JP3268758B2 - 熱電システム - Google Patents

熱電システム

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JP3268758B2
JP3268758B2 JP17817598A JP17817598A JP3268758B2 JP 3268758 B2 JP3268758 B2 JP 3268758B2 JP 17817598 A JP17817598 A JP 17817598A JP 17817598 A JP17817598 A JP 17817598A JP 3268758 B2 JP3268758 B2 JP 3268758B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電冷凍システム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】冷凍システム内に熱電モジュールを使用
することは、公知である。熱電モジュールは、電流が該
モジュールを流れることにより、該モジュールの一方の
側が冷却され、そのモジュールの反対側が加熱される、
公知の型式の熱ポンプである。また、熱電モジュール
は、ペルチェ（Ｐｅｌｔｉｅｒ）モジュール、または熱
電熱ポンプとしても公知である。熱電モジュールを備え
る公知の冷凍装置は、該熱電モジュールの各側部に強固
にクランプ締めされ、熱電組立体を形成するアルミニウ
ム吸熱源から成る。電流を該モジュールに通したとき、
熱は一方の側からその反対側に伝達される。
【０００３】電流を熱電モジュールに最初に通したと
き、二つの側部間の温度差は最小である。こうした状態
のとき、熱電組立体は、効率良く作動する。しかし、冷
凍機がその所望の内部温度近くに達すると、二つの側部
間の温度差が増す。こうした状態のとき、熱電組立体
は、熱ポンプとしての作動効率が低下する。熱電モジュ
ールを熱ポンプとして形成する場合、従来の熱電組立体
は、装置の全体の温度差を維持し得るように常に電流が
印加されていなければならない。この電流が無くなる
と、熱は熱平衡状態を再設定し得るような方法で組立体
を通って流れる。故に、実際上、従来の熱電組立体の電
気の消費は、単に、該組立体の全体の温度差を維持する
ためにだけ行われる。これは、エネルギの非常な無駄で
ある。
【０００４】実際上、また、従来の熱電組立体は、該熱
電モジュールと吸熱源との境界にて生ずる熱インピーダ
ンスの作用を受ける。このため、こうした境界面の作用
を最小限に抑制すべく、熱電組立体の製造には、非常な
慎重さおよび費用が必要とされる。一部の熱電組立体
は、吸熱源との接触表面積を増すため、単一の熱電モジ
ュールではなく、吸熱源の間に挟持された二つの小型の
熱電モジュールを備えている。しかし、固体の吸熱源の
締め付け力によって熱電モジュールに加えられる構造お
よび設計上の制約およびコストのため、当然、モジュー
ル自体を小さい寸法にしなければならず、そのため、熱
接触面積を大きくする妨げとなる。また、熱電モジュー
ル内のＰ＆Ｎ熱電対間の熱電コネクタは、同一の理由の
ため、極めて小さい。性能の向上は、大きい電気コネク
タを介してより大きい熱接触面積を利用することで実現
可能であるため、このことは、望ましいことではない。
【０００５】従来の熱電モジュールの設計における別の
大きな制約ファクタは、モジュールの高温面および冷温
面が互いに接近する（通常、５ｍｍ以内）点である。対
流、伝導、および放射を通じて一方の面から反対側の面
に極めて顕著な損失が生じる、即ち、伝熱率が大きくな
る。このため、熱電モジュールの極限性能は著しく制限
される。従来の熱電組立体において、この問題点を一層
悪化させることは、モジュールの面に取り付けられた一
体の吸熱源が互いに近接していることである。従来の熱
電組立体内における二つの吸熱源の熱質量、およびこれ
らが互いに近接していることは、常に、相互に悪く作用
する。上述の問題点のため、熱電組立体の使用は、極め
て小型で可搬式のクーラおよび冷凍機に制限される。熱
電組立体は、例えば、電力消費量が大きいため、実際に
は、家庭用冷蔵庫には使用されていない。本発明は、従
来技術の問題点を解消すべくなされたもので、冷凍機に
適用するのに適した熱電システム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】本発明では、上記目的を
達成するために、対向する熱伝導性の第一と第二の外面
