JP3424692B2 - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、温冷蔵庫等の
ペルチェ素子に接続される、放熱用、或いは吸熱用の熱
交換器に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、ペルチェ素子を用いて庫内を温
冷する温冷蔵庫は知られている。上記のペルチェ素子
は、一方向に電流を流すと、ペルチェ効果により一方の
面には吸熱作用を生じ、他方の面には放熱作用を生じる
特性を有している。また、電流を流す方向を逆にする
と、上記の吸熱、放熱の各作用を生じる面が逆になる特
性を有している。ところで、従来のペルチェ素子は、も
ともと熱効率が余りよくないので、それを向上させるた
めに、ペルチェ素子の面にアルミニウム板や、アルミニ
ウム板にフィンを形成したヒートシンクや、押出し型材
などを取り付けることが一般的に行われている。だが、
それでも十分に熱効率を向上させることができず、現状
では、性能上小型の温冷蔵庫しか供給できていない。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
ペルチェ素子の改良が進み、温冷蔵庫を大型化しようと
する試みが始まっている。この場合には、熱交換空気を
強制的に循環させる必要が生じるが、それだと従来の熱
交換器を単にペルチェ素子に取り付けただけでは、熱効
率を十分に増大させることができないという問題があ
る。 【０００４】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する問題点を解消し、熱交換空気を強制的に循
環させた場合でも、十分に熱効率を向上させることので
きる熱交換器を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ペルチェ素子に接続される熱交換器を備
えた温冷蔵庫において、前記熱交換器は、アルミニウム
素材を備え、このアルミニウム素材の板面にはフィンピ
ッチが２〜４mm、フィン巾が１０〜２５mm、フィン高さ
が１０〜３０mmの複数列に亘るフィンが設けられると共
に、これらのフィンが庫壁と、この庫壁の庫内側に配置
される仕切り板との間に配置され、前記フィンは、前記
庫壁と前記仕切り板との間を流れる空気の入口側に位置
するフィン高さが、ほかの部分のフィン高さに比べて低
く形成されていることを特徴とするものである。 【０００６】 【０００７】 【作用】ペルチェ素子に電流を流すと、ペルチェ効果に
より、一方の面には吸熱作用を生じ、他方の面には放熱
作用を生じる。また、電流の流す方向を逆にすると、上
記の吸熱、及び放熱の各作用を生じる面は逆になる。こ
の温冷蔵庫は、この特性を利用して成り立っている。本
発明によれば、ペルチェ素子に熱交換器を取り付け、し
かもこの熱交換器は最も効率の良い形状をした複数列に
亘るフィンを備えるので、熱効率が向上し、ひいては大
型の温冷蔵庫を具現化できる。 【０００８】 【実施例】以下、本発明による温冷蔵庫の一実施例を図
面を参照して説明する。尚、この明細書中において、ア
ルミニウムの語は、純アルミニウムのほかにアルミニウ
ム合金を含むものとする。 【０００９】図３において、１は温冷蔵庫を示し、この
温冷蔵庫１の庫壁３は、壁材３ａの間に断熱材３ｂを挟
んで構成される。尚、２は扉である。 【００１０】この庫壁３には開口５が設けられ、この開
口５には、アルミニウムブロック１０が差し込まれてい
る。 【００１１】そして、このアルミニウムブロック１０に
は、庫内７に延在する熱交換器１００と、ペルチェ素子
１３とが取り付けられ、このペルチェ素子１３には、庫
外６に延在するアルミニウム板１５が取り付けられてい
る。このアルミニウム板１５は、言うまでもなく熱交換
器として機能する。 【００１２】庫内７に延在する熱交換器１００は、図１
に示すように、アルミニウム素材１０１を備え、このア
ルミニウム素材１０１の板面には、複数列に亘る複数枚
のフィン１１１が設けられる。 【００１３】これはアルミニウム素材１０１の表面を削
り起こすことにより設けられる。 【００１４】この製造方法を簡単に説明すると、図２に
示すように、予め２条の溝１０２を備えるアルミニウム
素材１０１の板面の先端部に、切削治具の刃物（図示せ
ず）を当てて、その切削治具を板面に沿って前方に進め
る。これによれば、まず、前方の１枚目のフィン１１１
