JP4022278B2 - 熱電変換装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、保冷や冷凍なども含む冷蔵庫、保温を含む温蔵庫、電流の流す方向を切り替えることにより冷蔵と温蔵が兼用できる冷・温蔵兼用庫などの熱電変換装置に係り、特に水などの液状の熱移動媒体を使用する熱電変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱電変換素子を使用した例えば電子冷蔵庫などの熱電変換装置の放熱には空冷や水冷が用いられ、特に水冷は空冷よりも冷却効率が高いという特長を有している。
【０００３】
図１８は、従来の水冷ジャケット１００の斜視図ある。同図に示すように水冷ジャケット１００は、合成樹脂の成形体からなり比較的厚さ（高さ）が厚くて（例えば厚さ１０〜２０ｍｍ程度）中空状の箱体１０１の側面に注入管体１０２と、排出管体１０３とが接続されている。
【０００４】
図示していないがこの箱体１０１の一方の平面（例えば下面）が放熱側の熱導体と密着しており、前記注入管体１０２から注入された水１０４が箱体１０１の中を流れる間に放熱側熱導体の熱を奪い、その水１０４は排出管体１０３から排出される。
【０００５】
図１９および図２０は、従来、特開平８−７５３０３号公報で提案された熱交換装置の断面図およびベース部材の平面図である。この熱交換装置は、図１９に示すように熱電変換素子２０１と、熱電変換素子２０１の一方の片面に密着した吸熱側熱導体２０２と、熱電変換素子２０１の他方の片面に密着した放熱側熱導体２０３と、その放熱側熱導体２０３の熱電変換素子２０１と反対側に接合されたベース部材２０４とから主に構成されている。
【０００６】
ベース部材２０４の放熱側熱導体２０３と対向する側に向けて開口した凹部２０５を有し、凹部２０５の底部中央には摺り鉢状部２０６が連設されている。ベース部材２０４の側面から凹部２０５に向けて延びた媒体入口２０７と、摺り鉢状部２０６に向けて延びた媒体出口２０８とが、それぞれ形成されている。図２０に示す如く、媒体入口２０７は凹部２０５の一つの側壁に沿って延びるように形成されている。また図１９に示すように、ベース部材２０４を放熱側熱導体２０３に接合することにより、放熱側熱導体２０３の下面とベース部材２０４の凹部２０５により密閉された媒体供給室２０９が形成される。
【０００７】
熱移動媒体である水２０１は媒体入口２０７より凹部２０５内に噴射され、凹部２０５内を図２０に示すように矢印方向に旋回し、その間に放熱側熱導体２０３から熱を奪い、水２０１の渦流の一部はその中心にある摺り鉢状部２０６から抜き出され、媒体出口２０８から排出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで図１８に示す比較的厚い水冷ジャケット１００の場合、箱体１０１内を流れる水流の放熱側熱導体２０３近傍においては線速が下がり層流に近い状態あるいは層流になった境界層が形成されるため、熱コンダクタンスが低く、放熱効率が悪い。熱コンダクタンスを高くするためには、単位時間当たりの水量を多くする必要があるが、そのために容量の大きなポンプが必要となり、またポンプ駆動のための消費電力が大きくなるという欠点を有している。
【０００９】
また図１９ならびに図２０に示す熱交換装置の場合、前記媒体供給室２０９で乱流が生じるため前記図１８に示す水冷ジャケット１００の場合よりも熱コンダクタンスは高いが、問題がない訳ではない。
【００１０】
すなわち、ベース部材２０４には熱電変換素子２０１とほぼ同じ面積を有する凹部２０５と、その凹部２０５の中央底部に摺り鉢状部２０６が連設されており、それらの空間を水２１０が旋回しながら貫流している。ところで、放熱側熱導体２０３から熱を奪うのは放熱側熱導体２０３の表面と接触する極く一部の水であるのに、前述の空間に流す単位時間当たりの水の量は多く、そのために容量の大きなポンプが必要で、またポンプ駆動のための消費電力が大きく、ランニングコストが高くつく。
【００１１】
さらに、媒体入口２０７より噴出された水２０１は、乱流となって凹部２０５内を旋回し、その後一部の水２０１は摺り鉢状部２０６内に流れ込み、そこから媒体出口２０８を通って排出される経路を辿るため、水流による騒音が発生し、静音性が損なわれるなどの欠点を有している。
【００１２】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、熱コンダクタンスが高く、しかも流す熱移動媒体の量が少なくて済み、そのためコストの低減が図れる熱電変換装置を提供することにある。
【００１３】
【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、熱電変換素子の熱を移動するために例えば水や不凍液などの液状の熱移動媒体を使用する熱電変換装置を対象とするものである。
【００１４】
そして前記熱移動媒体の流通経路で、前記熱電変換素子の全面とほぼ対向しかつ熱電変換素子に近接する位置に例えば０．５〜２ｍｍ程度の液層の薄い流通路を形成し、その液層の薄い流通路の片側に熱移動媒体を分散して液層の薄い流通路に供給する液層の厚い分散部と、その分散部と対向して液層の薄い流通路を通過した熱移動媒体を集める液層の厚い集合部とを有し、
前記液層の薄い流通路と分散部と集合部が、前記熱電変換素子と接する熱導体と、その熱導体と接合する媒体ジャケットから形成され、
その媒体ジャケットに水平方向に延びた熱移動媒体の注入口と排出口が設けられ、
その媒体ジャケットの熱導体と対向する側に開口した凹部を有し、その凹部を形成する底壁が前記熱導体側に向けて突出してギャップ形成部を構成し、
前記熱導体のギャップ形成部と対向する側に熱移動媒体の流れ方向に沿って延びた突条が多数形成され、前記ギャップ形成部に前記突条と対向するように熱移動媒体の流れ方向に沿って延びた溝が多数形成されて、
その媒体ジャケットと熱導体を接合することにより、前記突条が前記溝に挿入されて突条と溝の間に前記液層の薄い流通路が形成され、
その液層の薄い流通路と注入口の間に設けられた分散溝部により分散部が形成され、液層の薄い流通路と排出口の間に設けられた集合溝部により集合部が形成されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は前述のように、０．５〜２ｍｍ程度の液層の薄い流通路を形成することにより、熱移動媒体の境界層ができにくく、淀みがなく、熱移動媒体が高速で通過するから、熱抵抗が少なくなり（熱コンダクタンスが高い）、効率の良い熱の移動が可能となる。
