JP3415006B2 - 熱電モジュールを内蔵するマニホールド及び熱電モジュールを使用した冷凍機 - Google Patents
熱電モジュールを内蔵するマニホールド及び熱電モジュールを使用した冷凍機Info
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- F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
- F25B2321/025—Removal of heat
- F25B2321/0251—Removal of heat by a gas
Description
内蔵するマニホールドに関するものである。また本発明
は、熱電モジュールを使用した冷凍装置に関するもので
ある。
地球的な問題となり、フロンガスを使用しない冷却装置
の開発が急がれている。そしてフロンガスを使用しない
冷却装置の一つとして、熱電モジュールを使用した冷却
装置が注目されている。ここで熱電モジュールとは、ペ
ルチェ(Peltier)モジュール、又は熱電モジュールとし
て知られているものであり、二つの伝熱面を有し、電流
を流すことにより一方の伝熱面が加熱され、他方の伝熱
面が冷却される機能を持つ部材である。熱電モジュール
を使用した冷却装置は、例えば特表平6−504361
号に開示されている。
明は、熱電モジュールをマニホールドに内蔵し、マニホ
ールド内では熱電モジュールを挟んで二つのキャビティ
が構成されている。そしてマニホールドの加熱側伝熱面
に面するキャビティは、熱交換器とポンプによって構成
される閉回路に接続され、他方の冷却側伝熱面に面する
キャビティも同様に熱交換器とポンプによって構成され
る閉回路に接続されている。この様にして、熱電モジュ
ールの加熱側の伝熱面を含む循環回路と、冷却面を含む
循環回路を構成し、この回路に水を主体とする熱媒体を
循環せさる。そして二つの循環回路の内、冷却側の回路
の熱交換器によって所望の冷却を行う。
換をより円滑に行うための改良手段として、PCT/A
U95/00271号に開示された発明が知られてい
る。PCT/AU95/00271号に開示された発明
は、マニホールドのキャビティ内に攪拌翼を設け、熱媒
体と熱電モジュールの伝熱面との接触を増大させるもの
である。また熱媒体を搬送するポンプに磁気を使用した
動力伝達手段が用いられることは公知である(PCT/
AU94/00039)。
内、特表平6−504361号に開示された発明は、熱
電モジュールを使用して実用的な冷却を行い得る技術で
ある。しかしながら従来技術は、冷却装置の基本的な構
成を開示するものに過ぎず、実際にこの発明を冷蔵庫等
に適用するには、改良すべき点や、新たに解決しなけれ
ばならない問題が山積みされている。特に熱電モジュー
ルを使用する場合、熱媒体と熱電モジュールの伝熱面の
接触をいかに高めるかという問題がある。
示された発明は、キャビティ内に攪拌翼を設けることに
より、上記の問題は幾分改善されてはいるものの、キャ
ビティ内の攪拌翼を回転させる具体的手段については開
示されていない。またPCT/AU95/00271号
に開示された発明は、攪拌翼を回転させることによって
熱媒体と熱電モジュールの伝熱面との接触を増大させる
ものであるが、攪拌翼を回転させることによって、キャ
ビティ内に気泡を巻き込むことがあり、気泡によって熱
媒体と熱電モジュールの伝熱面との接触が阻害される懸
念がある。
冷凍機では、熱媒体を循環させるポンプが必須であっ
た。
目し、熱媒体と熱電モジュールの伝熱面の接触率が高
く、熱交換効率に優れる熱電モジュールを内蔵するマニ
ホールドを開発するものである。
するための発明は、少なくとも二つの伝熱面を有し電流
を流すことにより一方の伝熱面が加熱され他方の伝熱面
が冷却される熱電モジュールと、前記伝熱面の少なくと
も一方を覆うと共に当該伝熱面との間にキャビティを有
するシェル部材と、前記キャビティに熱媒体が導入され
る導入口と、前記キャビティから熱媒体が排出される排
出口を有し、前記熱電モジュールの伝熱面は、垂直方向
に配され、前記排出口は、キャビティの上方に設けられ
ていることを特徴とする熱電モジュールを内蔵するマニ
ホールドである。
熱媒体と熱電モジュールの伝熱面の接触率が上がり、熱
交換効率が向上する。
伝熱面を有し電流を流すことにより一方の伝熱面が加熱
され他方の伝熱面が冷却される熱電モジュールと、前記
伝熱面の少なくとも一方を覆うと共に当該伝熱面との間
にキャビティを有するシェル部材と、前記キャビティの
少なくとも一つの内部に設けられた攪拌部材を有し、前
記攪拌部材の回転軸の延長線上に回転軸が配された攪拌
部材を内蔵するポンプが、前記シェル部材に配され、前
記キャビティ内の攪拌部材と、前記ポンプの攪拌部材に
は、別個の回転子が連結され、前記二つの回転子を包み
込む位置に一つの固定子が設けられ、前記固定子と回転
子によってモータが形成され、キャビティ内の攪拌部材
と、前記ポンプの攪拌部材が回転されることを特徴とす
る熱電モジュールを内蔵するマニホールドである。
化され、部品点数が減少する。
伝熱面を有し電流を流すことにより一方の伝熱面が加熱
され他方の伝熱面が冷却される熱電モジュールと、前記
熱電モジュールを覆い、加熱側の伝熱面との間に一つの
