JP3372792B2 - 電子冷蔵庫 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭あるいは業務
上などで用いられる電気冷蔵庫に係り、特にペルチェ素
子を用いた電気冷蔵庫に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気冷蔵庫は、フロン系の冷媒を
用いて気化潜熱を利用し、冷却部は−２０℃あるいはそ
れ以下の温度にして、庫内の空気を冷却していた。その
ため冷却部に空気中の水分が結露し、それが凍結するた
め、冷却部近傍では相対湿度１００％に近いが、庫内で
それより温度の高い（例えば３℃程度）領域では非常に
低湿度となる。乾物や菓子類を冷蔵庫で保存する場合は
低湿度の方が好ましいが、生物や野菜などを保存する場
合は低湿度であると鮮度の低下を促進するため好ましい
保存雰囲気ではない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】また最近、ペルチェ素
子を用いた電気冷蔵庫も種々検討されているが、例えば
ペルチェ素子を用いた１０〜１５リッター程度の保冷ボ
ックスにおいて、冬季などで外気が下がると庫内温度は
−５℃あるいはそれ以下の温度まで下がり、前述と同様
に庫内が低湿度となり生物や野菜などの鮮度が下がると
いう問題を有していた。

【０００４】本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解
消し、食品などの品質劣化がほとんどない保存性能に優
れた電子冷蔵庫を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、断熱層で形成されたケーシングと、その
ケーシング内に設置されて、ケーシング内の収容空間に
対向した伝熱面を有する熱導体と、その熱導体と熱的に
導通しているペルチェ素子と、そのペルチェ素子に電力
を供給する素子電源部と、前記収容空間内の空気を流動
させる庫内ファンと、その庫内ファンに電力を供給する
ファン電源部と、前記収容空間の温度を検出する温度セ
ンサーとを備え、前記収容空間の温度が上昇したことを
前記温度センサーで検出し、その検出信号に基づいて前
記ペルチェ素子への投入電力量を増加するとともに、前
記庫内ファンへの投入電力量を増加して、前記ケーシン
グ内の収容空間に露呈する前記熱導体のペルチェ素子付
近の表面温度が水分の凍結する温度以下にならないよう
に温度制御される構成になっていることを特徴とするも
のである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は前述のように、ペルチェ
素子への給電量に応じて庫内ファンへの給電 量を調整す
ることにより、吸熱能力を高めるためにペルチェ素子へ
多くの電力を投入したときに、吸熱側の熱コンダクタン
スを高めることができる。このようなことから本発明で
は、前記熱導体を水の凍結しない温度以上に保ちながら
庫内を冷却することが可能となり、常に庫内が高湿度に
維持でき、生物や野菜などの鮮度が長期間保てる。

【０００７】次に本発明の具体例について図とともに説
明する。図１はコンビネーション装置の正面図、図２は
そのコンビネーション装置の平面図、図３はそのコンビ
ネーション装置の切断側面図、図４はそのコンビネーシ
ョン装置の一部を構成する冷蔵保存室ならびに氷温室の
平面図、図５はそのコンビネーション装置に使用するケ
ーブル収納ケースの一部拡大斜視図、図６はそのコンビ
ネーション装置に使用する熱移動媒体循環ジャケットの
拡大断面図、図７は前記冷蔵室の湿度制御を説明するた
めの概略構成図である。

【０００８】この実施の形態に係るコンビネーション装
置は急速冷凍室１と解凍室２と冷蔵保存室３と氷温室４
とに分かれ、各室１〜４は独立しており個別に温度制御
される。そして各室１〜４は調理テーブル５の内側に２
段重ねで一体に組み込まれて据え置き式になっている。

【０００９】急速冷凍室１と解凍室２は調理がし易いよ
うテーブル５に対して引き出し式になっており、冷蔵保
存室３と氷温室４はテーブル５に組み込まれている。

【００１０】急速冷凍室１（解凍室２）は図３に示すよ
うに上方に向けて開口した箱形の断熱ケーシング６と、
それの開口を開閉する断熱蓋７を有し、断熱蓋７の左右
端に開閉用取手８が取付けられている。また断熱ケーシ
ング６の前面には、引出し用取手９が設けられている。

【００１１】図３に示すように前記断熱ケーシング６の
内側には、例えばアルミニウムなどからなる箱状の第１
熱導体１０が設置され、それの底部裏面には複数個のブ
ロック状の例えばアルミニウムなどからなる第２熱導体
１１を介してカスケードペルチェ素子１２が密着し、そ
の外側に熱移動媒体循環ジャケット１３が接合されてい
る。カスケードペルチェ素子１２に接続されている給電
用コード１４ならびに循環ジャケット１３に接続されて
いるホース１５は、屈曲可能な細長いケーブル収納ケー
ス１６に収納されて（図５参照）第２放熱部１７側に接
続されている（図２，図３参照）。

