JP3053716U - 冷・温蔵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 性能劣化の少なく耐用寿命の長い冷・温蔵装
置を提供する。 【解決手段】 箱形熱導体１と、箱形熱導体１の周壁部
２に巻装された電熱ヒータ３と、箱形熱導体１の底部に
密着したペルチェ素子７と、冷却モードまたは加温モー
ドを選択するモード選択手段１１、１２と、電熱ヒータ
３ならびにペルチェ素子７に電力を供給する電源１４、
１５と、モード選択手段１１、１２により選択された冷
却モードまたは加温モードにより電源を切り換える電源
切換手段１３とを備え、モード選択手段１１により冷却
モードが選択された場合はペルチェ素子７により箱形熱
導体１を冷却し、加温モードが選択された場合はペルチ
ェ素子７への通電を行なわないで電熱ヒータ３のみで箱
形熱導体１を加温するように構成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、１つの機器で冷蔵と温蔵の２つの機能を兼備した冷・温蔵装置に係 り、特にペルチェ素子を備えた冷・温蔵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ペルチェ素子は電流の向きを変えることにより、冷却モードから加温モードま たは加温モードから冷却モードに切り換えることができるため、このペルチェ素 子を用いた１つの機器からなる冷・温蔵装置が開発、生産されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところでこの種の冷・温蔵装置を特に加温モードで使用していると、性能劣化 が大きいという欠点がある。本考案者らはこの加温モードでの性能劣化について 諸種検討した結果、加温モード下での半導体素子の破壊が起因していることを解 明した。

【０００４】 図５は、一辺が１．４ｍｍの正方形で高さが１．６ｍｍの立方体からなる半導 体素子に電流を流さないで、各高温下で３０００時間保存した場合の半導体素子 の電気抵抗値を測定し、保存温度と抵抗変化率との関係を示す特性図である。こ の図から明らかなように、半導体素子に電流を流さない場合には高温になっても 半導体素子の電気抵抗は殆ど変化していない。

【０００５】 図６は、同じ半導体素子を用いて高温端部の電極に温度センサを付けて、高温 端部の温度を高温にして５Ａの電流を流し、各高温下で３０００時間保存した場 合の半導体素子の電気抵抗値を測定して、高温端温度と抵抗変化率との関係を示 す特性図である。この図から明らかなように、半導体素子に電流を流した場合は 高温になると半導体素子の電気抵抗が急速に増加していることが分かる。

【０００６】 これは、通常、半導体素子の電極との接合面にニッケルメッキを施しているが 、特にＰタイプの半導体素子は高温下での通電に伴い反応層が増え、半導体素子 が実質的に変質破壊されて内部抵抗が増大しているためだと考えられる。

【０００７】 ペルチェ素子を用いて加温する場合、放熱側の熱コンダクタンスの大小にもよ るが、通常、半導体素子の高温部は外気（加温の場合は庫内加温温度）より１５ 〜２０℃程度高くなっている。従って加温モードで庫内加温温度を７０℃に設定 すると、半導体素子の高温端温度は実際には８５〜９０℃程度に達しており、前 述の特性試験から明らかなように半導体素子の電気抵抗が急激に増加し、半導体 素子の変質破壊が多発している。

【０００８】 このように従来の冷・温蔵装置は特に加温モードでの性能劣化が激しく、さら に加温モード時にいったん生成した反応層は冷却モードでも悪影響を及ぼし、反 応層が増加すると冷却モードでの性能劣化も生じるという欠点を有している。

【０００９】 本考案は、このような事情に鑑みなされたもので、前述のような欠点が解消で きて性能劣化の少なく耐用寿命の長い冷・温蔵装置を提供することを目的とする ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するため、本考案は、 例えばアルミニウムやアルミニウム合金などの熱伝導性の良好な金属からなる 箱形熱導体と、その箱形熱導体の周壁部に巻装された電熱ヒータと、その箱形熱 導体の底部に密着したペルチェ素子と、前記箱形熱導体と電熱ヒータとペルチェ 素子の外周を覆う断熱層と、冷却モードまたは加温モードを選択する例えばモー ド選択スイッチなどのモード選択手段と、前記電熱ヒータならびにペルチェ素子 に電力を供給する電源と、前記モード選択手段により選択された冷却モードまた は加温モードにより電源を切り換える例えばコントローラなどの電源切換手段と を備えている。