（図１）が削り起こされる。 【００１５】ついで、切削治具を所定寸法だけ後退し、
再度、同じ要領で切削治具を板面に沿って前方に進め
る。これによれば、２枚目のフィン１１１が削り起こさ
れる。これを何回も繰り返すと、アルミニウム素材１０
１の板面には、図１に示すように、３列に亘る複数枚の
フィン１１１が設けられる。 【００１６】ところで、このように製造された熱交換器
１００を、図３に示すように、アルミニウムブロック１
０を介してペルチェ素子１３に取り付けて、そこに風を
通すと、フィンピッチＰ、フィン巾Ｗ、フィン高さＨ
（図１参照）に応じて、図４〜図６に示すように、圧損
Δｐ、交換熱量Ｑが変化することが、実証試験を通じて
判明した。 【００１７】そして、図４〜図６を参照し、圧損Δｐ、
交換熱量Ｑともに最適な範囲に入るのは、フィンピッチ
Ｐは２〜４mm、フィン巾Ｗは１０〜２５mm、フィン高さ
Ｈは１０〜３０mmであることが判明した。 【００１８】なお、この実証試験には、長さｌ＝１１５
mm、巾ｗ＝８０mm、厚さｔ＝５mmの大きさのアルミニウ
ム素材１０１の板面に、複数のフィン１１１を設けた熱
交換器１００を使用している。 【００１９】しかして、この実施例によれば、単に、熱
交換器１００のフィン１１１のフィンピッチＰ、フィン
巾Ｗ、フィン高さＨを揃えるだけで、熱交換効率を大幅
に向上させることができるという効果が得られる。 【００２０】図７は別の実施例を示している。 【００２１】これによると、まず、熱交換器２００は、
仕切り板２０１と庫壁３との間に設けられる。そして、
庫内７には、熱交換空気を強制的に循環させるためのフ
ァン２０３が設けられる。 【００２２】この構成の冷蔵庫によると、仕切り板２０
１と庫壁３との間を空気が流れるので、空気の入口側で
は着霜し易くなる。その着霜が熱交換器２００の入口側
のフィン２１１に集中すると、そこにブリッジを形成し
て、空気の流れが悪くなり、熱交換効率が低下する。 【００２３】しかして、この実施例では、熱交換器２０
０の入口側のフィン２１１に着霜が集中しないように、
入口側に位置するフィン高さＨを、ほかの部分のフィン
高さＨよりも低くする。これを製造するには、アルミニ
ウム素材１０１の板面の形状を、図８に示すように、予
め階段状にしておくだけでよいので、それへの対応は極
めて容易である。 【００２４】なお、フィンの高さＨは入口側が低ければ
よいので、アルミニウム素材１０１としても階段状に限
定するものではなく、例えば、入口側のみが低く、その
他が同一高さであってもよい。 【００２５】これによれば、入口側のフィン高さＨを低
くすることにより、そのフィン２１１の先端と仕切り板
２０１との間にバイパス通路２１３が形成されるので、
かりに着霜が集中して、そこにブリッジが形成されたと
しても、空気は、バイパス通路２１３を通るので、空気
の流れが悪くなることはなく、熱交換効率が低下するこ
とはない。ただし、この場合においても、すべてのフィ
ン２１１のフィンピッチは２〜４mm、フィン巾は１０〜
２５mm、フィン高さは１０〜３０mmにしておくことが望
ましい。 【００２６】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、フィンピッチＰを２〜４mm、フィン巾Ｗを１
０〜２５mm、フィン高さＨを１０〜３０mmに設定してい
るので、熱交換効率を向上させることができ、ペルチェ
素子を利用した大型冷蔵庫等にも対応可能な熱交換器を
提供することができる。
ペルチェ素子に接続される、放熱用、或いは吸熱用の熱
交換器に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、ペルチェ素子を用いて庫内を温
冷する温冷蔵庫は知られている。上記のペルチェ素子
は、一方向に電流を流すと、ペルチェ効果により一方の
面には吸熱作用を生じ、他方の面には放熱作用を生じる
特性を有している。また、電流を流す方向を逆にする
と、上記の吸熱、放熱の各作用を生じる面が逆になる特
性を有している。ところで、従来のペルチェ素子は、も
ともと熱効率が余りよくないので、それを向上させるた
めに、ペルチェ素子の面にアルミニウム板や、アルミニ
ウム板にフィンを形成したヒートシンクや、押出し型材
などを取り付けることが一般的に行われている。だが、
それでも十分に熱効率を向上させることができず、現状
では、性能上小型の温冷蔵庫しか供給できていない。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