キャビティを形成し、冷却側の伝熱面との間にもう一つ
のキャビティを有するシェル部材と、各キャビティ内に
設けられた攪拌部材と、攪拌部材の一方を回転させる原
動機と、一方の攪拌部材の回転力を他方の攪拌部材に伝
達する動力伝達部材を有し、原動機によって一方の攪拌
部材がキャビティ内で回転され、他方の攪拌部材は、前
記攪拌部材から動力伝達を受けて他方のキャビティ内で
回転することを特徴とする熱電モジュールを内蔵するマ
ニホールドである。
することができ、熱媒体と熱電モジュールの伝熱面の接
触率が上がり、熱交換効率が向上する。
ィに熱媒体が導入される導入口と、前記キャビティから
熱媒体が排出される排出口を持ち、熱電モジュールの伝
熱面は、垂直方向に配され、排出口は、キャビティの上
方に設けられている。そのためキャビティ内に空気を巻
き込んだ時、空気は垂直方向に配された伝熱面に平行に
上る。そして本発明では、排出口がキャビティの上方に
設けられているので、上昇した空気は円滑に排出口から
排出される。
いて設けられている。
上方を向いているので、気泡は熱媒体の流れに沿って円
滑に排出される。
材が設けられており、攪拌部材がキャビティ内で回転す
る。
に回転方向の流れが発生し、熱媒体と熱電モジュールの
伝熱面の接触率が上がり、熱交換効率が向上する。
の伝熱面を有し電流を流すことにより一方の伝熱面が加
熱され他方の伝熱面が冷却される熱電モジュールと、前
記伝熱面の少なくとも一方を覆うと共に当該伝熱面との
間にキャビティを有するシェル部材と、前記キャビティ
の少なくとも一つの内部に設けられた攪拌部材を有し、
前記攪拌部材の回転軸の延長線上に回転軸が配された攪
拌部材を内蔵するポンプが前記シェル部材に配され、前
記キャビティ内の攪拌部材と、前記ポンプの攪拌部材に
は、別個の回転子が連結され、前記二つの回転子を包み
込む位置に一つの固定子が設けられ、前記固定子と回転
子によってモータが形成され、キャビティ内の攪拌部材
と、前記ポンプの攪拌部材が回転されることを特徴とす
る熱電モジュールを内蔵するマニホールドである。
ールドでは、一つの固定子と二つの回転子によってモー
タが形成され、回転子の回転によってキャビティ内の攪
拌部材とポンプ内の攪拌部材が回転する。
熱電モジュールの加熱側及び冷却側の双方にあり、攪拌
部材は各キャビティに配され、一方の攪拌部材から動力
が伝達されて他方の攪拌部材が回転する事を特徴とする
請求項1又は2に記載の熱電モジュールを内蔵するマニ
ホールドである。
ールドでは、ただ一つの原動機によって加熱側と冷却側
双方の攪拌部材を攪拌することができ、部品点数が少な
く、外形形状が小型となる。
の伝熱面を有し電流を流すことにより一方の伝熱面が加
熱され他方の伝熱面が冷却される熱電モジュールと、前
記熱電モジュールを覆い、加熱側の伝熱面との間に一つ
のキャビティを形成し、冷却側の伝熱面との間にもう一
つのキャビティを有するシェル部材と、各キャビティ内
に設けられた攪拌部材と、攪拌部材の一方を回転させる
原動機と、一方の攪拌部材の回転力を他方の攪拌部材に
伝達する動力伝達部材を有し、原動機によって一方の攪
拌部材がキャビティ内で回転され、他方の攪拌部材は、
前記攪拌部材から動力伝達を受けて他方のキャビティ内
で回転することを特徴とする熱電モジュールを内蔵する
マニホールドである。
ールドについても、ただ一つの原動機によって加熱側と
冷却側双方の攪拌部材を攪拌することができ、部品点数
が少なく、外形形状が小型となる。
伝達は、磁気によって行われる。そして磁気部材は攪拌
部材の一部に設けられている。
ールドは、磁気を利用して動力を伝達するものである。
本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホールドは、非
接触で攪拌部材間の動力伝達を行うことができるので、
キャビティ同士の独立性を確保することができる。その
ため加熱側と冷却側の熱媒体が混ざることがない。
の伝熱面を有し電流を流すことにより一方の伝熱面が加
熱され他方の伝熱面が冷却される熱電モジュールと、前
記熱電モジュールを覆い、加熱側の伝熱面との間に一つ
のキャビティを形成し、冷却側の伝熱面との間にもう一
つのキャビティを有するシェル部材と、各キャビティ内
に設けられた攪拌部材と、攪拌部材の一方を回転させる
原動機と、一方の攪拌部材の回転力を他方の攪拌部材に
伝達する動力伝達部材を有し、原動機によって一方の攪
拌部材がキャビティ内で回転され、他方の攪拌部材は、
前記攪拌部材から動力伝達を受けて他方のキャビティ内
で回転し、前記攪拌部材間の動力伝達は、磁気によって
行われ、さらにキャビティの外形は、熱電モジュールの
伝熱面の外形よりも大きく、攪拌部材の一部であって、
熱電モジュールの外周部に相当する位置に磁気部材が設
けられ、該磁気部材によって攪拌部材間の動力伝達が行
わ れることを特徴とする熱電モジュールを内蔵するマニ
ホールドである。
ールドでは、熱電モジュールの外周部に相当する位置に
磁気部材が設けられている。そのため磁気部材と熱電モ
ジールとが離れており、熱電モジュールが磁気の影響を
受けない。
し、少なくとも二つの伝熱面を有し電流を流すことによ
り一方の伝熱面が加熱され他方の伝熱面が冷却される熱
電モジュールと、前記熱電モジュールを覆い、加熱側の
伝熱面との間に一つのキャビティを形成し、冷却側の伝