【００１２】従って図３に示すように、調理テーブル５
から冷凍室１を引き出した状態ではケーブル収納ケース
１６は延びており、冷凍室１を押し込むことによりケー
ブル収納ケース１６は２点鎖線で示すように冷凍室１の
後方で屈曲する。なお、給電用コード１４は、第２放熱
部１７の近くに設置されている冷凍用電源コントローラ
１８に接続されている。

【００１３】本具体例の場合、冷凍室１と解凍室２は冷
蔵保存室３ならびに氷温室４に比べて容量が小さいこと
から両室１，２のホース１５は１つの第２放熱部１７に
接続されているが、電源コントローラは別で、冷凍室１
に接続されている給電用コード１４は冷凍用電源コント
ローラ１８に、解凍室２に接続されている給電用コード
１４は解凍用電源コントローラ（図示せず）に、それぞ
れ接続されている。

【００１４】図６は、熱移動媒体循環ジャケット１３付
近の詳細な構造を示す図である。この循環ジャケット１
３は、ペルチェ素子１２の放熱側と接合された板状の熱
交換基体２１を有し、それの周辺部から第２熱導体１１
側に向けて第１枠体２２が伸びている。この第１枠体２
２は上方ならびに下方が開口した中空状のもので、基端
部２３とその基端部２３から上方に向けて延びた延設部
２４を有し断面形状がほぼ階段状をしている。基端部２
３は、例えば接着剤あるいはＯリングと接着剤の併用な
どにより熱交換基体２１の上面周辺部に液密に接合され
ている。

【００１５】図に示すように前記延設部２４は第２熱導
体１１の周面とほぼ平行に対向しており、両者の間に接
着剤２５が注入されて、第２熱導体１１と第１枠体２２
が一体に接合されている。

【００１６】第２熱導体１１の周面と前記延設部２４の
間に複数本の位置決めピン８２が挿通されて、接着剤２
５が完全に硬化する前の第２熱導体１１と第１枠体２２
の相対的な位置ずれを防止している。延設部２２の外側
に基端部２３側に延びた補強リブ２７が一体に複数個
（本実施の形態では４個）設けられ、第１枠体２２の剛
直性を維持している。

【００１７】また、基端部２３と延設部２４の間を階段
状、すなわち非直線状にすることにより、第１枠体２２
の第２熱導体１１から熱交換基体２１までの沿面距離を
長く確保して、第１枠体２２を伝わっての熱の戻りを少
くしている。

【００１８】前記熱交換基体２１の下面周辺部には、下
方がほぼ塞がれ上方が開口した中空状の第２枠体２８が
Ｏリング２９を介して液密に接着されている。第２枠体
２８のほぼ中央部に給水管部３０が、周縁近くに排水管
部３１が設けられている。

【００１９】第２枠体２８の中空部に設置された分散部
材３２は、周壁３３と、周壁３３の上端に連設した上壁
３４と、上壁３４から熱交換基体２１側に延びた多数本
のノズル部３５とが設けられ、ノズル部３５に噴射孔３
６が形成されている。

【００２０】分散部材３２を第２枠体２８内に固定する
ことにより、分散部材３２の給水管部３０側に扁平状の
第１空間３７が形成され、分散部材３２の熱交換基体２
１側に扁平状の第２空間３８が形成されるとともに、第
２空間３８と排水管部３１を連通する排水路３９が形成
される。

【００２１】同図に示すように純水あるいは不凍液など
からなる熱移動媒体（本具体例では純水を使用）４０を
中央の給水管部３０から供給すると第１空間部３７で一
斉に拡がり、各ノズル部３５（噴射孔３６）から熱交換
基体２１の下面に向けてほぼ垂直方向に勢いよく噴射す
る。熱交換基体２１に衝突してそれの熱を奪った熱移動
媒体４０は隙間の狭い第２空間部３８で素早く拡散し、
排水路３９を経て排水管部３１から系外へ排出される。
排出された熱移動媒体４０は、図５に示すホース１５を
通り、図１３に示す第２放熱部１７内に設けられている
ラジェータ（図示せず）で強制空冷され、図示しないポ
ンプにより再び循環ジャケット１３側に送られる。図６
中の４１は、この熱移動媒体循環ジャケット１３付近に
充填された断熱材層である。

【００２２】冷蔵保存室３（氷温室４）は、前方側面が
開口した箱型の断熱ケーシング５１を有し、それの側面
開口を開閉するように断熱ドア５２が設けられている。
断熱ケーシング５１の内壁に密着するように箱状の第１
熱導体５３が配置され、その第１熱導体５３の前記開口
と対向する面部、すなわち第１熱導体５３の奥側壁部の
ほぼ中央裏側にブロック状の第２熱導体５４が設置さ
れ、それの後側にカスケードペルチェ素子５５を介して
熱移動媒体循環ジャケット５６が密着している。熱移動
媒体循環ジャケット５６の構造ならびに機能は図６で説
明したものと同様であるので、説明は省略する。