を備えた少なくとも一つの熱電モジュールを有し、使用
時には、前記第一の外面は比較的低温になり、前記第二
外面は比較的高温になり、熱電モジュールの第一と第二
の外面にそれぞれ取り付けられてそれぞれ空間を形成す
る第一と第二のマニホルドを有し、各マニホルドは、熱
電モジュールから間隔をおいたマニホルド外壁と、前記
第一と第二の外面のそれぞれに隣接して前記空間の開口
面を画成する周側壁と、流体の入口と出口とを有し、使
用時には、流体が各マニホルドを通して流動して前記第
一と第二の外面が直接その流体に接触し、第一のマニホ
ルドに接続された第一の熱交換器と、第二のマニホルド
に接続された第二の熱交換器とを有し、各マニホルドと
各熱交換器の間において流体を循環させる第一と第二の
流体ポンプを有し、前記第一のマニホルドが第一の流体
ポンプと第一の熱交換器に接続されて第一閉循環ループ
を形成し、前記第二のマニホルドが第二の流体ポンプと
第二の熱交換器に接続されて第二閉循環ループを形成
し、前記第一のマニホルドからの流体は第一の流体ポン
プにより第一の熱交換器を通して循環し、前記第二のマ
ニホルドからの流体は第二の流体ポンプにより第二の熱
交換器を通して循環する構成としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、単
に一例としての本発明を説明する。図１には、第一およ
び第二の対向面を有する熱電モジュール１２を備える熱
電システム１０が図示されている。一つの空間を形成す
るそれぞれのマニホルド１４は、熱電モジュール１２の
各面に取り付けられている。マニホルド１４の各々は、
図３に図示するように、入口１６と、出口１８と、を備
えている。更に、マニホルド１４の各々は、図３に図示
するように、入口１６と出口１８との間を伸長する細長
いラビリンス状、ジグザグ、ら旋状、または蛇行通路２
０を備えている。通路２０の細長い形状は、流体と熱電
モジュール１２との接触を促進する。
【０００８】通路２０は、成形金属またはプラスチック
材料で形成され、図４に図示するように、典型的に、熱
電モジュール１２の対応する面に対して平行な外壁２２
がマニホルド１４に設けられている。該外壁２２から
は、周縁壁２４が伸び、該周縁壁２４は、壁２２の全周
に沿って伸びている。該周縁壁２４は、多数のボルト穴
２７を有する。該ボルト穴２７は、熱電モジュール１２
の反対側にある他のマニホルド１４をボルトおよびナッ
トによって保持するのに役立つ。小さい寸法のボルトの
使用により、一側部から反対側にボルトに沿って不確実
な伝熱が行われる可能性を軽減する。
【０００９】熱電モジュール１２の隣接面と共に、外壁
２２、周縁壁２４内には、通路２０を有する空間２５が
形成される。該空間２５は、該空間２５の第一の端部に
て、壁２４から長手方向に延びる第一の仕切り２６を有
する。該第一の仕切り２６は、空間２５の隣接する側に
対して平行に、入口１６に隣接する箇所から空間２５の
第二の端部に向けて部分的に延びている。第二の仕切り
２８は、第一の仕切り２６に対して平行であり且つ第一
の仕切り２６から離間され、空間２５の第二の端部にて
壁２４から空間２５の第一の端部に向けて長手方向に部
分的に延びている。このことは、第一の仕切り２６より
も小さい第三の平行な仕切り３０の場合も同様であり、
次に、第四、第五および第六の平行な仕切り３２、３
４、３６も同様に配置される。最後に、第一の仕切り２
６と同様な第七の平行な仕切り３８が出口１８に隣接し
て配置される。
【００１０】図４から理解されるように、これら仕切り
２６、２８、３０、３２、３４、３６、３８は、周縁壁
２４と同一の奥行きだけ、壁２２から延びており、熱電
モジュール１２の隣接面に対し最小の接触表面積にて係
合する。これら仕切りにより形成される通路の方向が繰
り返し変化することにより、通路２０を通る流体の流れ
は乱流となり、その結果、該流体とモジュール面との間
の伝熱量が増すことが確実となる。典型的に（例えば）
４０ｍｍ×４０ｍｍの熱電モジュール面を横断するジグ
ザグ、ら旋状、または蛇行する流体通路の好適な数は、
実験の結果、約８であることが確認されている。通路２
０の各流路は、方形、または半円形であることが望まし
い。
【００１１】かかる流路の断面は、５ｍｍ×５ｍｍに近
い。しかし、実際上、通常、流路の仕切りの厚さは、可
能な限り最小の厚さに維持することが望ましく、これら
流路は、５ｍｍ×５ｍｍを僅かに下廻る。システムの性
能を最適にし得るように、即ち、システムを最適化した