【００１６】
また流す熱移動媒体の量は従来のものに比較して少量であり、しかも液層の薄い流通路の前後に液層の厚い分散部と集合部が形成されているから、熱移動媒体をいち早く分散したり集合したりすることができ、そのため流通抵抗が小さくなるから、ポンプの容量が小さくて済み、消費電力も軽減でき、コストの低減が図れる。
【００１７】
次に本発明の実施の形態を図とともに説明する。図１ないし図３は第１の実施の形態に係る熱電変換装置を説明するための図で、図１は熱電変換装置の断面図、図２は図１Ａ−Ａ線上の断面図、図３は水冷ジャケットの底面図である。
【００１８】
熱電変換装置は図１に示すように、アルミニウムなどからなるブロック状の吸熱側熱導体１と、図示しないＮ型半導体ならびにＰ型半導体を含む熱電変換素子２と、アルミニウムなどからなる板状の放熱側熱導体３と、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂あるいはアルミニウムなどの金属からなる水冷ジャケット４と、吸熱側熱導体１と放熱側熱導体３を連結する合成樹脂の成形体からなる枠体５とから主に構成されている。
【００１９】
前記水冷ジャケット４の放熱側熱導体３側には熱電変換素子２よりも広い面積を有する開口６をもった凹部７が形成され、水冷ジャケット４の左右対称位置には凹部７と連通した注入口８と排出口９とが設けられている。凹部７の底部となる上壁１０には、熱電変換素子２とほぼ同じがそれより若干広い面積を有し、開口６側に向けて突出した平面状のギャップ形成部１１が設けられている。
【００２０】
ギャップ形成部１１と注入口８の間には図２に示すように水１２の流れ方向とほぼ直交する方向に延びた比較的深い分散溝部１３が形成され、注入口８と連通している。また、ギャップ形成部１１と排出口９の間には水１２の流れ方向とほぼ直交する方向に延びた比較的深い集合溝部１４が形成され、排出口９と連通しており、分散溝部１３と集合溝部１４はギャップ形成部１１を間にして対向した位置にある。分散溝部１３と集合溝部１４の深さは後述する０．５〜２ｍｍ程度のギャップＧに対して例えば４〜６ｍｍ程度が適当で、その幅は図３に示すようにギャップ形成部１１の幅と同寸かあるいはそれより広くなっている（本実施の形態では同寸になっている）。
【００２１】
図１に示すように水冷ジャケット４を放熱側熱導体３に例えば接着剤あるいは（および）Ｏリングを介して液密に接合することにより、前記ギャップ形成部１１が放熱側熱導体３に接近して０．５〜２ｍｍ程度の極めて狭いフラットなギャップＧが形成され、このギャップＧは放熱側熱導体３を介して熱電変換素子２と対向している。
【００２２】
水冷ジャケット４の注入口８から水１２を注入すると、水１２は図２に示すように分散溝部１３で素早く分散して、放熱側熱導体３とギャップ形成部１１の間の狭いギャップＧを高速で通過し、その間に放熱側熱導体３の表面と接触して熱を奪い、集合溝部１４で集められて排出口９から排出される。
【００２３】
図１においてギャップ形成部１１の分散溝部１３と対向する段部に傾斜または丸みを付けて、水１２をギャップＧ側にスムーズに流すこともできる。
【００２４】
図４ないし図６は第２の実施の形態を説明するための図で、図４はこの実施の形態に使用する放熱側熱導体の平面図、図５はその放熱側熱導体の側面図、図６はその放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。
【００２５】
この実施の形態の場合、放熱側熱導体３の水冷ジャケット４と対向する表面に、水１２の流れ方向に沿って延びた突条１５が多数形成されており、この突条１５の形成領域は熱電変換素子２の面積とほぼ一致している。図６に示すように放熱側熱導体３と水冷ジャケット４を接合することにより、ギャップ形成部１１と各突条１５との間に狭いギヤップＧが形成される。
【００２６】
図７は、第３の実施の形態を説明するための放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。第２の実施の形態と相違する点は、水冷ジャケット４のギャップ形成部１１に放熱側熱導体３の突条１５と対向するように水１２の流れ方向に沿って延びた溝１６が多数形成され、突条１５が溝１６に挿入されている点である。
【００２７】
図８ないし図１１は第４の実施の形態を説明するための図で、図８はこの実施の形態に係る熱電変換装置の断面図、図９は水冷ジャケットの底面図、図１０はその水冷ジャケットの正面図、図１１は図９Ｂ−Ｂ線上の断面図である。
【００２８】
この実施の形態の場合、図９ならびに図１０に示すように注入口８と排出口９が水冷ジャケット４の手前側に設けられ、この注入口８と排出口９の延長線上に分散溝部１３と集合溝部１４が形成されている。そして前記実施の形態と同様に、分散溝部１３と集合溝部１４の間にギヤップ形成部１１が設けられ、図８に示すように放熱側熱導体３と水冷ジャケット４を接合することにより、放熱側熱導体３とギヤップ形成部１１の間に狭いフラットなギヤップＧが形成される。
【００２９】
図１２は第５の実施の形態を説明するための放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。この実施の形態の場合、放熱側熱導体３と水冷ジャケット４のギヤップ形成部１１にそれぞれ波形の凹凸部１７ａ，１７ｂが設けられ、放熱側熱導体３と水冷ジャケット４の間に波形の狭いギヤップＧが形成される。水１２はこの波形のギヤップＧを順次乗り越えるようにして通過し、その間に熱の授受がなされる。
【００３０】
図１３は、第６の実施の形態を説明するための放熱側熱導体の一部斜視図である。この実施の形態の場合、放熱側熱導体３の水冷ジャケット４と対向する面に柱状、方形、半球状あるいは他の形状の突出部１８が多数形成されている。なお、水冷ジャケット４の方に前記突出部１８がギヤップＧを介して挿入される凹部を形成することもできる。
【００３１】