ペルチェ素子の改良が進み、温冷蔵庫を大型化しようと
する試みが始まっている。この場合には、熱交換空気を
強制的に循環させる必要が生じるが、それだと従来の熱
交換器を単にペルチェ素子に取り付けただけでは、熱効
率を十分に増大させることができないという問題があ
る。 【０００４】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する問題点を解消し、熱交換空気を強制的に循
環させた場合でも、十分に熱効率を向上させることので
きる熱交換器を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ペルチェ素子に接続される熱交換器を備
えた温冷蔵庫において、前記熱交換器は、アルミニウム
素材を備え、このアルミニウム素材の板面にはフィンピ
ッチが２〜４mm、フィン巾が１０〜２５mm、フィン高さ
が１０〜３０mmの複数列に亘るフィンが設けられると共
に、これらのフィンが庫壁と、この庫壁の庫内側に配置
される仕切り板との間に配置され、前記フィンは、前記
庫壁と前記仕切り板との間を流れる空気の入口側に位置
するフィン高さが、ほかの部分のフィン高さに比べて低
く形成されていることを特徴とするものである。 【０００６】 【０００７】 【作用】ペルチェ素子に電流を流すと、ペルチェ効果に
より、一方の面には吸熱作用を生じ、他方の面には放熱
作用を生じる。また、電流の流す方向を逆にすると、上
記の吸熱、及び放熱の各作用を生じる面は逆になる。こ
の温冷蔵庫は、この特性を利用して成り立っている。本
発明によれば、ペルチェ素子に熱交換器を取り付け、し
かもこの熱交換器は最も効率の良い形状をした複数列に
亘るフィンを備えるので、熱効率が向上し、ひいては大
型の温冷蔵庫を具現化できる。 【０００８】 【実施例】以下、本発明による温冷蔵庫の一実施例を図
面を参照して説明する。尚、この明細書中において、ア
ルミニウムの語は、純アルミニウムのほかにアルミニウ
ム合金を含むものとする。 【０００９】図３において、１は温冷蔵庫を示し、この
温冷蔵庫１の庫壁３は、壁材３ａの間に断熱材３ｂを挟
んで構成される。尚、２は扉である。 【００１０】この庫壁３には開口５が設けられ、この開
口５には、アルミニウムブロック１０が差し込まれてい
る。 【００１１】そして、このアルミニウムブロック１０に
は、庫内７に延在する熱交換器１００と、ペルチェ素子
１３とが取り付けられ、このペルチェ素子１３には、庫
外６に延在するアルミニウム板１５が取り付けられてい
る。このアルミニウム板１５は、言うまでもなく熱交換
器として機能する。 【００１２】庫内７に延在する熱交換器１００は、図１
に示すように、アルミニウム素材１０１を備え、このア
ルミニウム素材１０１の板面には、複数列に亘る複数枚
のフィン１１１が設けられる。 【００１３】これはアルミニウム素材１０１の表面を削
り起こすことにより設けられる。 【００１４】この製造方法を簡単に説明すると、図２に
示すように、予め２条の溝１０２を備えるアルミニウム
素材１０１の板面の先端部に、切削治具の刃物（図示せ
ず）を当てて、その切削治具を板面に沿って前方に進め
る。これによれば、まず、前方の１枚目のフィン１１１
（図１）が削り起こされる。 【００１５】ついで、切削治具を所定寸法だけ後退し、
再度、同じ要領で切削治具を板面に沿って前方に進め
る。これによれば、２枚目のフィン１１１が削り起こさ
れる。これを何回も繰り返すと、アルミニウム素材１０
１の板面には、図１に示すように、３列に亘る複数枚の
フィン１１１が設けられる。 【００１６】ところで、このように製造された熱交換器
１００を、図３に示すように、アルミニウムブロック１
０を介してペルチェ素子１３に取り付けて、そこに風を
通すと、フィンピッチＰ、フィン巾Ｗ、フィン高さＨ
（図１参照）に応じて、図４〜図６に示すように、圧損
Δｐ、交換熱量Ｑが変化することが、実証試験を通じて
判明した。 【００１７】そして、図４〜図６を参照し、圧損Δｐ、
交換熱量Ｑともに最適な範囲に入るのは、フィンピッチ
Ｐは２〜４mm、フィン巾Ｗは１０〜２５mm、フィン高さ
Ｈは１０〜３０mmであることが判明した。 【００１８】なお、この実証試験には、長さｌ＝１１５
mm、巾ｗ＝８０mm、厚さｔ＝５mmの大きさのアルミニウ
ム素材１０１の板面に、複数のフィン１１１を設けた熱
交換器１００を使用している。 【００１９】しかして、この実施例によれば、単に、熱