とき、所定の送出容量および所定の外気温度に対する最
大の熱ポンプ容量が得られるように、流路の数およびそ
の深さを変更することができる。
【００１２】マニホルド１４の流路を最適化すること
は、システムの流路の流体学的インピーダンス（マニホ
ルド１４は、通常、システム内で最大の流体インピーダ
ンスを有する）とポンプの流体送出容量との間のバラン
スを均衡させることによって可能である。マニホルド１
４の周縁壁２４は、ガスケット「Ｏ」リングまたはシリ
カ／ゴムセメントのような公知の技術を使用して、モジ
ュール１２の面の外周に対して密封し、流体の漏洩を阻
止することができる。
【００１３】図１に図示するように、それぞれの導管４
０が各入口１６から伸長し、また、それぞれの導管４２
が各出口１８から伸長している。これら導管４０、４２
の一方、またはその他方には、ポンプ４４が取り付けら
れる。図示するように、各対の入口および出口導管は、
遠方の熱交換器４６まで延びている。熱交換器４６の各
々には、通常、液体である流体が充填される。熱交換器
４６の各々には、冷却ファン４８を設けることができ
る。所望であれば、導管４０、４２は、目立たないよう
に小さくしたシステムに構成することも可能である。
【００１４】図１のシステム１０の作動中、電流（通
常、直流であるが、この電流は、比例電流制御装置のよ
うな装置により変換可能である）が熱電モジュール１２
に印加される。これと同時に、ポンプ４４を作動させ、
液体が熱交換器４６から入口導管４０、マニホルド１
４、次に、出口導管４２を通って送出され、それぞれの
熱交換器４６に戻るようにする。電流が熱電モジュール
１２を流れる結果、熱は、片側（内側）における内側熱
交換器４６、導管４０、４２およびマニホルド１４内に
保持された流体から、反対側（外側）におけるマニホル
ド１４、導管４０、４２および外側熱交換器４６に送出
され、それによって、システム内の冷凍機が冷却される
一方、システムの外側は加熱される。
【００１５】熱電モジュール１２は、冷凍機の壁の中間
点に取り付け、冷却側のマニホルド１４、ポンプ４４、
導管４０、４２および内側熱交換器４６は、冷凍機の内
側となり、また、加熱側のマニホルド１４、ポンプ４
４、導管４０、４２および外側熱交換器４６が冷凍機の
外側となるようにする。こうして、内側熱交換器４６を
介して冷凍機の内側から得た熱は冷凍機の外側熱交換器
４６に伝達され、ここから熱は、公知の方法で放散され
る。熱電システム１０は、ステップ制御方法（step con
trol）を利用して作動させることがでる。また、熱電モ
ジュールの固有の非直線的な熱特性（intrinsic non-li
near thermal properties）を利用することによる利点
が得られ、それにより、モジュール１２の対向する面に
おける温度差が最小のときにシステムの最大の作動効率
が得られる。熱電モジュール１２の側部を冷却する液体
により、熱は遠方の熱交換器４６まで容易に伝達するこ
とができる。
【００１６】本発明の上記熱電システム１０は、冷凍機
の内部が所望の温度に達したときにサイクルオフにする
ことができる。この時点で、ファン４８，４８を作動さ
せ、外側熱交換器４６をより低温にし、内側熱交換器４
６をより高温にし、その結果、内側および外側温度は相
対的に温度差が小さくなる。次に、熱電システム１０を
再作動させると、熱電モジュール１２の各側のマニホル
ド１４、ポンプ４４および内側及び外側熱交換器４６
は、伝熱流体と比較的近い温度差となり、熱電モジュー
ル１２自体は、より効率的な作動状態に近づく。
【００１７】内側熱交換器４６が所望の内部温度に達し
たときに、熱電システム１０の作動を停止させる（スイ
ッチオフ、またはサイクルオフ）機能は、マニホルド１
４がなるべく小さい断面積および小さい熱空間を有し、
空間２５が流体が流動するためのラビリンス通路２０を
有することによって高められる。更に、上述のラビリン
ス通路２０は、熱電システム１０への電流を停止した
後、液体中に対流が発生することを困難にする。更に、
熱電モジュール１２を不作動（スイッチオフまたはサイ
クルオフ）にしたとき、ポンプ４４もまた同時に不作動
となり、流体を送出せず、これにより、熱スイッチ、ま
たは熱スイッチ効果が得られる。更に、液体自体は、典
型的に熱の不導体であり、熱スイッチ効果を促進する、
即ち、モジュール１２およびポンプ４４がその流れの供
給を停止したとき、システムの片側から反対側への伝熱
は殆ど行われない。