図１４は、第７の実施の形態を説明するための放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。この実施の形態の場合、放熱側熱導体３の水冷ジャケット４と対向する面に半球状、溝状あるいは他の形状の窪み１９が多数形成されている。この実施の形態の場合、放熱側熱導体３と水冷ジャケット４の間を通過する水１２は窪み１９の所で少し旋回しながら流通する。
【００３２】
図４（図５）、図７、図１２〜図１４に示す実施の形態の場合は伝熱面積が広く確保でき、熱電変換効率を高めることができる。
【００３３】
図２１ならびに図２２は、第８の実施の形態を説明するための熱電変換素子と水冷ジャケットの断面図ならびに斜視図である。この実施の形態の場合、水冷ジャケット７０全体がアルミニウムなどの熱伝導性の良好な金属から構成され、水冷ジャケット７０の左右対称位置にはパイプ状のものから形成された流通断面積の大きい分散溝部７１と集合溝部７２が設けられ、分散溝部７１と集合溝部７２の間は０．５〜２ｍｍ程度の極めて狭いフラットなギャツプＧを介して２枚の平行板７３ａ，７３ｂで接続されている。
【００３４】
一方の平行板７３ａの外表面には直接熱電変換素子２が密着しており、この平行板７３ａは放熱側熱導体を兼ねている。分散溝部７１と集合溝部７２の手前側に水１２の注入管７４と排出管７５が接続され、分散溝部７１と集合溝部７２の奥側は閉塞されている。
【００３５】
水冷ジャケット７０の注入管７４から水１２を注入すると、水１２は分散溝部７１で素早く奥側まで流れて分散し、全面的に平行板７３ａ，７３ｂの間のギャップＧを高速で通過し、その間に熱電変換素子２の熱を奪い、集合溝部７２で集められて排出管７５から排出される。
【００３６】
本実施の形態では水冷ジャケット７０の全体を金属で構成したが、熱電変換素子２と密着する平行板７３ａ（フィン付きまたはフィンなし）は金属で構成し、他の部分は合成樹脂で例えばインサート成形などにより一体に成形することもできる。
【００３７】
図２３は第９の実施の形態を説明するための熱電変換素子と水冷ジャケットの斜視図である。この実施の形態で第８の実施の形態と相違する点は、排出管７５の取付け位置が集合溝部７２の奥側になった点である。従ってこの実施の形態では注入管７４と排出管７５が水冷ジャケット７０のほぼ対角線上に配置された形になっている。
【００３８】
また同図は変形例も示しており、その第１変形例は、破線で示すように注入管７４ａを分散溝部７１の長手方向と直交する方向でかつ分散溝部７１の手前側に水平に接続し、排出管７５ａを排出管７５の長手方向と直交する方向でかつ排出管７５の奥側に水平に接続している。
【００３９】
第２変形例は、一点鎖線で示すように注入管７４ｂを分散溝部７１の長手方向と直交する方向でかつ分散溝部７１のほぼ中央部に水平に接続し、排出管７５ｂを排出管７５の長手方向と直交する方向でかつ排出管７５のほぼ中央部に水平に接続している。
【００４０】
第３変形例は、二点鎖線で示すように注入管７４ｃを分散溝部７１の長手方向と直交する方向でかつ分散溝部７１のほぼ中央部に垂直に接続し、排出管７５ｃを排出管７５の長手方向と直交する方向でかつ排出管７５のほぼ中央部に垂直に接続している。このように注入管７４ならびに排出管７５は、分散溝部７１ならびに排出管７５に対して色々な位置ならびに角度で取付け可能である。
【００４１】
前述した第８ならびに第９の実施の形成において、熱電変換素子２と接触する平行板７３ａの内面に図４ならびに図５に示すように水１２の流れ方向に沿って多数の突条を設けて、伝熱面積を増大することも可能である。
【００４２】
図１５は、本発明の実施の形態に係る熱電変換装置を用いた電子冷蔵庫の断面図である。この例では、四隅にキャスターの付いたワゴン（図示せず）の上部に搭載された保冷ピット３１と、中間部に搭載された冷蔵庫３２と、下部に取り付けられた放熱ラジェータ３３とから主に構成されている。
【００４３】
保冷ピット３１は、上方が開口した箱型の断熱容器３４を有し、その開口を開閉するスライド天板３５が開口部に取付けられている。断熱容器３４の内面に密着するように箱型の第１吸熱側熱導体３６が配置され、第１吸熱側熱導体３６の底部の中央裏側にはブロック状の第２吸熱側熱導体３７が複数個配置されている。各第２吸熱側熱導体３７の下面には熱電変換素子３８を介して水冷ジャケット３９が密着している。
【００４４】
冷蔵庫３２は、側面が開口した箱型の断熱容器４０を有し、その開口を開閉するように断熱ドア４１が設けられている。断熱容器４１の内面に密着するように箱型の第１吸熱側熱導体４２が配置され、第１吸熱側熱導体４２の奥の底部にはフイン付きブロック状の第２吸熱側熱導体４３が複数個配置されている。各第２吸熱側熱導体４３の後面には熱電変換素子４４を介して水冷ジャケット４５が密着している。前記吸熱側熱導体３７，４３、熱電変換素子３８，４４ならびに水冷ジャケット３９，４５は、図１ないし図１４または図２１ないし図２３に示すいずれかの構造が採用される。
【００４５】
断熱容器４０の後方に、各熱電変換素子３８，４４を駆動するためのコントローラを含む直流電源（１次電池または２次電池）４７と、各水冷ジャケット３９，４５に熱移動媒体である水を送り込むためのポンプ４８が設置されている。
【００４６】
放熱ラジェータ３３には放熱フィン４９と放熱ファン５０とが設けられ、各水冷ジャケット３９，４５から送られてきた水を送風５２により強制的に冷却している。図示していないが各水冷ジャケット３９，４５とポンプ４８と放熱ラジェータ３３は、フレキシブルなホースによって水が循環できるように接続されている。図示していないが、水の循環経路の途中に熱移動媒体用のリザーブタンクやアキュムレータを設けることもできる。
【００４７】
本実施の形態の場合、前記保冷ピット３１の容量は１６リッターで、室温が２５℃の際に庫内温度は−６℃に保持でき、一方、冷蔵庫３２の容量は３０リッターで、室温が２５℃の際に庫内温度は３℃に保持できるように、各熱電変換素子３８，４４に供給する電力を調整して、保冷ピット３１と冷蔵庫３２が個別に温度制御できるように構成されている。
【００４８】
最近、マンションなどの集合住宅に保管用ボックス装置を設置し、宅配業者が受取人宅に訪れて不在のとき、荷物を保管用ボックス装置に預けるとともに、伝票を受取人宅の郵便受けなどに投入し、受取人が帰宅してその伝票から不在のときに荷物が配達されたことを知り、保管用ボックス装置内の荷物を受け取るシステムが開発されている。