【００１１】 そして前記モード選択手段により冷却モードが選択された場合には前記ペルチ ェ素子により箱形熱導体を冷却し、加温モードが選択された場合には前記ペルチ ェ素子への通電を行なわないで前記電熱ヒータのみで箱形熱導体を加温するよう に構成されていることを特徴とするものである。

【００１２】

【考案の実施の形態】

本考案は前述のような構成になっており、冷却モード時はペルチェ素子で庫内 を冷却し、加温モード時はペルチェ素子への通電を停止して電熱ヒータで庫内を 加温し、しかもペルチェ素子と電熱ヒータは距離的に離れているから、高温によ る半導体素子の変質破壊が抑制される。そのため、加温ならびに冷却の性能劣化 が少なく、耐用寿命の長い冷・温蔵装置を提供することができる。

【００１３】 次に本考案の実施の形態を図とともに説明する。図１は第１の実施の形態に係 る冷・温蔵装置の断面図、図２はその冷・温蔵装置における電熱ヒータ取付け部 の拡大断面図、図３はその冷・温蔵装置の機能ブロック図である。

【００１４】 図１に示すように、例えばアルミニウムあるいはアルミニウム合金などの熱伝 導性の良好な金属からなる箱形熱導体１の４面の周壁部２には、電熱ヒータ３が 巻装されている。この電熱ヒータ３の各電線４は複数本並べて、または個別にア ルミニウムなどの金属粘着テープ５によって周壁部２に貼り付けられており、こ の金属粘着テープ５は電線４の固定と、周壁部２への熱伝導の２つの機能を有し ている。本実施の形態は図１に示すように、周壁部２のほぼ全体に電熱ヒータ３ が巻装されている。

【００１５】 この電熱ヒータ３から離れた位置、すなわち箱形熱導体１の底部６のほぼ中央 部にはペルチェ素子７が密着するように取り付けられている。ペルチェ素子７は 図示していないが、底部６側に配置された吸熱側電極と、それと所定の間隔をお いて配置された放熱側電極の間に多数のＮ形半導体とＰ形半導体が交互に機械的 には並列に配置され、電気的には直列に接続されている。

【００１６】 これら半導体は一層でも二層以上のカスケード構造でもよい。底部６の表面に アルミナなどの電気絶縁膜を設け、その上に直接前記吸熱側電極を配置してもよ いし、セラミックなどの絶縁基板を介して底部６に吸熱側電極を配置してもよい 。ペルチェ素子７の放熱は水冷でも空冷でも構わないが、特に水冷では大きな熱 コンダクタンスが得られるため好適である。

【００１７】 前記箱形熱導体１と電熱ヒータ３とペルチェ素子７の外周は、例えば独立型ま たは連続型の発泡ウレタン樹脂などからなる箱形の断熱層本体８によって覆われ ている。特に発泡ウレタン樹脂からなる断熱層本体８はガラスウールなどの断熱 層に比べて断熱効果が高いから、加温モード時におけるペルチェ素子７（半導体 素子）への熱的影響を抑制することができる。断熱層本体８の開口部は、同じく 独立型または連続型の発泡ウレタン樹脂などからなる断熱ドア９により開閉され る。

【００１８】 本実施の形態に係る冷・温蔵装置の機能について、図３とともに説明する。前 記断熱層本体８の側面または断熱ドア９の前面などに操作パネル１０が付設され （本実施の形態は図１に示すように断熱ドア９の前面に付設）、その操作パネル １０には図３に示すように冷却モード選択スイッチ１１と加温モード選択スイッ チ１２が併設されている。操作パネル１０にはこの他、電源スイッチや温度設定 手段（摘みタイプ、タッチパネルタイプ、テンキータイプなど）、運転モードや 設定温度などを表示する例えば液晶表示素子の如き表示部などが付設されている 。