【００１８】システム１０内の液体、または流体は、典
型的には、冷凍機の外側（即ち、外側熱交換器側）で水
であり、冷凍機の内側（即ち、内外側熱交換器側）で水
／グリコール、ケロシンまたはメタノールとすることが
できる。内側で使用される化学薬剤は、比熱が大きく、
粘度が低く、また、熱電モジュール１２の面上で凍結し
ないものであることが望ましい。
【００１９】図２の実施例において、同様の参照符号
は、図１に示したものと同様の部品を表示する。内側熱
交換器４６が冷却フィン５０を囲繞する内側流体路を有
する管状包囲体であり、他方、外側熱交換器４６が冷凍
機の壁を形成することのできるプレス加工金属成形品５
２を含む点を除いて、これら熱電システムは、原理的に
図１の実施例と同一である。冷却ファン４８は、冷却フ
ィン５０の下端５４に隣接して配置し、冷却フィン５０
の軸線の周りで回転し、空気が冷却フィン５０を通って
流動し、それによって、冷却フィン５０から熱を放散さ
せるように配置する。ファンからの空気が流れる方向
は、最大の効率が得られ且つ向流熱交換器を形成するよ
うに、冷却フィン５０の内側の流体の流れる方向と反対
方向にすることが望ましい。一方、プレス成形品５２に
おいて、ファン４８は、冷凍機の一端に設けられ、プレ
ス成型品の内側の周りで空気を循環させる。図２から理
解されるように、プレス成型品５２は、細長い管５５を
収容し、該管は、プレス成型品の壁に沿って導管４２か
ら導管４０に、またはその逆に導管４０から導管４２に
ら旋状に延設されている。熱は、プレス成型品の壁に吸
収され且つ管５５内の流体により集められ、モジュール
の面に運ばれて、最終的に外側の熱交換器４６から放散
される。
【００２０】二組の熱電モジュール１２を備えることに
よって、幾つかの利点がある。流体流の体積が等しいな
らば、遥かに大きい熱ポンプ容量を実現することができ
る。また、直列で運転した場合、二組のモジュールシス
テムは、熱ポンプ容量が大きく、エネルギ損失が少ない
ため、優れた作動効率が得られる。モジュールを直列ま
たは並列運転に切替え、最適な機能を実現し得るように
電子機器を設けることができる。直列運転は、電気消費
量が比較的小さく、通常の作動状態で効率的である。並
列運転（図示せず）は、電気消費量が比較的大きいが、
高い周囲温度状態のとき、冷凍機の内部温度を低くする
ために必要とする。図２は、直列の二組のモジュールシ
ステムを示し、各マニホルド１４の出口は、管５６によ
り各隣接するマニホルド１４の入口に接続される。
【００２１】本発明で使用されるポンプ４４は、多くの
形態をとることができる。図５および図６は、特に効果
的である新規な型式のブラシレスの水中遠心ポンプを示
す。図５および図６において、ポンプ７８は、後方ケー
シング８０と、該後方ケーシング８０の壁に取り付けら
れた軸受シャフト８２とを備えている。多数の電気コイ
ル８４が軸受シャフト８２の周りに配置され、シャフト
８２またはコイル８４のいずれも、後方ケーシング８０
に対して回転可能ではなく、固定状態に配置されてい
る。ポンプ７８は、磁石ハウジング８６と、成形インペ
ラ８８と、軸受９０と、を更に備えている。磁石ハウジ
ング８６、インペラ８８および軸受９０は、成形または
機械加工により一つの部品から形成することが望まし
い。円形磁石９２（または、円形に離間して配置された
複数の磁石）がコイルの外方で磁石ケーシング８６内に
取り付けられている。電線９４が後方ケーシング８０を
通って密封状態に伸長し且つコイル８４に接続されてい
る。
【００２２】該電線９４は、コイル８４を一組みの電子
機器に接続し、該電子機器がコイル８４を励起させ、イ
ンペラ８８および磁石９２を公知の方法でコイル８４の
周りで回転させる。これを容易にすべく、インペラ８８
および磁石ハウジング８６には、固定軸受シャフト８２
の周りで回転可能に配置された軸受９０が設けられてい
る。この実施例において、該軸受９０は、インペラ８８
および磁石ハウジング８６に対する唯一の荷重支承取り
付け手段である。
【００２３】作動時、液体は、矢印９８のように、正面
外側ケーシング１１２により部分的に形成された入口導
管９６内に入る。コイル８４の励起により、磁石９２が
コイル８４の周りで回転し、これにより、インペラ８８
を回転させる。このようにして、インペラ８８が回転さ
れ、これにより、液体は、矢印１０８の方向に向けて横
方向に排出される。このように、導管内に液体の流れが
形成される。インペラ８８の好適な形態が図５に図示さ