【００４９】
図１６および図１７は、本発明の実施の形態に係る熱電変換装置を用いた保管用ボックス装置の正面図および側面図である。
【００５０】
保管用ボックス装置６１は、多数の収納ユニット６２と、１つの操作制御ユニット６３を積載した集合体から主に構成されている。収納ユニット６２のうち、例えば図１６に向かって左側の縦列は断熱層によって内張りされた冷蔵・冷凍機能を有する収納ユニット６２ａ〜６２ｄで、そのうち下から１段目と２段目の収納ユニット６２ａ，６２ｂは冷凍保存と冷蔵保存の切り替えが可能で、下から３段目と５段目の収納ユニット６２ｃ，６２ｄは冷蔵保存が可能なユニットになっている。これら収納ユニット６２ａ〜６２ｄは、通電しなければ常温の収納ユニットとして使用できる。
【００５１】
図１７に示すように収納ユニット６２ａ〜６２ｄには熱電変換装置６４がそれぞれ内蔵されており、各熱電変換装置６４は配水管６５で接続され、その途中に放熱ラジェータ６６と循環ポンプ６７が接続され、放熱ラジェータ６６の近傍に送風ファン６８が付設されている。この実施の形態では複数個の熱電変換装置６４に対して１個の放熱ラジェータ６６を設けたが、各熱電変換装置６４に対してそれぞれ個別に放熱ラジェータを設けることもできる。
【００５２】
図示していないが前記熱電変換装置６４は、吸熱側熱導体、熱電変換素子ならびに水冷ジャケットを有し、図１ないし図１４または図２１ないし図２３に示すいずれかの構造が採用される。
【００５３】
前記操作制御ユニット６３は図示していないが、受領確認書などを発行するタイマー付きプリンタ、操作手順などを指示する音声出力装置ならびにディスプレイ、ＩＣカードや磁気カードなどのカードリーダーライタ、テンキー、冷蔵保存と冷凍保存の選択キー、モデムなどが内蔵、設置されている。
【００５４】
各収納ユニット６２はオートロック方式になっており、操作制御ユニット６３のキーを操作することにより、ロック解除ができるようになっている。収納ユニット６２ａ〜６２ｄには、冷蔵保存中または冷凍保存中の表示が個別になされる。
【００５５】
前述の実施の形態では熱移動媒体として水を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば不凍液などの他の液状媒体を使用することも可能である。
【００５６】
前述の実施の形態では放熱の場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、吸熱側にも適用可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は前述のように、０．５〜２ｍｍ程度の液層の薄い流通路を形成することにより、熱移動媒体の境界層ができにくく、淀みがなく、熱移動媒体が高速で通過するから、熱抵抗が少なくなり（熱コンダクタンスが高い）、効率の良い熱の移動が可能となる。
【００５８】
また流す熱移動媒体の量は従来のものに比較して少量であり、しかも液層の薄い流通路の前後に液層の厚い分散部と集合部が形成されているから、熱移動媒体をいち早く分散したり集合したりすることができ、そのため流通抵抗が小さくなるから、ポンプの容量が小さくて済み、消費電力も軽減でき、コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る熱電変換装置の断面図である。
【図２】図１Ａ−Ａ線上の断面図である。
【図３】その熱電変換装置に用いる水冷ジャケットの底面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る熱電変換装置に用いる放熱側熱導体の平面図である。
【図５】その放熱側熱導体の側面図である。
【図６】その熱電変換装置における放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る熱電変換装置における放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る熱電変換装置の断面図である。
【図９】その熱電変換装置に用いる水冷ジャケットの底面図である。
【図１０】その水冷ジャケットの正面図である。
【図１１】図９Ｂ−Ｂ線上の断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る熱電変換装置における放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態に係る熱電変換装置に用いる放熱側熱導体の一部斜視図である。
【図１４】本発明の第７の実施の形態に係る熱電変換装置における放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る熱電変換装置を用いた電子冷蔵庫の概略構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る熱電変換装置を用いた保管用ボックス装置の正面図である。
【図１７】その保管用ボックス装置の側面図である。
【図１８】従来の水冷ジャケットの斜視図である。
【図１９】従来提案された熱交換装置の断面図である。
【図２０】その熱交換装置に用いられるベース部材の平面図である。
【図２１】本発明の第８の実施の形態を説明するための熱電変換素子と水冷ジャケットの断面図である。
【図２２】その実施の形態の熱電変換素子と水冷ジャケットの斜視図である。
【図２３】本発明の第９の実施の形態を説明するための熱電変換素子と水冷ジャケットの斜視図である。
【符号の説明】
１ 吸熱側熱導体
２ 熱電変換素子
３ 放熱側熱導体
４ 水冷ジャケット
６ 開口
７ 凹部
８ 注入口
９ 排出口
１０ 上壁
１１ ギヤップ形成部
１２ 水
１３ 分散溝部
１４ 集合溝部
１５ 突条
１６ 溝
１７ａ，１７ｂ 凹凸部
１８ 突出部
１９ 窪み
３１ 保冷ピット
３２ 冷蔵庫
３３ 放熱ラジェータ
３６，４２ 第１吸熱側熱導体
３７，４３ 第２吸熱側熱導体
３８，４４ 熱電変換素子
３９，４５ 水冷ジャケット
６１ 保管用ボックス装置
６２ａ〜６２ｄ 収納ユニット
６４ 熱電変換装置
６５ 配水管
７０ 水冷ジャケット
７１ 分散溝部
７２ 集合溝部
７３ａ，７３ｂ 平行板
７４，７４ａ〜７４ｃ 注入管
７５，７５ａ〜７５ｃ 排出管
Ｇ ギャップ
【産業上の利用分野】