【００１９】 前記選択スイッチ１１、１２、電源スイッチ、温度設定手段などの各入力信号 は、ＣＰＵやメモリーなどを内蔵したコントローラ１３に入力される。コントロ ーラ１３は、前記選択スイッチ１１、１２により選択された冷却モードまたは加 温モードにより電源を切り換える電源切換制御、ならびに他の各部のシーケンス コントロールを行なう。

【００２０】 コントローラ１３からの電源切換信号（給電信号）は、電熱ヒータ３用のヒー タ電源１４またはペルチェ素子７用の素子電源１５に入力される。すなわち前記 冷却モード選択スイッチ１１により冷却モードが選択された場合は、それをコン トローラ１３で判断し、素子電源１５に給電信号を入力し、それに基づいてペル チェ素子７へ通電されるとともに、水冷の場合は水循環ポンプを、また空冷の場 合は放熱ファンを駆動する。これにより箱形熱導体１は底部６から周壁部２にか けて冷やされ、庫内が所定の温度に冷却される。

【００２１】 一方、加温モード選択１２により加温モードが選択された場合は、それをコン トローラ１３で判断し、前記ペルチェ素子７への通電を行なわないで、ヒータ電 源１４に給電信号を入力し、それに基づいて電熱ヒータ３へ通電され、電熱ヒー タ３のみで箱形熱導体１を加温する。ペルチェ素子７は電熱ヒータ３と離れてお り、しかも周囲の大部分は断熱層本体８で覆われているから、加温モード時のペ ルチェ素子７（半導体素子）への熱的影響は最小限に抑えることができる。また 、仮にペルチェ素子７（半導体素子）の周囲温度が高温になっても、図５の特性 図から明らかなように半導体素子の抵抗変化は殆どなく、半導体素子が変質破壊 される心配は殆どない。

【００２２】 図４は、本考案の第２の実施の態様を示す冷・温蔵装置の断面図である。前記 第１の実施の態様では図１に示すように電熱ヒータ３が周壁部２のほぼ全面に設 置されているが、本実施の形態では、箱形熱導体１の開口部からある程度の所ま で電熱ヒータ３が設置され、ペルチェ素子７との間隔を第１の実施の態様よりも 離している。

【００２３】 本考案の冷・温蔵装置において、冷却モード時は箱形熱導体１の底部６に設置 されているペルチェ素子７で箱形熱導体１内を全体的に効率よく冷却し、加温モ ード時はペルチェ素子７への熱的影響を抑えて箱形熱導体１の周壁部２に巻装さ れた電熱ヒータ３で箱形熱導体１内を全体的に効率よく加温するためには、箱形 熱導体１の材質がアルミニウムあるいはアルミニウム合金の場合、箱形熱導体１ の平均板厚は１〜４ｍｍの範囲が好適で、さらに好ましくは２〜４ｍｍの範囲で ある。

【００２４】 前記平均板厚が１ｍｍ未満であると、箱形熱導体１の伝熱効率が悪く、冷却モ ード時に箱形熱導体１の開口部付近まで十分に冷却することができず、一方、加 温モード時に箱形熱導体１の底部６付近まで十分に加温することができない。ま た平均板厚が４ｍｍを超えると、加温モード時に箱形熱導体１を伝わる熱によっ て多少ともペルチェ素子７への熱的影響がある。従って箱形熱導体１の平均板厚 は１〜４ｍｍの範囲に規制するとよい。

【００２５】 前記実施の形態ではヒータ電源と素子電源とを別個にしたが、１電源２出力の 電源を用いることもできる。また必要に応じて庫内に送風ファンなどを設置する こともできる。