れている。図示するように、該インペラ８８は、切り欠
いた中央部１０２を有する略円形のディスク１００を備
えている。複数の細長い切欠き１０４が切り欠いた中央
部１０２から外方に伸長する。図５に図示したインペラ
８８の回転により、図６に図示するように、液体は、矢
印１０８の方向に向けて外側導管１０６に排除される。
図５に図示するように、出口導管１０６は、湾曲方向に
導管１０６の外側部分に向けて漸進的に増大する断面の
内側湾曲部分１１０を備えることが望ましい。この形態
は、スクロールパターンの出口掃引状態として示してあ
る。密封したシャフトを介して冷却液系統に接続された
外側モータを使用するこも可能であるが、この構成は、
シールが摩耗したときに漏洩が生ずる虞れがあるため、
完全に満足し得るものではない。
【００２４】本発明を良好に具体化することのできる熱
交換器４６は、多くの形態をとることができる。その選
択は、熱交換器の性能およびコストにより決まる。好適
な型式としては、銅製の自動型、押出し成形、またはプ
レス成形によるアルミニウム薄板型、および銅／アルミ
管の上に押し出したアルミニウム薄板／薄片を組み立て
た構造のものが含まれる。
【００２５】本発明の熱電システムの特に優れた適用例
は、金属管よりも精巧ではなく、例えば、海水／真水に
浸けることができる極めて簡単な外側熱交換器に利用す
ることである。このとき、該熱交換器は、海の場合、そ
れ自体が無限の熱交換器である水で冷却される。故に、
該システムは、船舶関係の適用例でも極めて効率的であ
る。
【００２６】本発明に使用することのできる従来の熱電
モジュール１２０は、図７に示してある。該モジュール
１２０は、熱伝導体であるが、電気絶縁体である外側の
平行な一対の板１２２を備えている。該板１２２は、モ
ジュール面である外面１２８を備えている。板１２２と
共に、一列の離間した熱電対１２４が設けられている。
図７に示すように、左側にある第一および第二の熱電対
１２４は、その第一の端部にて導電性コネクタ１２６に
より電気的に相互に接続される。図７に図示するよう
に、左側からの第二および第三の熱電対１２４は、その
第二の端部にて導電性板コネクタ１２６により電気的に
相互に接続される。隣接する熱電対１２４の端部は、列
全体を横断して交互に相互に接続し、熱電対１２４の列
の全体を横断する導電性板が存在するようにする。ま
た、該板コネクタ１２６は、熱伝導可能な方法で外側板
１２２にも接続される。
【００２７】本発明を具体化する上で、特に効果的であ
る新規な熱電モジュールの形態が図８および図９に図示
されている。図８および図９の実施例において、複数の
離間したＰおよびＮの熱電対１３０が一列に伸長するよ
うに設けられている。該熱電対１３０の列は、各々が外
側壁１３４と、二つの端部壁１３６とを有する二つのハ
ウジングの間に配置されている。更に、各ハウジング
は、プラスチックで形成され、以下に説明するように、
熱電対コネクタを所定位置に保持し得るように穴が開け
られた内側壁１３２を保持する。これら壁１３２は、熱
電対１３０のコネクタを覆う範囲が最小限であるように
可能な限り薄くする。
【００２８】該側壁１３４は、熱電対１３０の列から離
間して配置される一方、端部壁１３６は、熱電対１３０
の列の端部に接続される。更に、これら側壁１３４およ
び端部壁１３６は、入口導管１３８と、出口導管１４０
と、中間の冷却液通路１４２とを形成する。図８に示す
ように、最左側の熱電対１３０は、銅のような電気およ
び熱伝導性材料のブロック１４４によりその第一の端部
が次の隣接する熱電対１３０の第一の端部に接続され
る。次の隣接する熱電対１３０は、電気および熱伝導性
材料のブロック１４４によりその第二の端部が右側の次
の隣接する熱電対１３０の第二の端部に接続される。こ
の構成は、熱電対１３０の列を直角に横断して繰り返さ
れる。このようにして、各導電性ブロック１４４、およ
び各熱電対１３０を通ってその一端から伸長する、熱電
対１３０の列を横断した導電性経路が形成される。更
に、上述のように、電気および熱導電性ブロック１４４
の各々は、側壁１３２の穴内に配置されて所定位置に保
持される。
【００２９】公知の方法によって、ＰおよびＮ熱電対１
３０の異質の導電性材料は、電流を印加したとき、接合
部、またはコネクタブロック１４４を介してペルチェ効
果を発生させる。これにより、熱は、熱電対１３０の列
の片側から反対側に伝達される。 図８および図９に図
示した構成において、入口１３８、出口１４０および流