本発明は、保冷や冷凍なども含む冷蔵庫、保温を含む温蔵庫、電流の流す方向を切り替えることにより冷蔵と温蔵が兼用できる冷・温蔵兼用庫などの熱電変換装置に係り、特に水などの液状の熱移動媒体を使用する熱電変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱電変換素子を使用した例えば電子冷蔵庫などの熱電変換装置の放熱には空冷や水冷が用いられ、特に水冷は空冷よりも冷却効率が高いという特長を有している。
【０００３】
図１８は、従来の水冷ジャケット１００の斜視図ある。同図に示すように水冷ジャケット１００は、合成樹脂の成形体からなり比較的厚さ（高さ）が厚くて（例えば厚さ１０〜２０ｍｍ程度）中空状の箱体１０１の側面に注入管体１０２と、排出管体１０３とが接続されている。
【０００４】
図示していないがこの箱体１０１の一方の平面（例えば下面）が放熱側の熱導体と密着しており、前記注入管体１０２から注入された水１０４が箱体１０１の中を流れる間に放熱側熱導体の熱を奪い、その水１０４は排出管体１０３から排出される。
【０００５】
図１９および図２０は、従来、特開平８−７５３０３号公報で提案された熱交換装置の断面図およびベース部材の平面図である。この熱交換装置は、図１９に示すように熱電変換素子２０１と、熱電変換素子２０１の一方の片面に密着した吸熱側熱導体２０２と、熱電変換素子２０１の他方の片面に密着した放熱側熱導体２０３と、その放熱側熱導体２０３の熱電変換素子２０１と反対側に接合されたベース部材２０４とから主に構成されている。
【０００６】
ベース部材２０４の放熱側熱導体２０３と対向する側に向けて開口した凹部２０５を有し、凹部２０５の底部中央には摺り鉢状部２０６が連設されている。ベース部材２０４の側面から凹部２０５に向けて延びた媒体入口２０７と、摺り鉢状部２０６に向けて延びた媒体出口２０８とが、それぞれ形成されている。図２０に示す如く、媒体入口２０７は凹部２０５の一つの側壁に沿って延びるように形成されている。また図１９に示すように、ベース部材２０４を放熱側熱導体２０３に接合することにより、放熱側熱導体２０３の下面とベース部材２０４の凹部２０５により密閉された媒体供給室２０９が形成される。
【０００７】
熱移動媒体である水２０１は媒体入口２０７より凹部２０５内に噴射され、凹部２０５内を図２０に示すように矢印方向に旋回し、その間に放熱側熱導体２０３から熱を奪い、水２０１の渦流の一部はその中心にある摺り鉢状部２０６から抜き出され、媒体出口２０８から排出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで図１８に示す比較的厚い水冷ジャケット１００の場合、箱体１０１内を流れる水流の放熱側熱導体２０３近傍においては線速が下がり層流に近い状態あるいは層流になった境界層が形成されるため、熱コンダクタンスが低く、放熱効率が悪い。熱コンダクタンスを高くするためには、単位時間当たりの水量を多くする必要があるが、そのために容量の大きなポンプが必要となり、またポンプ駆動のための消費電力が大きくなるという欠点を有している。
【０００９】
また図１９ならびに図２０に示す熱交換装置の場合、前記媒体供給室２０９で乱流が生じるため前記図１８に示す水冷ジャケット１００の場合よりも熱コンダクタンスは高いが、問題がない訳ではない。
【００１０】
すなわち、ベース部材２０４には熱電変換素子２０１とほぼ同じ面積を有する凹部２０５と、その凹部２０５の中央底部に摺り鉢状部２０６が連設されており、それらの空間を水２１０が旋回しながら貫流している。ところで、放熱側熱導体２０３から熱を奪うのは放熱側熱導体２０３の表面と接触する極く一部の水であるのに、前述の空間に流す単位時間当たりの水の量は多く、そのために容量の大きなポンプが必要で、またポンプ駆動のための消費電力が大きく、ランニングコストが高くつく。
【００１１】
さらに、媒体入口２０７より噴出された水２０１は、乱流となって凹部２０５内を旋回し、その後一部の水２０１は摺り鉢状部２０６内に流れ込み、そこから媒体出口２０８を通って排出される経路を辿るため、水流による騒音が発生し、静音性が損なわれるなどの欠点を有している。
【００１２】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、熱コンダクタンスが高く、しかも流す熱移動媒体の量が少なくて済み、そのためコストの低減が図れる熱電変換装置を提供することにある。
【００１３】
【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、熱電変換素子の熱を移動するために例えば水や不凍液などの液状の熱移動媒体を使用する熱電変換装置を対象とするものである。
【００１４】
そして前記熱移動媒体の流通経路で、前記熱電変換素子の全面とほぼ対向しかつ熱電変換素子に近接する位置に例えば０．５〜２ｍｍ程度の液層の薄い流通路を形成し、その液層の薄い流通路の片側に熱移動媒体を分散して液層の薄い流通路に供給する液層の厚い分散部と、その分散部と対向して液層の薄い流通路を通過した熱移動媒体を集める液層の厚い集合部とを有し、
前記液層の薄い流通路と分散部と集合部が、前記熱電変換素子と接する熱導体と、その熱導体と接合する媒体ジャケットから形成され、
その媒体ジャケットに水平方向に延びた熱移動媒体の注入口と排出口が設けられ、
その媒体ジャケットの熱導体と対向する側に開口した凹部を有し、その凹部を形成する底壁が前記熱導体側に向けて突出してギャップ形成部を構成し、
前記熱導体のギャップ形成部と対向する側に熱移動媒体の流れ方向に沿って延びた突条が多数形成され、前記ギャップ形成部に前記突条と対向するように熱移動媒体の流れ方向に沿って延びた溝が多数形成されて、
その媒体ジャケットと熱導体を接合することにより、前記突条が前記溝に挿入されて突条と溝の間に前記液層の薄い流通路が形成され、
その液層の薄い流通路と注入口の間に設けられた分散溝部により分散部が形成され、液層の薄い流通路と排出口の間に設けられた集合溝部により集合部が形成されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は前述のように、０．５〜２ｍｍ程度の液層の薄い流通路を形成することにより、熱移動媒体の境界層ができにくく、淀みがなく、熱移動媒体が高速で通過するから、熱抵抗が少なくなり（熱コンダクタンスが高い）、効率の良い熱の移動が可能となる。