【００２３】冷蔵保存室３内の庫内空気Ａ（図３、図４
参照）を矢印で示すように、第１熱導体５３の上側周壁
５３ａに沿わせてペルチェ素子５５が設置されている奥
側壁５３ｂに衝突させ、さらに奥側壁５３ｂに沿って下
降させるために、庫内ファン５７と、多数平行に延びた
ガイド溝付の吸熱フィン５８が、前記上側周壁５３ａの
内側に設けられている。さらに、その上側周壁５３ａと
奥側壁５３ｂの厚さが第１熱導体５３の他の壁部の厚さ
よりも若干厚くなっている。

【００２４】このように庫内ファン５７とガイド溝付の
吸熱フィン５８の働きにより、上側周壁５３ａから奥側
壁５３ｂの表面に沿って庫内の空気Ａを流動させれば、
高い冷却効率が得られる。

【００２５】本具体例の場合、急速冷凍室１と解凍室２
は必要な物だけを冷凍したり解凍するのに利用するだけ
であるから、両室１，２の容量は例えば７リッター程度
と比較的小さい。これに対して冷蔵保存室３や氷温室４
は収納・保存用に使用するため、両室３，４の容量は例
えば３０リッター程度と比較的大きい。両室３，４の容
量が大きいことと、収納・保存している食品などの品質
を一定に保持するために厳密な庫内温度の管理が必要な
ことから、図２に示す如く冷蔵保存室３にはそれ専用の
第１放熱部５９が、氷温室４にはそれ専用の第３放熱部
６０が、それぞれ個別に設けられて、外乱を可及的に少
なくしている。

【００２６】図７に示すように、ペルチェ素子５５は素
子電源部６１からの給電によって駆動され、庫内ファン
５７はファン電源部６２からの給電によって駆動され、
この素子電源部６１ならびにファン電源部６２は制御部
６３からの信号によってコントロールされている。ま
た、ペルチェ素子５５が設置されている付近の第１熱導
体５３の表面には温度センサー６４が設けられ、それか
らの検出信号が制御部６３に入力されている。

【００２７】この冷蔵保存室３において断熱ドア５２を
開けたり、あるいは食品などの被冷却物を庫内に入れた
場合、庫内温度が急激に高くなるから、それを前記温度
センサー６４で検出し、その検出信号に基づいて制御部
６３から素子電源部６１を介してペルチェ素子５５に多
量の電力が投入される。

【００２８】これにより特に第１熱導体５３のペルチェ
素子５５が設置されている付近では温度が急激に下が
り、水が凍結する温度以下になろうとするので、温度セ
ンサー６４の検出信号を監視しながら、水が凍結する温
度になる少し前の時点で庫内ファン５７への電力を増加
させる。このことにより、庫内空気Ａの線速度が速くな
り、第１熱導体５３での熱コンダクタンスが高くなり、
第１熱導体５３の表面での水の凍結が無くなり、そのた
めに庫内の湿度を高く維持することができる。

【００２９】なお、庫内ファン５７の高速回転は連続的
でも断続的でもよいが、余り長時間高速回転させると電
力が無駄となるとともに、野菜などの保存に悪影響を及
ばすから、温度と湿度が所望の値に維持できる程度に制
限して、その後はまた定格運転に移れるような制御モー
ドにしておく必要がある。

【００３０】具体例を示せば次の通りである。

【００３１】庫内容積…………３０リッター。

【００３２】断熱材……………二液混合ノンフロンタイ
プ発泡樹脂 厚み８０ｍｍ。

【００３３】ペルチェ素子……一辺が１．４ｍｍの正方
形で厚み１．６ｍｍの半導体チップ１４２個使用 二段
カスケード構造 ６セット搭載。

【００３４】吸熱系……………アルミニウム製第１熱導
体に庫内ファンと吸熱フィンを装備庫内ファン使用電圧
６〜１２Ｖ（定格電圧６Ｖ）。

【００３５】放熱系……………熱移動媒体として純水を
使用した循環式 最終放熱はラジェーターにより外気に
放熱。

【００３６】所定量の野菜類を庫内に入れて、ペルチェ
素子に２５Ｗの電力を投入し、庫内ファンに定格電圧の
６Ｖを印加して庫内の空気を緩慢に流動化させる。この
ときの庫内の平均温度（１０個所測定の平均温度）は
３．５℃、第１熱導体のペルチェ素子付近の表面温度は
１．０℃、庫内の相対湿度（ＲＨ）８０％であり、野菜
類の冷蔵保存に適した条件になっている。