体通路１４２内に、常に液体が存在する。本発明によれ
ば、熱電対１３０に電流を印加したとき、ポンプ４４も
同時に作動され、液体が熱電対１３０の列の両側を横断
して流動するようにすることが望ましい。
【００３０】上述のように、液体は、遠方の熱交換器４
６まで循環されて熱を伝達する。非導電性の液体は、導
電性ブロック１４４に直接、接触する。空隙１４６が二
つの壁１３２の間に形成され且つ熱電対１３０を囲繞し
ている。この空隙１４６は、空気または泡で充填するこ
とができる。該空隙１４６は、真空状態とし、またはエ
イロゲルで充填することがより望ましい。該エイロゲル
を使用し、または真空とする利点は、熱電モジュールの
高温側と低温側との間で伝導、対流および放射による伝
熱量を軽減することができる点にある。
【００３１】さらに、図８および図９に図示したモジュ
ールの利点は、大きく形成した導電性ブロック１４４の
上を液体が直接、流動し得る点である。ブロック１４４
自体は、図７に図示した従来の熱電モジュールコネクタ
の６倍以上に熱接触表面積を増大させることができる。
従来の熱電モジュールは、コネクタにはんだ付けされた
非導電性の面をもっている。はんだおよびセラミックに
は、熱インピーダンスによって顕著な損失が生じるが、
それは図８に図示したモジュールでは回避できる。その
結果、従来技術における非効率さを軽減することができ
る。
【００３２】当業者に明らかな応用例および変形例は、
本発明の範囲に属する。例えば、本発明の熱電システム
は、熱暖房モードで使用し、保育器、または食品加熱器
のような容器の内部を加熱するのに使用することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱電システムの一実施例の概略図
的な斜視図である。
【図２】本発明による熱電システムの別の実施例の概略
図的な斜視図である。
【図３】図１および図２に示しシステムに使用すること
ができるマニホルドの背面図である。
【図４】図１および図２のシステムの要部を示し、図３
に示したマニホルドを熱電モジュールに取り付けた状態
を示す図３における４−４線による断面図である。
【図５】図１および図２のシステムに使用することので
きる水中ポンプの一実施例を示す正面断面図である。
【図６】図５に図示した水中ポンプの６−６線による断
面図である。
【図７】図１および図２のシステムに使用することので
きる従来の典型的な熱電モジュールの側面図である。
【図８】図１および図２のシステムに使用することので
きる新規な熱電モジュールの一実施例の側面断面図であ
る。
【図９】図８の熱電モジュールの９−９線による断面図
である。
【符号の説明】
１０ 熱電システム １２ 熱電モジュール １４ マニホルド １６ 入口 １８ 出口 ２０ 通路 ２４ 周縁壁 ２５ 空間 ２６，１８，３０，３２，３４，３６，３８ 仕切り ２７ ボルト穴 ４０，４２ 導管 ４４ ポンプ ４６ 熱交換器 ４８ 冷却ファン ５０ 冷却フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サールズ，ジェシー・ハイク オーストラリア国、6160 ウェスタン・ オーストラリア、フリーマントル、モア ット・ストリート 14 (72)発明者 サージャント，ガリー・レスリー オーストラリア国、6160 ウェスタン・ オーストラリア、フリーマントル、モア ット・ストリート 14 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 21/02 H01L 35/28 F25D 11/00

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対向する熱伝導性の第一と第二の外面を
    備えた少なくとも一つの熱電モジュールを有し、使用時
    には、前記第一の外面は比較的低温になり、前記第二外
    面は比較的高温になり、 熱電モジュールの第一と第二の外面にそれぞれ取り付け
    られてそれぞれ空間を形成する第一と第二のマニホルド
    を有し、各マニホルドは、熱電モジュールから間隔をお
    いたマニホルド外壁と、前記第一と第二の外面のそれぞ
    れに隣接して前記空間の開口面を画成する周側壁と、流
    体の入口と出口とを有し、使用時には、流体が各マニホ
    ルドを通って流動して前記熱電モジュールの第一と第二
    の外面が直接その流体に接触し、 第一のマニホルドに接続された第一の熱交換器と、第二