【００１６】
また流す熱移動媒体の量は従来のものに比較して少量であり、しかも液層の薄い流通路の前後に液層の厚い分散部と集合部が形成されているから、熱移動媒体をいち早く分散したり集合したりすることができ、そのため流通抵抗が小さくなるから、ポンプの容量が小さくて済み、消費電力も軽減でき、コストの低減が図れる。
【００１７】
次に本発明の実施の形態を図とともに説明する。図１ないし図３は第１の実施の形態に係る熱電変換装置を説明するための図で、図１は熱電変換装置の断面図、図２は図１Ａ−Ａ線上の断面図、図３は水冷ジャケットの底面図である。
【００１８】
熱電変換装置は図１に示すように、アルミニウムなどからなるブロック状の吸熱側熱導体１と、図示しないＮ型半導体ならびにＰ型半導体を含む熱電変換素子２と、アルミニウムなどからなる板状の放熱側熱導体３と、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂あるいはアルミニウムなどの金属からなる水冷ジャケット４と、吸熱側熱導体１と放熱側熱導体３を連結する合成樹脂の成形体からなる枠体５とから主に構成されている。
【００１９】
前記水冷ジャケット４の放熱側熱導体３側には熱電変換素子２よりも広い面積を有する開口６をもった凹部７が形成され、水冷ジャケット４の左右対称位置には凹部７と連通した注入口８と排出口９とが設けられている。凹部７の底部となる上壁１０には、熱電変換素子２とほぼ同じがそれより若干広い面積を有し、開口６側に向けて突出した平面状のギャップ形成部１１が設けられている。
【００２０】
ギャップ形成部１１と注入口８の間には図２に示すように水１２の流れ方向とほぼ直交する方向に延びた比較的深い分散溝部１３が形成され、注入口８と連通している。また、ギャップ形成部１１と排出口９の間には水１２の流れ方向とほぼ直交する方向に延びた比較的深い集合溝部１４が形成され、排出口９と連通しており、分散溝部１３と集合溝部１４はギャップ形成部１１を間にして対向した位置にある。分散溝部１３と集合溝部１４の深さは後述する０．５〜２ｍｍ程度のギャップＧに対して例えば４〜６ｍｍ程度が適当で、その幅は図３に示すようにギャップ形成部１１の幅と同寸かあるいはそれより広くなっている（本実施の形態では同寸になっている）。
【００２１】
図１に示すように水冷ジャケット４を放熱側熱導体３に例えば接着剤あるいは（および）Ｏリングを介して液密に接合することにより、前記ギャップ形成部１１が放熱側熱導体３に接近して０．５〜２ｍｍ程度の極めて狭いフラットなギャップＧが形成され、このギャップＧは放熱側熱導体３を介して熱電変換素子２と対向している。
【００２２】
水冷ジャケット４の注入口８から水１２を注入すると、水１２は図２に示すように分散溝部１３で素早く分散して、放熱側熱導体３とギャップ形成部１１の間の狭いギャップＧを高速で通過し、その間に放熱側熱導体３の表面と接触して熱を奪い、集合溝部１４で集められて排出口９から排出される。
【００２３】
図１においてギャップ形成部１１の分散溝部１３と対向する段部に傾斜または丸みを付けて、水１２をギャップＧ側にスムーズに流すこともできる。
【００２４】
図４ないし図６は第２の実施の形態を説明するための図で、図４はこの実施の形態に使用する放熱側熱導体の平面図、図５はその放熱側熱導体の側面図、図６はその放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。
【００２５】
この実施の形態の場合、放熱側熱導体３の水冷ジャケット４と対向する表面に、水１２の流れ方向に沿って延びた突条１５が多数形成されており、この突条１５の形成領域は熱電変換素子２の面積とほぼ一致している。図６に示すように放熱側熱導体３と水冷ジャケット４を接合することにより、ギャップ形成部１１と各突条１５との間に狭いギヤップＧが形成される。
【００２６】
図７は、第３の実施の形態を説明するための放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。第２の実施の形態と相違する点は、水冷ジャケット４のギャップ形成部１１に放熱側熱導体３の突条１５と対向するように水１２の流れ方向に沿って延びた溝１６が多数形成され、突条１５が溝１６に挿入されている点である。
【００２７】
図８ないし図１１は第４の実施の形態を説明するための図で、図８はこの実施の形態に係る熱電変換装置の断面図、図９は水冷ジャケットの底面図、図１０はその水冷ジャケットの正面図、図１１は図９Ｂ−Ｂ線上の断面図である。
【００２８】
この実施の形態の場合、図９ならびに図１０に示すように注入口８と排出口９が水冷ジャケット４の手前側に設けられ、この注入口８と排出口９の延長線上に分散溝部１３と集合溝部１４が形成されている。そして前記実施の形態と同様に、分散溝部１３と集合溝部１４の間にギヤップ形成部１１が設けられ、図８に示すように放熱側熱導体３と水冷ジャケット４を接合することにより、放熱側熱導体３とギヤップ形成部１１の間に狭いフラットなギヤップＧが形成される。
【００２９】
図１２は第５の実施の形態を説明するための放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。この実施の形態の場合、放熱側熱導体３と水冷ジャケット４のギヤップ形成部１１にそれぞれ波形の凹凸部１７ａ，１７ｂが設けられ、放熱側熱導体３と水冷ジャケット４の間に波形の狭いギヤップＧが形成される。水１２はこの波形のギヤップＧを順次乗り越えるようにして通過し、その間に熱の授受がなされる。
【００３０】
図１３は、第６の実施の形態を説明するための放熱側熱導体の一部斜視図である。この実施の形態の場合、放熱側熱導体３の水冷ジャケット４と対向する面に柱状、方形、半球状あるいは他の形状の突出部１８が多数形成されている。なお、水冷ジャケット４の方に前記突出部１８がギヤップＧを介して挿入される凹部を形成することもできる。
【００３１】
図１４は、第７の実施の形態を説明するための放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。この実施の形態の場合、放熱側熱導体３の水冷ジャケット４と対向する面に半球状、溝状あるいは他の形状の窪み１９が多数形成されている。この実施の形態の場合、放熱側熱導体３と水冷ジャケット４の間を通過する水１２は窪み１９の所で少し旋回しながら流通する。