【００３７】この状態において断熱ドアを５回繰り返し
て開閉することにより、庫内の平均温度は１５℃まで上
昇したから、ペルチェ素子への投入電力を１００Ｗに増
やして（増加率４００％）、庫内の温度低下につとめ
た。このとき庫内ファンを定格電圧のまま運転すると
（従来の手段）、ドア開閉２０分後に庫内の平均温度は
３．５℃まで下がったが、第１熱導体のペルチェ素子付
近の表面温度は−１．０℃で、その表面には薄い氷の層
が形成され、第１熱導体から離れた所の庫内相対湿度
（ＲＨ）は５０％にまで低下しており、野菜類の冷蔵保
存には適さない湿度条件になっていた。

【００３８】これに対して前述のようにペルチェ素子へ
の投入電力を１００Ｗに増やすと同時に、庫内ファンへ
の印加電圧を６Ｖから１２Ｖに増加させると（本発明の
手段）庫内空気の線速度が速くなり、その庫内空気が第
１熱導体に衝突して吸熱側の熱コンダクタンスが高ま
る。その結果、ドア開閉１２分後に庫内の平均温度は
３．５℃、第１熱導体のペルチェ素子付近の表面温度は
０．５℃までそれぞれ下がるが、庫内の相対湿度（Ｒ
Ｈ）は８０％の高湿度で、野菜類の冷蔵保存に適した条
件が維持できる。

【００３９】前述の実施の形態では庫内ファンを用いた
が、庫内ファンは必ずしも必要ではい。庫内ファンを用
いないで、ほうれん草を冷蔵庫で保管し、庫内湿度を９
５〜９８％に保持することにより、２４時間経過後でも
ほうれん草のみずみずしさがそのまま保たれ、鮮度が維
持されていることが確認された。

【００４０】本発明の別の実施の形態として、ケーシン
グ内に水を保持してそれを蒸発するための例えば凹部、
容器、あるいはスポンジの如き含水保持部材などの水保
持部を設け、その水保持部に保有されている水を蒸発さ
せて、ハウジング内あるいは野菜などの生物収納室を高
湿に保持することもできる。また、超音波などによる加
湿部を設け、所望の高湿度に保持することもできる。

【００４１】

【発明の効果】本発明は前述のように、ペルチェ素子へ
の給電量に応じて庫内ファンへの給電量を調整すること
により、吸熱能力を高めるためにペルチェ素子へ多くの
電力を投入したときに、吸熱側の熱コンダクタンスを高
めるように制御することができる。このようなことから
本発明では、前記熱導体を水の凍結しない温度以上に保
ちながら庫内を冷却することが可能となり、常に庫内が
高湿度に維持でき、生物や野菜などの鮮度が長期間保て
るという特長を備えている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るコンビネーション装
置の正面図である。

【図２】そのコンビネーション装置の平面図である。

【図３】そのコンビネーション装置の切断側面図であ
る。

【図４】そのコンビネーション装置の一部を構成する冷
蔵保存室ならびに氷温室の平面図である。

【図５】そのコンビネーション装置に使用するケーブル
収納ケースの一部拡大斜視図である。

【図６】そのコンビネーション装置に使用する熱移動媒
体循環ジャケットの拡大断面図である。

【図７】前記冷蔵室の湿度制御を説明するための概略構
成図である。

【符号の説明】

５１ 断熱ケーシング ５２ 断熱ドア ５３ 第１熱導体 ５４ 第２熱導体 ５５ カスケードペルチェ素子 ５６ 熱移動媒体循環ジャケット ５７ 庫内ファン ５８ 吸熱フィン ５９ 第１放熱部 ６０ 第３放熱部 ６１ 素子電源部 ６２ ファン電源部 ６３ 制御部 ６４ 温度センサ Ａ 庫内空気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−307752（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−91796（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−97170（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25D 11/00 101

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断熱層で形成されたケーシングと、 そのケーシング内に設置されて、ケーシング内の収容空
   間に対向した伝熱面を有する熱導体と、 その熱導体と熱的に導通しているペルチェ素子と、 そのペルチェ素子に電力を供給する素子電源部と、 前記収容空間内の空気を流動させる庫内ファンと、 その庫内ファンに電力を供給するファン電源部と、 前記収容空間の温度を検出する温度センサーとを備え、 前記収容空間の温度が上昇したことを前記温度センサー
   で検出し、その検出信号に基づいて前記ペルチェ素子へ
   の投入電力量を増加するとともに、前記庫内ファンへの
   投入電力量を増加して、前記ケーシング内の収容空間に
   露呈する前記熱導体のペルチェ素子付近の表面温度が水
   分の凍結する温度以下にならないように温度制御される
   構成になっていることを特徴とする電子冷蔵庫。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電子冷蔵庫において、前
   記収容空間が野菜または生物の保存空間であることを特
   徴とする電子冷蔵庫。