交換器１００のフィン１１１のフィンピッチＰ、フィン
巾Ｗ、フィン高さＨを揃えるだけで、熱交換効率を大幅
に向上させることができるという効果が得られる。 【００２０】図７は別の実施例を示している。 【００２１】これによると、まず、熱交換器２００は、
仕切り板２０１と庫壁３との間に設けられる。そして、
庫内７には、熱交換空気を強制的に循環させるためのフ
ァン２０３が設けられる。 【００２２】この構成の冷蔵庫によると、仕切り板２０
１と庫壁３との間を空気が流れるので、空気の入口側で
は着霜し易くなる。その着霜が熱交換器２００の入口側
のフィン２１１に集中すると、そこにブリッジを形成し
て、空気の流れが悪くなり、熱交換効率が低下する。 【００２３】しかして、この実施例では、熱交換器２０
０の入口側のフィン２１１に着霜が集中しないように、
入口側に位置するフィン高さＨを、ほかの部分のフィン
高さＨよりも低くする。これを製造するには、アルミニ
ウム素材１０１の板面の形状を、図８に示すように、予
め階段状にしておくだけでよいので、それへの対応は極
めて容易である。 【００２４】なお、フィンの高さＨは入口側が低ければ
よいので、アルミニウム素材１０１としても階段状に限
定するものではなく、例えば、入口側のみが低く、その
他が同一高さであってもよい。 【００２５】これによれば、入口側のフィン高さＨを低
くすることにより、そのフィン２１１の先端と仕切り板
２０１との間にバイパス通路２１３が形成されるので、
かりに着霜が集中して、そこにブリッジが形成されたと
しても、空気は、バイパス通路２１３を通るので、空気
の流れが悪くなることはなく、熱交換効率が低下するこ
とはない。ただし、この場合においても、すべてのフィ
ン２１１のフィンピッチは２〜４mm、フィン巾は１０〜
２５mm、フィン高さは１０〜３０mmにしておくことが望
ましい。 【００２６】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、フィンピッチＰを２〜４mm、フィン巾Ｗを１
０〜２５mm、フィン高さＨを１０〜３０mmに設定してい
るので、熱交換効率を向上させることができ、ペルチェ
素子を利用した大型冷蔵庫等にも対応可能な熱交換器を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱交換器の一実施例を示す斜視
図。 【図２】アルミニウム素材を示す斜視図。 【図３】温冷蔵庫を示す断面図。 【図４】フィンピッチと圧損Δｐと交換熱量Ｑとの関係
を示す線図。 【図５】フィン巾と圧損Δｐと交換熱量Ｑとの関係を示
す線図。 【図６】フィン高さと圧損Δｐと交換熱量Ｑとの関係を
示す線図。 【図７】別の実施例を示すヒートパイプパネルの一例を
示す斜視図である。 【図８】アルミニウム素材を示す斜視図。 【符号の説明】 １ 温冷蔵庫 ３ 庫壁 ５ 開口 ６ 庫外 ７ 庫内 １３ ペルチェ素子 １１１，２１１ フィン Ｐ フィンピッチ Ｗ フィン巾 Ｈ フィン高さ
図。 【図２】アルミニウム素材を示す斜視図。 【図３】温冷蔵庫を示す断面図。 【図４】フィンピッチと圧損Δｐと交換熱量Ｑとの関係
を示す線図。 【図５】フィン巾と圧損Δｐと交換熱量Ｑとの関係を示
す線図。 【図６】フィン高さと圧損Δｐと交換熱量Ｑとの関係を
示す線図。 【図７】別の実施例を示すヒートパイプパネルの一例を
示す斜視図である。 【図８】アルミニウム素材を示す斜視図。 【符号の説明】 １ 温冷蔵庫 ３ 庫壁 ５ 開口 ６ 庫外 ７ 庫内 １３ ペルチェ素子 １１１，２１１ フィン Ｐ フィンピッチ Ｗ フィン巾 Ｈ フィン高さ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F28F 3/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ペルチェ素子に接続される熱交換器を備
えた温冷蔵庫において、前記熱交換器は、 アルミニウム素材を備え、このアルミ
ニウム素材の板面にはフィンピッチが２〜４mm、フィン
巾が１０〜２５mm、フィン高さが１０〜３０mmの複数列
に亘るフィンが設けられると共に、これらのフィンが庫
壁と、この庫壁の庫内側に配置される仕切り板との間
に、この仕切り板との間に隙間を持って配置され、 前記フィンは、前記庫壁と前記仕切り板との間を流れる
空気の入口側に位置するフィン高さが、ほかの部分のフ