熱面との間にもう一つのキャビティを有するシェル部材
と、各キャビティ内に設けられた攪拌部材と、攪拌部材
の一方を回転させる原動機と、一方の攪拌部材の回転力
を他方の攪拌部材に伝達する動力伝達部材を有し、原動
機によって一方の攪拌部材がキャビティ内で回転され、
他方の攪拌部材は、前記攪拌部材から動力伝達を受けて
他方のキャビティ内で回転し、さらに二つのキャビティ
を連通する軸を有し、該軸によって攪拌部材から他方の
攪拌部材に動力が伝達され、軸の先端が軸挿入穴に挿入
されていることを特徴とする熱電モジュールを内蔵する
マニホールドである。
ールドは、軸によって一方の攪拌部材から他方の攪拌部
材に直接的に動力を伝達するので、動力伝達効率が高
い。
は外形形状が円形であることを特徴とする請求項1乃至
6のいずれかに記載の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドである。
ールドでは、熱電モジュールは外形形状が円形であるた
め、面積の無駄が少ない。
は、板状に成形された素子が円板状の伝熱部材に挟まれ
て、外形形状が円形であることを特徴とする請求項1乃
至7のいずれかに記載の熱電モジュールを内蔵するマニ
ホールド。
ールドでは、板状の熱電モジュールを実質上、円形のも
のとして使用することきができる。
はオーリングを挟んで配されていることを特徴とする請
求項1乃至8のいずれかに記載の熱電モジュールを内蔵
するマニホールドである。
は、熱電モジュールの伝熱面の一方だけを覆い、熱電モ
ジュールの他方の伝熱面は、熱伝導板に当接されている
ことを特徴とする請求項1に記載の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドである。
ールドでは、熱伝導板によって直接的に冷却対象物や空
気等を冷却することができる。
とし、少なくとも二つの伝熱面を有し電流を流すことに
より一方の伝熱面が加熱され他方の伝熱面が冷却される
熱電モジュールと、前記伝熱面の少なくとも一方を覆う
と共に当該伝熱面との間にキャビティを有するシェル部
材と、前記キャビティに熱媒体が導入される導入口と、
前記キャビティから熱媒体が排出される排出口を有し、
前記キャビティ内に回転する攪拌部材が設けられてお
り、シェル部材の内部にあって攪拌部材と接続された回
転子と、前記回転子を包み込む位置に設けられた固定子
によってモータ部材を形成することを特徴とする熱電モ
ジュールを内蔵するマニホールドである。
媒体とし、少なくとも二つの伝熱面を有し電流を流すこ
とにより一方の伝熱面が加熱され他方の伝熱面が冷却さ
れる熱電モジュールと、前記伝熱面の少なくとも一方を
覆うと共に当該伝熱面との間 にキャビティを有するシェ
ル部材と、前記キャビティに熱媒体が導入される導入口
と、前記キャビティから熱媒体が排出される排出口を有
し、前記キャビティ内に回転する攪拌部材が設けられて
おり、攪拌部材と結合された、熱媒体が浸る空洞部に設
けられた回転子と、空洞部とは液密に仕切られた位置に
設けられた固定子によってモータ部材を形成することを
特徴とする熱電モジュールを内蔵するマニホールドであ
る。
するマニホールドは、請求項1乃至12のいずれかに記
載の熱電モジュールを内蔵するマニホールドと熱交換器
を有し、前記マニホールドと熱交換器の間に環状に連結
する配管がなされ、攪拌部材によってマニホールド内の
熱媒体が付勢され、当該付勢力によって熱媒体が配管内
を循環することを特徴とする冷凍機である。
ールドは、キャビティ自体にポンプの機能を発揮させる
ものである。すなわち請求項1乃至10のいずれかに記
載した回転する攪拌部材を内蔵するマニホールドは、キ
ャビティ内に回転する攪拌部材を内蔵するので、攪拌部
材によって熱媒体にエネルギーが与えられる。本発明
は、このエネルギーを利用して熱媒体を循環させ、実質
的にポンプを省略するものである。
参照しながら説明する。 (実施例1) 図1は、本発明の第1実施例の熱電モジュールを内蔵す
るマニホールドの正面断面図である。図2は、図1のA
方向矢視図である。図3は、図1のB方向矢視図であ
る。図4は、図1のマニホールドの分解斜視図である。
図5は、図4で使用する熱電モジュールの分解斜視図で
ある。図6は、図1のマニホールドに内蔵されている攪
拌部材の正面図である。図7は、図6の攪拌部材の背面
図及びそのC−C断面図である。図8は、図1のマニホ
ールドを活用した冷凍機の構成図である。
電モジュールを内蔵するマニホールドを示す。マニホー
ルド1は、大きく分けて冷却側シェル2、加熱側シェル
3、冷却側攪拌部材5、加熱側攪拌部材6、熱電モジュ
ール7及びモータ部材8によって構成されている。
ェル本体10と、軸押さえ部材11、蓋部材12、軸1
3及びシール部材14から構成されている。シェル本体
10の外観形状は、円盤状の部位とボス部とを有した形
をしている。シェル本体10の内部構造を見ると、円盤
状の部位に円形の凹部15が設けられている。またボス
部についても円形の凹部16が設けられている。また凹
部15,16同士の隔壁19には、中央部に穴20が設
けられており、この穴20を介して凹部15,16は連
通している。
かって連通するパイプ状の導入口21が設けられてい
る。また円盤状の部位には、内部の凹部15から外に向