【００３２】
図４（図５）、図７、図１２〜図１４に示す実施の形態の場合は伝熱面積が広く確保でき、熱電変換効率を高めることができる。
【００３３】
図２１ならびに図２２は、第８の実施の形態を説明するための熱電変換素子と水冷ジャケットの断面図ならびに斜視図である。この実施の形態の場合、水冷ジャケット７０全体がアルミニウムなどの熱伝導性の良好な金属から構成され、水冷ジャケット７０の左右対称位置にはパイプ状のものから形成された流通断面積の大きい分散溝部７１と集合溝部７２が設けられ、分散溝部７１と集合溝部７２の間は０．５〜２ｍｍ程度の極めて狭いフラットなギャツプＧを介して２枚の平行板７３ａ，７３ｂで接続されている。
【００３４】
一方の平行板７３ａの外表面には直接熱電変換素子２が密着しており、この平行板７３ａは放熱側熱導体を兼ねている。分散溝部７１と集合溝部７２の手前側に水１２の注入管７４と排出管７５が接続され、分散溝部７１と集合溝部７２の奥側は閉塞されている。
【００３５】
水冷ジャケット７０の注入管７４から水１２を注入すると、水１２は分散溝部７１で素早く奥側まで流れて分散し、全面的に平行板７３ａ，７３ｂの間のギャップＧを高速で通過し、その間に熱電変換素子２の熱を奪い、集合溝部７２で集められて排出管７５から排出される。
【００３６】
本実施の形態では水冷ジャケット７０の全体を金属で構成したが、熱電変換素子２と密着する平行板７３ａ（フィン付きまたはフィンなし）は金属で構成し、他の部分は合成樹脂で例えばインサート成形などにより一体に成形することもできる。
【００３７】
図２３は第９の実施の形態を説明するための熱電変換素子と水冷ジャケットの斜視図である。この実施の形態で第８の実施の形態と相違する点は、排出管７５の取付け位置が集合溝部７２の奥側になった点である。従ってこの実施の形態では注入管７４と排出管７５が水冷ジャケット７０のほぼ対角線上に配置された形になっている。
【００３８】
また同図は変形例も示しており、その第１変形例は、破線で示すように注入管７４ａを分散溝部７１の長手方向と直交する方向でかつ分散溝部７１の手前側に水平に接続し、排出管７５ａを排出管７５の長手方向と直交する方向でかつ排出管７５の奥側に水平に接続している。
【００３９】
第２変形例は、一点鎖線で示すように注入管７４ｂを分散溝部７１の長手方向と直交する方向でかつ分散溝部７１のほぼ中央部に水平に接続し、排出管７５ｂを排出管７５の長手方向と直交する方向でかつ排出管７５のほぼ中央部に水平に接続している。
【００４０】
第３変形例は、二点鎖線で示すように注入管７４ｃを分散溝部７１の長手方向と直交する方向でかつ分散溝部７１のほぼ中央部に垂直に接続し、排出管７５ｃを排出管７５の長手方向と直交する方向でかつ排出管７５のほぼ中央部に垂直に接続している。このように注入管７４ならびに排出管７５は、分散溝部７１ならびに排出管７５に対して色々な位置ならびに角度で取付け可能である。
【００４１】
前述した第８ならびに第９の実施の形成において、熱電変換素子２と接触する平行板７３ａの内面に図４ならびに図５に示すように水１２の流れ方向に沿って多数の突条を設けて、伝熱面積を増大することも可能である。
【００４２】
図１５は、本発明の実施の形態に係る熱電変換装置を用いた電子冷蔵庫の断面図である。この例では、四隅にキャスターの付いたワゴン（図示せず）の上部に搭載された保冷ピット３１と、中間部に搭載された冷蔵庫３２と、下部に取り付けられた放熱ラジェータ３３とから主に構成されている。
【００４３】
保冷ピット３１は、上方が開口した箱型の断熱容器３４を有し、その開口を開閉するスライド天板３５が開口部に取付けられている。断熱容器３４の内面に密着するように箱型の第１吸熱側熱導体３６が配置され、第１吸熱側熱導体３６の底部の中央裏側にはブロック状の第２吸熱側熱導体３７が複数個配置されている。各第２吸熱側熱導体３７の下面には熱電変換素子３８を介して水冷ジャケット３９が密着している。
【００４４】
冷蔵庫３２は、側面が開口した箱型の断熱容器４０を有し、その開口を開閉するように断熱ドア４１が設けられている。断熱容器４１の内面に密着するように箱型の第１吸熱側熱導体４２が配置され、第１吸熱側熱導体４２の奥の底部にはフイン付きブロック状の第２吸熱側熱導体４３が複数個配置されている。各第２吸熱側熱導体４３の後面には熱電変換素子４４を介して水冷ジャケット４５が密着している。前記吸熱側熱導体３７，４３、熱電変換素子３８，４４ならびに水冷ジャケット３９，４５は、図１ないし図１４または図２１ないし図２３に示すいずれかの構造が採用される。
【００４５】
断熱容器４０の後方に、各熱電変換素子３８，４４を駆動するためのコントローラを含む直流電源（１次電池または２次電池）４７と、各水冷ジャケット３９，４５に熱移動媒体である水を送り込むためのポンプ４８が設置されている。
【００４６】
放熱ラジェータ３３には放熱フィン４９と放熱ファン５０とが設けられ、各水冷ジャケット３９，４５から送られてきた水を送風５２により強制的に冷却している。図示していないが各水冷ジャケット３９，４５とポンプ４８と放熱ラジェータ３３は、フレキシブルなホースによって水が循環できるように接続されている。図示していないが、水の循環経路の途中に熱移動媒体用のリザーブタンクやアキュムレータを設けることもできる。
【００４７】
本実施の形態の場合、前記保冷ピット３１の容量は１６リッターで、室温が２５℃の際に庫内温度は−６℃に保持でき、一方、冷蔵庫３２の容量は３０リッターで、室温が２５℃の際に庫内温度は３℃に保持できるように、各熱電変換素子３８，４４に供給する電力を調整して、保冷ピット３１と冷蔵庫３２が個別に温度制御できるように構成されている。
【００４８】
最近、マンションなどの集合住宅に保管用ボックス装置を設置し、宅配業者が受取人宅に訪れて不在のとき、荷物を保管用ボックス装置に預けるとともに、伝票を受取人宅の郵便受けなどに投入し、受取人が帰宅してその伝票から不在のときに荷物が配達されたことを知り、保管用ボックス装置内の荷物を受け取るシステムが開発されている。
【００４９】
図１６および図１７は、本発明の実施の形態に係る熱電変換装置を用いた保管用ボックス装置の正面図および側面図である。