    のマニホルドに接続された第二の熱交換器とを有し、 各マニホルドと各熱交換器の間において流体を循環させ
    る第一と第二の流体ポンプを有し、 前記第一のマニホルドが第一の流体ポンプと第一の熱交
    換器に接続されて第一閉循環ループを形成し、 前記第二のマニホルドが第二の流体ポンプと第二の熱交
    換器に接続されて第二閉循環ループを形成し、 前記第一のマニホルドからの流体は第一の流体ポンプに
    より第一の熱交換器を通って循環し、前記第二のマニホ
    ルドからの流体は第二の流体ポンプにより第二の熱交換
    器を通って循環することを特徴とする熱電システム。
  2. 【請求項２】 上記通路は成形金属またはプラスチック
    材料で形成していることを特徴とする請求項１または請
    求項２に記載の熱電システム。
  3. 【請求項３】 前記各マニホルドは、該マニホルドの壁
    から長手方向に壁から対向して延びる複数の平行な仕切
    りを有し、該仕切りがジグザグの通路を形成することを
    特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱電システ
    ム。
  4. 【請求項４】 前記各マニホルドは、該マニホルドの壁
    から長手方向に壁から対向して延びる複数の平行な仕切
    りを有し、該仕切りが螺旋状の通路を形成することを特
    徴とする請求項２または３に記載の熱電システム。
  5. 【請求項５】 前記各マニホルドは、該マニホルドの壁
    から長手方向に延びる複数の平行な仕切りを有し、該仕
    切りが湾曲した通路を形成することを特徴とする請求項
    ２または３に記載の熱電システム。
  6. 【請求項６】 前記各マニホルドは、前記マニホルドの
    周縁壁に連結手段を設け、該連結手段を介して、隣合う
    マニホルド同士を一体に連結することを特徴とする請求
    項１〜３のいずれかに記載の熱電システム。
  7. 【請求項７】 前記連結手段が、前記マニホルドの周縁
    壁に設けられた入口パイプ及び出口パイプであることを
    特徴とする請求項７に記載の熱電システム。
  8. 【請求項８】 少なくとも一つの熱交換手段が、冷却フ
    ァンを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
    に記載の熱電システム。
  9. 【請求項９】 電流が前記各熱電モジュールを横断して
    印加され、前記各流体ポンプ手段が同時に作動されるこ
    とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱電シ
    ステム。
  10. 【請求項１０】 所望の状態が実現されたときに熱電シ
    ステムがサイクルオフとなることを特徴とする請求項１
    〜３のいずれかに記載の熱電システム。
  11. 【請求項１１】 前記各流体ポンプが、当該熱電システ
    ムがサイクルオフとなったとき、自動的に不作動状態と
    なることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
    熱電システム。
  12. 【請求項１２】 前記熱電モジュールが不作動状態とな
    ったとき、当該熱電システムが熱スイッチとして機能す
    ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱
    電システム。
  13. 【請求項１３】 前記熱電モジュールが、直列、または
    並列に電気的に接続されることを特徴とする請求項１〜
    ３のいずれかに記載の熱電システム。
  14. 【請求項１４】 前記各マニホルドは、該マニホルドの
    壁から長手方向に壁から対向して延びる複数の平行な仕
    切りを有し、該仕切りが螺旋状の通路を形成することを
    特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱電システ
    ム。
  15. 【請求項１５】 前記各マニホルドは、該マニホルドの
    壁から長手方向に延びる複数の平行な仕切りを有し、該
    仕切りが湾曲した通路を形成することを特徴とする請求
    項１〜３のいずれかに記載の熱電システム。
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