【００２６】 冷・温蔵装置内に収納して冷蔵または温蔵するものとしては、例えば料理、食 材、おしぼり、試料、薬品など各種のものがある。

【００２７】

【考案の効果】

請求項１記載の本考案は前述のような構成になっており、冷却モード時はペル チェ素子で庫内を冷却し、加温モード時はペルチェ素子への通電を停止して電熱 ヒータで庫内を加温し、しかもペルチェ素子と電熱ヒータは距離的に離れている から、高温による半導体素子の破壊が抑制される。そのため、加温ならびに冷却 の性能劣化が少なく、耐用寿命の長い冷・温蔵装置を提供することができる。

【００２８】 請求項２記載のように、ペルチェ素子が箱形熱導体の底部のほぼ中央部に設置 されていると、電熱ヒータとの距離を最大限に離すことができ、ペルチェ素子へ の熱的影響を可及的に抑制することができる。

【００２９】 請求項３記載のように、箱形熱導体がアルミニウム又はアルミニウム合金から なり、平均板厚が１〜４ｍｍの範囲に規制されておれば、箱形熱導体内を全体的 に効率よく冷却または加温するとともに、ペルチェ素子への熱的影響を効果的に 抑制することができる。

【００３０】 請求項４記載のように、電熱ヒータの電線が金属粘着テープにより箱形熱導体 の周壁部に固定されておれば、電熱ヒータから発生した熱を効率よく箱形熱導体 に伝達することができる。

【００３１】 請求項５記載のように、断熱層が断熱効果の高い発泡ウレタン樹脂で構成され ていると、加温モード時のペルチェ素子への熱的影響を効果的に抑制することが できるなどの特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施の形態に係る冷・温蔵装置
の断面図である。

【図２】その冷・温蔵装置における電熱ヒータ取付け部
の拡大断面図である。

【図３】その冷・温蔵装置の機能ブロック図である。

【図４】本考案の第２の実施の形態に係る冷・温蔵装置
の断面図である。

【図５】半導体素子に通電しない場合の保存温度と半導
体素子の電気抵抗変化率との関係を示す特性図である。

【図６】半導体素子に通電した場合の高温端温度と半導
体素子の電気抵抗変化率との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 箱型熱導体 ２ 周壁部 ３ 電熱ヒータ ４ 電線 ５ 金属粘着テープ ６ 底部 ７ ペルチェ素子 ８ 断熱層本体 ９ 断熱ドア １０ 操作パネル １１ 冷却モード選択スイッチ １２ 加温モード選択スイッチ １３ コントローラ １４ ヒータ電源 １５ 素子電源

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱伝導性の良好な金属からなる箱形熱導
   体と、その箱形熱導体の周壁部に巻装された電熱ヒータ
   と、その箱形熱導体の底部に密着したペルチェ素子と、
   前記箱形熱導体と電熱ヒータとペルチェ素子の外周を覆
   う断熱層と、冷却モードまたは加温モードを選択するモ
   ード選択手段と、前記電熱ヒータならびにペルチェ素子
   に電力を供給する電源と、前記モード選択手段により選
   択された冷却モードまたは加温モードにより電源を切り
   換える電源切換手段とを備え、 前記モード選択手段により冷却モードが選択された場合
   には前記ペルチェ素子により箱形熱導体を冷却し、加温
   モードが選択された場合には前記ペルチェ素子への通電
   を行なわないで前記電熱ヒータのみで箱形熱導体を加温
   するように構成されていることを特徴とする冷・温蔵装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、前記ペルチェ素
   子が箱形熱導体の底部のほぼ中央部に設置されているこ
   とを特徴とする冷・温蔵装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載において、前記箱形熱導体
   がアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、平均板
   厚が１〜４ｍｍの範囲に規制されていることを特徴とす
   る冷・温蔵装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載において、前記電熱ヒータ
   の電線が金属粘着テープにより前記周壁部に固定されて
   いることを特徴とする冷・温蔵装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載において、前記断熱層が発
   泡ウレタン樹脂で構成されていることを特徴とする冷・
   温蔵装置。