かって連通するパイプ状の排出口22が設けられてい
る。排出口22は、図の様に斜め方向に延びている。よ
り具体的には排出口22は、凹部15の接線方向に延び
ている。また本実施例では、導入口21と排出口22の
方向は固定的であり、導入口21は、天地方向の下側に
配され、排出口22は上側に配される。従って導入口2
1は垂直下向きであり、排出口22は斜め上方を向いて
設けられている。なお、この構成は、後述する他の実施
例でも同一である。
凹部16の開口部分を塞ぐものである。蓋部材12の中
心部分には、軸挿入穴23が設けられている。
中心に設けられたボス部26を有し、両者の間をリブ2
7で繋いだものである。従って枠部25と、ボス部26
との間には多くの隙間がある。またボス部26には穴が
設けられている。
0の一方の面に5個の羽根部材31が設けられたもので
ある。羽根部材31は、正面(図6)から見て中心部分
が細く、周方向に向かうに従って幅広に作られており、
さらに半時計方向に捩じれた形状をしている。また羽根
部材31の正面は、回転方向に向かって登り勾配となる
傾斜が設けられている。なお、冷却側攪拌部材5の羽根
の形状は、本実施例に限定されるものではなく、風車状
の羽根やプロペラ状、あるいは円盤に板体が垂直に立設
されたものであってもよい。そして本実施例に特有の構
成として、各羽根部材31の内部に立方体形状の永久磁
石33が取り付けられている。また円盤30の背面には
突起34が設けられている。
構造であり、シェル本体36と、軸押さえ部材37を持
つ。そしてシェル本体36は、前記した冷却側のシェル
本体10と対掌(左右勝手違い)の形状構造をしてお
り、円盤状の部位とボス部の双方に断面形状が円形の凹
部38,39を有し、凹部38,39同士の隔壁40に
は、穴41が設けられ、ボス部には、導入口42が設け
られ、円盤状の部位には、排出口43が設けられてい
る。
同一である。また加熱側攪拌部材6についても、冷却側
のものと全く同一である。
によって構成されている。外装部45は、二重構造とな
っている。すなわち外装部45の中心部分には円筒形の
空洞部47があり、該空洞部47と外装部45の内側部
分は、液密に仕切られている。そして外装部45の内部
には、誘導コイルからなる固定子48が内装されてい
る。回転子46は、永久磁石である。特に本実施例で採
用する永久磁石は、樹脂中に磁性体を混合した磁石が採
用されている。
を利用したものであり、P型半導体とN型半導体が並べ
て設けられたものである。本実施例で採用する熱電モジ
ュール7は、円盤状である。なお熱電モジュール7は、
ペルチェ素子自体を円盤状に配したものでもよいが、図
5の様にペルチェ素子を正方形等の形に配し、これを所
定のセラミックや金属等で形状保持した後、円盤状の板
体49によって挟んだものを使用することが推奨され
る。円盤状の板体49はアルミニーム等の熱伝導に優れ
た素材であることが望ましい。熱電モジュール7は、一
方の伝熱面50が冷却側伝熱面となり、他方の伝熱面5
1が加熱側伝熱面となる。
て説明する。マニホールド1では、冷却側シェル2、加
熱側シェル3がオーリング9を挟んで一体となり、その
中央にオーリング4を挟んで熱電モジュール7が配され
ている。また加熱側シェル3の端部にはモータ部材8が
設けられている。すなわち冷却側のシェル本体10と、
加熱側のシェル本体36は一体的に結合され、その中間
部分に熱電モジュール7が装着されている。また冷却側
のシェル本体10のボス部の開口には蓋部材12が取り
付けられている。そしてボス部の凹部16内には軸押さ
え部材11が配されている。また蓋部材12と軸押さえ
部材11の穴を連通して軸13が設けられている。そし
て熱電モジュール7の冷却側伝熱面50と冷却側のシェ
ル本体10の円盤状の部位の凹部15とによってキャビ
ティ52が形成される。また当該キャビティ52内に、
冷却側攪拌部材5が内蔵されている。冷却側攪拌部材5
の中心部には軸13が挿通され、冷却側攪拌部材5は軸
13によって支持されていると共に、軸13中心として
回転可能である。
側伝熱面51と加熱側のシェル本体36の円盤状の部位
の凹部38とによってキャビティ55が形成されている
点と、当該キャビティ55に加熱側攪拌部材6が内蔵さ
れている点で、冷却側と同一である。またボス部の凹部
39内には軸押さえ部材37が配されている点でも加熱
側は、冷却側と共通する。
が蓋部材12によって塞がれているのに対し、加熱側に
おいてはモータ部材8が取り付けられている。すなわち
加熱側のシェル本体36のボス部には、モータ部材8の
外装部45が取り付けられている。そして外装部45の
空洞部47内に回転子46が設けられている。ここで特
記すべき点として、本実施例では、回転子46の磁力の
中心線58と、外装部45内にある固定子48の磁力の
中心線59は、故意にずらされており、回転子46の磁
力の中心線58は、正規の一致した位置よりも後方にあ
る。また回転子46の回転軸60は、軸押さえ部材37
を貫通して加熱側攪拌部材6と結合されている。
いて説明する。本実施例のマニホールド1は、図8に示
すような冷凍装置の一部として活用される。すなわちマ
ニホールド1の冷却側は、吸熱用のエバー(熱交換器)
65と接続され、加熱側は放熱用のコンデンサ(熱交換
器)67と配管結合される。そしてこの時、本実施例の