ィン高さに比べて低く形成されている ことを特徴とする
温冷蔵庫。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35107493A JP3424692B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35107493A JP3424692B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198284A JPH07198284A (ja) | 1995-08-01 |
| JP3424692B2 true JP3424692B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=18414869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35107493A Expired - Fee Related JP3424692B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3424692B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3680040B2 (ja) | 2002-04-22 | 2005-08-10 | 三菱電機株式会社 | ヒートパイプ |
| CN101213679B (zh) | 2005-06-28 | 2010-09-29 | Bsst有限责任公司 | 用于可变热功率源的热电发电机 |
| CN110254159A (zh) | 2007-05-25 | 2019-09-20 | 詹思姆公司 | 分配式热电加热和冷却的系统和方法 |
| US8701422B2 (en) | 2008-06-03 | 2014-04-22 | Bsst Llc | Thermoelectric heat pump |
| WO2012170443A2 (en) | 2011-06-06 | 2012-12-13 | Amerigon Incorporated | Cartridge-based thermoelectric systems |
| US9006557B2 (en) | 2011-06-06 | 2015-04-14 | Gentherm Incorporated | Systems and methods for reducing current and increasing voltage in thermoelectric systems |
| JP2013113493A (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-10 | Panasonic Corp | 熱交換素子とそれを用いた熱交換換気機器 |
| WO2014022428A2 (en) | 2012-08-01 | 2014-02-06 | Gentherm Incorporated | High efficiency thermoelectric generation |
| CN108400410A (zh) | 2013-01-30 | 2018-08-14 | 詹思姆公司 | 基于热电的热管理系统 |
| US20200035898A1 (en) | 2018-07-30 | 2020-01-30 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric device having circuitry that facilitates manufacture |
| US11152557B2 (en) | 2019-02-20 | 2021-10-19 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric module with integrated printed circuit board |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP35107493A patent/JP3424692B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07198284A (ja) | 1995-08-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |