂ 伝熱面
２ 第１の熱交換器
３ 第２の熱交換器
４ 空調機吹出風路
５ 断熱部材
６ 排出風路
７ 箱体
８ 貯蔵空間
９ 枠体
１０ 開閉扉
１１ 空調機
１２ 送風ファン
１３ 仕切り板
１４ 風力発電装置
１５ 極性切換装置
１６ 蓄電池

Claims (5)

1. 内部に貯蔵空間を有する箱体と、少なくとも前記箱体の１面に、２つの伝熱面を持ち一方が吸熱面としてまた他方が発熱面として働く熱電変換デバイスと、前記伝熱面の一方に熱的に接続され、前記貯蔵室内に設けた第１の熱交換器と、前記伝熱面の他方に熱的に接続された第２の熱交換器と、温度調節された気流を発生する気流発生手段と、風力を電気にかえる風力発電装置と、前記第２の熱交換器に前記気流発生手段からの気流を導入する流入風路と、前記第２の熱交換器から気流を外部へ排出する排出風路を備え、前記流入風路と排出風路を連結した風路内に、前記風力発電装置を設けた冷温蔵庫。
2. 前記風力発電装置から発電された電力を前記熱電変換デバイスの電源とした請求項１に記載の冷温蔵庫。
3. 前記風力発電装置から発電された電力を前記気流発生手段の電源とした請求項１または２に記載の冷温蔵庫。
4. 前記風力発電装置から入力された電気の極性を切換えて出力する極性切換装置を備えた請求項２または３に記載の冷温蔵庫。
5. 前記風力発電装置により発電された電力を蓄える蓄電池を備えた請求項１から４のいずれか一項に記載の冷温蔵庫。

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