マニホールド1では、内部の熱電モジュール7の伝熱面
50,51が必ず垂直方向に位置する様に配慮される。
したがって導入口21,42は、天地方向の下側に位置
し、排出口22,43は上側に位置する。
8,69は、マニホールド1の下側にある導入口21,
42に接続される。一方マニホールド1の上部にある排
出口22、43は、空気抜き部61,62を経て熱媒体
配管63,64に接続され、それぞれエバー65とコン
デンサ67とに結合される。またエバー65とコンデン
サ67との出口側は前記した熱媒体配管68,69によ
って導入口21,42に接続され、それぞれ一連の閉回
路が形成される。そして配管回路内には、水を主体とす
る熱媒体が循環される。なお、冷却側の配管回路には、
凍結を防止するために、プロピレングリコール等の不凍
液を添加することが望ましい。熱媒体は、比熱が大きい
点から水を主体とするものを採用することが望ましい
が、勿論他の液体であっても良い。
が熱媒体を移動させるポンプの機能を兼ねるので、特別
のポンプは設けられていない。
ール7に通電し、さらにモータ部材8にも通電を行う。
その結果、熱電モジュール7の冷却側伝熱面50の温度
が低下し、加熱側伝熱面51の温度が上昇する。またモ
ータ部材8が起動し、内部の回転子46が回転を始め
る。そして回転軸60を通じて、加熱側のキャビティ5
5内にある加熱用攪拌部材6が回転を始める。ここで本
実施例のマニホールド1では、攪拌部材5,6に磁石3
3が取り付けられており、さらに攪拌部材5,6は熱電
モジュール7を挟んで対向した位置にあるから、磁石3
3同士が引き付け合い、加熱側のキャビティ55内にあ
る加熱用攪拌部材6の回転に伴って、冷却側のキャビテ
ィ52内にある冷却用攪拌部材5も回転を開始する。
り、各キャビティ52,55内で攪拌部材5,6が回転
する。そして各キャビティ52,55内の熱媒体が回転
し、熱媒体にエネルギーが付与される。この付勢力によ
り、熱媒体が排出口22,43から排出される。熱媒体
の排出に伴い、導入口22,42から新たな熱媒体が吸
い込まれる。なお、マニホールド1内における熱媒体の
流れは、導入口22,42から入って、ボス部の凹部1
6,39内に入り、さらに穴20,41を経て凹部1
5、38に入り、攪拌部材5,6によって付勢されて排
出口22,43から排出されることとなる。また加熱側
においては、ボス部からモータ部材の空洞部47に入
り、回転子46が熱媒体に浸ることとなるが、本実施例
では、回転子46は樹脂を主成分とするものであり、錆
発生の懸念は少ない。
拌されるので、熱媒体と伝熱面50,51との接触機会
が多い。特に本実施例では、攪拌部材5,6の正面側に
勾配が設けられ、熱媒体は、攪拌部材5,6の軸方向に
も付勢されるので、熱媒体はより直接的に伝熱面50,
51と接する。そのため熱媒体と伝熱面50,51との
熱交換効率が高い。また攪拌部材5,6によって、熱媒
体が伝熱面50,51側に付勢され、その反作用で攪拌
部材5,6が後方に押されるが、本実施例では、回転子
46の磁力の中心線と58と、固定子48の磁力の中心
線59は、故意にずらされており、回転子46の磁力の
中心線58が、正規の一致した位置よりも後方にあるの
で、回転子46が回転すると回転子46には固定子48
の磁力の中心線59が一致する方向に力が働く。そのた
め攪拌部材5,6の回転によって発生する、後方に向か
う力が相殺される。また本実施例では、攪拌部材5,6
に突起34が設けられているので、攪拌部材5,6が後
方に押されても、突起34がシェル本体10,36の壁
面に当接し、攪拌部材5,6の全面がシェル本体10,
36と当たることは無い。そのため攪拌部材5,6の回
転は安定する。
ずれも垂直方向に配されているので、キャビティ52,
55内に空気が混入しても、空気は伝熱面50,51に
沿って登り、マニホールド1の上部にある排出口22、
43から排出される。そのため、気泡によって熱媒体と
伝熱面50,51の接触が阻害されることもない。
に説明する第2以降の実施例の説明では、第1実施例と
同一の機能を発揮する部材に同一の番号を付して、重複
した説明を省略する。図9は、本発明の第2実施例の熱
電モジュールを内蔵するマニホールドの正面断面図であ
る。本実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホールド
70は、先の実施例と同様に磁気によって加熱側攪拌部
材71の回転力を冷却側攪拌部材72に伝えるものであ
るが、磁石73の取付け位置が先の例とは異なる。すな
わち本実施例のマニホールド70では、キャビティ7
4,75の面積が熱電モジュール7のそれよりも大き
い。そして先の実施例では、熱電モジュール7自身が、
キャビティ同士を仕切る仕切り壁の役割を果していた
が、本実施例では、熱電モジュール7の面積がキャビテ
ィ74,75よりも小さく、熱電モジュール7の周囲に
肉厚の薄い補助壁76がある。そして磁石73は、攪拌
部材71、72の周辺寄りの部位であって、前記した補
助壁76に相当する位置に設けられている。
力によって悪影響を受けることが無い。また磁石73同
士の距離が、先の実施例よりも、より近接するので、攪
拌部材71,72間の動力伝達効率が高い。
本発明の第3実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドの正面断面図である。先に説明した二つの実施例
は、いずれも磁力によって攪拌部材5,6間の動力伝達
を行うものであるが、本実施例は、軸78によって、両
者の間に動力を伝達するものである。すなわち図10に
示す熱電モジュールを内蔵するマニホールド80では、
回転子46の回転軸78が、熱電モジュール7を貫通
し、直接的に冷却側キャビティ52側に至っている。そ
して当該回転軸78は、冷却側攪拌部材5と結合されて
いる。そのため回転子46が回転することにより、加熱
側攪拌部材6と冷却側攪拌部材5が直接的に回転する。
本発明の第4実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドの正面断面図である。前述したマニホールドは、
いずれも加熱側と冷却側のキャビティに攪拌部材を有
し、一つのモータで両方の攪拌部材を回転させようとし
たものであるが、本実施例のマニホールド82は、一つ
のモータ部材83で攪拌部材6とポンプ84を駆動させ
る例である。すなわち本実施例のマニホールド82で
は、モータ部材83の後方側にポンプ84が結合されて
いる。そしてモータ部材83の外装部85には、後方側
にも空洞部86があり、空洞部86には、別途の回転子
87が挿入されている。なお後方側の空洞部86は、前
方側の空洞部47とは独立している。回転子87の回転
軸88は、攪拌部材6を回転させる回転子46の回転軸
60の延長線上にある。そして当該回転軸88がポンプ
84の攪拌部材89に固定されている。また外装部85
内には、固定子90が設けられている。固定子90は、
二つの回転子46を包み込む長さであって、二つの回転
子46を包み込む位置に設けられている。したがって、
一つの固定子90と二つの回転子46,87によって、
一組のモータ部材が形成されている。
ホールド82では、固定子90に通電することにより、
二つの回転子46,87が回転し、キャビティ52内の
攪拌部材6とポンプ84内の攪拌部材89が回転され
る。
凍機を構成する場合、加熱側の配管は前述の例と同一で
あり、コンデンサ67を挟んで排出口43と導入口46
を結合する閉回路を構成する。一方冷却側は、排出口2
2とポンプ84の吸い込み口91と結合し、ポンプ84
の排出口93は、エバー65ほ経て導入口46に戻す。
なお本実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホールド
82は、導入口21、42が、天地方向の下側に配さ
れ、排出口22、43上部に斜め上方に向いて設けられ
ている点で共通する。
本発明の第5実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドの正面断面図である。本実施例及び次に説明する
第6実施例は、導入口42が、天地方向の下側に配さ
れ、排出口43が上部に斜め上方に向いて設けられてい
る特徴を有するものであり、この特徴を有するマニホー
ルドの変形例を示すものである。
2は、シェル部材が加熱側だけにあり、冷却側には設け
られていない。そして熱電モジュールの冷却側伝熱面5
0は、直接的に箱状の部材93の壁面(熱伝導板)99
に当接されている。本実施例のマニホールドは、箱状の
部材93の内部に直接的に冷蔵物を入れて使用する冷蔵
庫等の構成として適する。
本発明の第6実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドの正面断面図である。図13に示す第6実施例の
マニホールド95は、先の実施例と同様にシェル部材が
加熱側だけにあり、冷却側には設けられていない。そし
て熱電モジュールの冷却側伝熱面50は、直接的にフィ
ン部材96の壁面(熱伝導板)98に当接されている。
本実施例のマニホールドは、フィン部材96によって庫
内の空気を冷やす冷蔵庫に採用することが望ましいもの
である。
ホールドでは、熱電モジュールの伝熱面が、垂直方向に
配され、排出口は、キャビティの上方に設けられている
ので、上昇した空気は円滑に排出口から排出される。そ
のため本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホールド
は、気泡によって伝熱面と熱媒体の接触が妨げられるこ
とが少なく、熱交換効率が高い効果がある。
ニホールドでは、排出口が斜め上方を向いているので、
気泡は熱媒体の流れ共に円滑に排出される効果がある。
ニホールドでは、キャビティ内に攪拌部材が設けられて
いるので、キャビティ内に回転方向の流れが発生し、熱
媒体と熱電モジュールの伝熱面の接触率が上がり、熱交
換効率が向上する効果がある。
マニホールドでは、一つの固定子と二つの回転子によっ
てモータが形成され、回転子の回転によってキャビティ
内の攪拌部材とポンプ内の攪拌部材が回転するので、別
途のポンプが不要となり、部品点数が減少する効果があ
る。
ニホールドでは、一方の攪拌部材から動力が伝達されて
他方の攪拌部材が回転するので、ただ一つの原動機によ
って加熱側と冷却側双方の攪拌部材を攪拌することがで
き、部品点数が少なく、外形形状が小型となる効果があ
る。
ニホールドでは、キャビティ内に攪拌部材を有し、原動
機によって一方の攪拌部材がキャビティ内で回転させ、
他方の攪拌部材は、前記攪拌部材から動力伝達を受けて
他方のキャビティ内で回転させるので、ただ一つの原動
機によって加熱側と冷却側双方の攪拌部材を攪拌するこ
とができ、部品点数が少なく、外形形状が小型となる効
果がある。
ニホールドでは、攪拌部材間の動力伝達に、磁気を利用
するので、非接触で攪拌部材間の動力伝達を行うことが
できキャビティ同士の独立性を確保することができる。
そのため加熱側と冷却側の熱媒体が混ざることがない。
ニホールドでは、キャビティの外形が熱電モジュールの
伝熱面の外形よりも大きく、攪拌部材の一部であって、
熱電モジュールの外周部に相当する位置に磁気部材が設
けられ、該磁気部材によって攪拌部材間の動力伝達が行
われるので、熱電モジュールを磁気の影響から保護する
効果がある。
ニホールドでは、軸によって一方の攪拌部材から他方の
攪拌部材に直接的に動力を伝達するので、動力伝達効率
が高い効果がある。
ニホールドでは、熱電モジュールは外形形状が円形であ
るため、面積の無駄が少ない効果がある。
ニホールドでは、板状の熱電モジュールを実質上、円形
のものとして使用することきができる。
ニホールドでは、熱電モジュールの伝熱面が熱伝導板に
当接されており、直接的に冷却対象物や空気等を冷却す
ることができる。
にポンプの機能が発揮されるので実質的にポンプを省略
することができる。
るマニホールドの正面断面図
の正面図
るマニホールドの正面断面図
するマニホールドの正面断面図
するマニホールドの正面断面図
するマニホールドの正面断面図
するマニホールドの正面断面図
ルド 82,92,95 熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルド 2 冷却側シェル 3 加熱側シェル 5,72 冷却側攪拌部材 6,71 加熱側攪拌部材 7 熱電モジュール 8 モータ部材 10,36 シェル本体 11,37 軸押さえ部材 12 蓋部材 21,42 導入口 22,43 排出口 33,73 磁石 45,85 外装部 46 回転子 48 固定子 50 冷却側伝熱面 51 加熱側伝熱面 52,75 キャビティ 55,74 キャビティ 58 回転子の磁力の中心線 59 固定子の磁力の中心線 65 吸熱用のエバー(熱交換器) 67 コンデンサ(熱交換器) 87 回転子 83 モータ 84 ポンプ 89 ポンプの攪拌部材 90 固定子 98,99 壁面(熱伝導板)
Claims (13)
- 【請求項1】 少なくとも二つの伝熱面を有し電流を流
すことにより一方の伝熱面が加熱され他方の伝熱面が冷
却される熱電モジュールと、前記伝熱面の少なくとも一
方を覆うと共に当該伝熱面との間にキャビティを有する
シェル部材と、前記キャビティに熱媒体が導入される導
入口と、前記キャビティから熱媒体が排出される排出口
を有し、前記熱電モジュールの伝熱面は、垂直方向に配
され、前記排出口は、キャビティの上方に設けられ、さ
らに排出口は、斜め上方を向き、キャビティ内に攪拌部
材が設けられており、攪拌部材がキャビティ内で回転す
ることを特徴とする熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルド。 - 【請求項2】 少なくとも二つの伝熱面を有し電流を流
すことにより一方の伝熱面が加熱され他方の伝熱面が冷
却される熱電モジュールと、前記伝熱面の少なくとも一
方を覆うと共に当該伝熱面との間にキャビティを有する
シェル部材と、前記キャビティの少なくとも一つの内部
に設けられた攪拌部材を有し、前記攪拌部材の回転軸の
延長線上に回転軸が配された攪拌部材を内蔵するポンプ
が前記シェル部材に配され、前記キャビティ内の攪拌部
材と、前記ポンプの攪拌部材には、別個の回転子が連結
され、前記二つの回転子を包み込む位置に一つの固定子
が設けられ、前記固定子と回転子によってモータが形成
され、キャビティ内の攪拌部材と、前記ポンプの攪拌部
材が回転されることを特徴とする熱電モジュールを内蔵
するマニホールド。 - 【請求項3】 キャビティは、熱電モジュールの加熱側
及び冷却側の双方にあり、攪拌部材は各キャビティに配
され、一方の攪拌部材から動力が伝達されて他方の攪拌
部材が回転する事を特徴とする請求項1又は2に記載の
熱電モジュールを内蔵するマニホールド。 - 【請求項4】 少なくとも二つの伝熱面を有し電流を流
すことにより一方の伝熱面が加熱され他方の伝熱面が冷
却される熱電モジュールと、前記熱電モジュールを覆
い、加熱側の伝熱面との間に一つのキャビティを形成
し、冷却側の伝熱面との間にもう一つのキャビティを有
するシェル部材と、各キャビティ内に設けられた攪拌部
材と、攪拌部材の一方を回転させる原動機と、一方の攪
拌部材の回転力を他方の攪拌部材に伝達する動力伝達部
材を有し、攪拌部材の一部に磁気部材が設けられ、原動
機によって一方の攪拌部材がキャビティ内で回転され、
他方の攪拌部材は、前記攪拌部材から磁気によって動力
伝達を受けて他方のキャビティ内で回転することを特徴
とする熱電モジュールを内蔵するマニホールド。 - 【請求項5】 少なくとも二つの伝熱面を有し電流を流
すことにより一方の伝熱面が加熱され他方の伝熱面が冷
却される熱電モジュールと、前記熱電モジュールを覆
い、加熱側の伝熱面との間に一つのキャビティを形成
し、冷却側の伝熱面との間にもう一つのキャビティを有
するシェル部材と、各キャビティ内に設けられた攪拌部
材と、攪拌部材の一方を回転させる原動機と、一方の攪
拌部材の回転力を他方の攪拌部材に伝達する動力伝達部
材を有し、原動機によって一方の攪拌部材がキャビティ
内で回転され、他方の攪拌部材は、前記攪拌部材から動
力伝達を受けて他方のキャビティ内で回転し、前記攪拌
部材間の動力伝達は、磁気によって行われ、さらにキャ
ビティの外形は、熱電モジュールの伝熱面の外形よりも
大きく、攪拌部材の一部であって、熱電モジュールの外
周部に相当する位置に磁気部材が設けられ、該磁気部材
によって攪拌部材間の動力伝達が行われることを特徴と
する熱電モジュールを内蔵するマニホールド。 - 【請求項6】 液体を熱媒体とし、少なくとも二つの伝
熱面を有し電流を流すことにより一方の伝熱面が加熱さ
れ他方の伝熱面が冷却される熱電モジュールと、前記熱
電モジュールを覆い、加熱側の伝熱面との間に一つのキ
ャビティを形成し、冷却側の伝熱面との間にもう一つの
キャビティを有するシェル部材と、各キャビティ内に設
けられた攪拌部材と、攪拌部材の一方を回転させる原動
機と、一方の攪拌部材の回転力を他方の攪拌部材に伝達
する動力伝達部材を有し、原動機によって一方の攪拌部
材がキャビティ内で回転され、他方の攪拌部材は、前記
攪拌部材から動力伝達を受けて他方のキャビティ内で回
転し、さらに二つのキャビティを連通する軸を有し、該
軸によって攪拌部材から他方の攪拌部材に動力が伝達さ
れ、軸の先端が軸挿入穴に挿入されていることを特徴と
する熱電モジュールを内蔵するマニホールド。 - 【請求項7】 熱電モジュールは外形形状が円形である
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の熱
電モジュールを内蔵するマニホールド。 - 【請求項8】 熱電モジュールは、板状に成形された素
子が円板状の伝熱部材に挟まれて、外形形状が円形であ
ることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の
熱電モジュールを内蔵するマニホールド。 - 【請求項9】 熱電モジュールはオーリングを挟んで配
されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか
に記載の熱電モジュールを内蔵するマニホールド。 - 【請求項10】 シェル部材は、熱電モジュールの伝熱
面の一方だけを覆い、熱電モジュールの他方の伝熱面
は、熱伝導板に当接されていることを特徴とする請求項
1に記載の熱電モジュールを内蔵するマニホールド。 - 【請求項11】 液体を熱媒体とし、少なくとも二つの
伝熱面を有し電流を流すことにより一方の伝熱面が加熱
され他方の伝熱面が冷却される熱電モジュールと、前記
伝熱面の少なくとも一方を覆うと共に当該伝熱面との間
にキャビティを有するシェル部材と、前記キャビティに
熱媒体が導入される導入口と、前記キャビティから熱媒
体が排出される排出口を有し、前記キャビティ内に回転
する攪拌部材が設けられており、シェル部材の内部にあ
って攪拌部材と接続された回転子と、前記回転子を包み
込む位置に設けられた固定子によってモータ部材を形成
することを特徴とする熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールド。 - 【請求項12】 液体を熱媒体とし、少なくとも二つの
伝熱面を有し電流を流すことにより一方の伝熱面が加熱
され他方の伝熱面が冷却される熱電モジュールと、前記
伝熱面の少なくとも一方を覆うと共に当該伝熱面との間
にキャビティを有するシェル部材と、前記キャビティに
熱媒体が導入される導入口と、前記キャビティから熱媒
体が排出される排出口を有し、前記キャビティ内に回転
する攪拌部材が設けられており、攪拌部材と結合され
た、熱媒体が浸る空洞部に設けられた回転子と、空洞部
とは液密に仕切られた位置に設けられた固定子によって
モータ部材を形成することを特徴とする熱電モジュール
を内蔵するマニホールド。 - 【請求項13】 請求項1乃至12のいずれかに記載の
熱電モジュールを内蔵するマニホールドと熱交換器を有
し、前記マニホールドと熱交換器の間に環状に連結する
配管がなされ、攪拌部材によってマニホールド内の熱媒
体が付勢され、当該付勢力によって熱媒体が配管内を循
環することを特徴とする冷凍機。
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EP98945620A EP0945692A4 (en) | 1997-10-06 | 1998-10-05 | COLLECTING PIPE WITH THERMOELECTRIC UNIT AND COOLING DEVICE USING THE THERMOELECTRIC UNIT |
PCT/JP1998/004496 WO1999018399A1 (fr) | 1997-10-06 | 1998-10-05 | Collecteur comportant un module thermoelectrique et un dispositif de refroidissement utilisant ce module |
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