【００５０】
保管用ボックス装置６１は、多数の収納ユニット６２と、１つの操作制御ユニット６３を積載した集合体から主に構成されている。収納ユニット６２のうち、例えば図１６に向かって左側の縦列は断熱層によって内張りされた冷蔵・冷凍機能を有する収納ユニット６２ａ〜６２ｄで、そのうち下から１段目と２段目の収納ユニット６２ａ，６２ｂは冷凍保存と冷蔵保存の切り替えが可能で、下から３段目と５段目の収納ユニット６２ｃ，６２ｄは冷蔵保存が可能なユニットになっている。これら収納ユニット６２ａ〜６２ｄは、通電しなければ常温の収納ユニットとして使用できる。
【００５１】
図１７に示すように収納ユニット６２ａ〜６２ｄには熱電変換装置６４がそれぞれ内蔵されており、各熱電変換装置６４は配水管６５で接続され、その途中に放熱ラジェータ６６と循環ポンプ６７が接続され、放熱ラジェータ６６の近傍に送風ファン６８が付設されている。この実施の形態では複数個の熱電変換装置６４に対して１個の放熱ラジェータ６６を設けたが、各熱電変換装置６４に対してそれぞれ個別に放熱ラジェータを設けることもできる。
【００５２】
図示していないが前記熱電変換装置６４は、吸熱側熱導体、熱電変換素子ならびに水冷ジャケットを有し、図１ないし図１４または図２１ないし図２３に示すいずれかの構造が採用される。
【００５３】
前記操作制御ユニット６３は図示していないが、受領確認書などを発行するタイマー付きプリンタ、操作手順などを指示する音声出力装置ならびにディスプレイ、ＩＣカードや磁気カードなどのカードリーダーライタ、テンキー、冷蔵保存と冷凍保存の選択キー、モデムなどが内蔵、設置されている。
【００５４】
各収納ユニット６２はオートロック方式になっており、操作制御ユニット６３のキーを操作することにより、ロック解除ができるようになっている。収納ユニット６２ａ〜６２ｄには、冷蔵保存中または冷凍保存中の表示が個別になされる。
【００５５】
前述の実施の形態では熱移動媒体として水を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば不凍液などの他の液状媒体を使用することも可能である。
【００５６】
前述の実施の形態では放熱の場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、吸熱側にも適用可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は前述のように、０．５〜２ｍｍ程度の液層の薄い流通路を形成することにより、熱移動媒体の境界層ができにくく、淀みがなく、熱移動媒体が高速で通過するから、熱抵抗が少なくなり（熱コンダクタンスが高い）、効率の良い熱の移動が可能となる。
【００５８】
また流す熱移動媒体の量は従来のものに比較して少量であり、しかも液層の薄い流通路の前後に液層の厚い分散部と集合部が形成されているから、熱移動媒体をいち早く分散したり集合したりすることができ、そのため流通抵抗が小さくなるから、ポンプの容量が小さくて済み、消費電力も軽減でき、コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る熱電変換装置の断面図である。
【図２】図１Ａ−Ａ線上の断面図である。
【図３】その熱電変換装置に用いる水冷ジャケットの底面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る熱電変換装置に用いる放熱側熱導体の平面図である。
【図５】その放熱側熱導体の側面図である。
【図６】その熱電変換装置における放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る熱電変換装置における放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る熱電変換装置の断面図である。
【図９】その熱電変換装置に用いる水冷ジャケットの底面図である。
【図１０】その水冷ジャケットの正面図である。
【図１１】図９Ｂ−Ｂ線上の断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る熱電変換装置における放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態に係る熱電変換装置に用いる放熱側熱導体の一部斜視図である。
【図１４】本発明の第７の実施の形態に係る熱電変換装置における放熱側熱導体と水冷ジャケットの一部断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る熱電変換装置を用いた電子冷蔵庫の概略構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る熱電変換装置を用いた保管用ボックス装置の正面図である。
【図１７】その保管用ボックス装置の側面図である。
【図１８】従来の水冷ジャケットの斜視図である。
【図１９】従来提案された熱交換装置の断面図である。
【図２０】その熱交換装置に用いられるベース部材の平面図である。
【図２１】本発明の第８の実施の形態を説明するための熱電変換素子と水冷ジャケットの断面図である。
【図２２】その実施の形態の熱電変換素子と水冷ジャケットの斜視図である。
【図２３】本発明の第９の実施の形態を説明するための熱電変換素子と水冷ジャケットの斜視図である。
【符号の説明】
１ 吸熱側熱導体
２ 熱電変換素子
３ 放熱側熱導体
４ 水冷ジャケット
６ 開口
７ 凹部
８ 注入口
９ 排出口
１０ 上壁
１１ ギヤップ形成部
１２ 水
１３ 分散溝部
１４ 集合溝部
１５ 突条
１６ 溝
１７ａ，１７ｂ 凹凸部
１８ 突出部
１９ 窪み
３１ 保冷ピット
３２ 冷蔵庫
３３ 放熱ラジェータ
３６，４２ 第１吸熱側熱導体
３７，４３ 第２吸熱側熱導体
３８，４４ 熱電変換素子
３９，４５ 水冷ジャケット
６１ 保管用ボックス装置
６２ａ〜６２ｄ 収納ユニット
６４ 熱電変換装置
６５ 配水管
７０ 水冷ジャケット
７１ 分散溝部
７２ 集合溝部
７３ａ，７３ｂ 平行板
７４，７４ａ〜７４ｃ 注入管
７５，７５ａ〜７５ｃ 排出管
Ｇ ギャップ
Claims (1)
- 熱電変換素子の熱を移動するために液状の熱移動媒体を使用する熱電変換装置において、
その熱移動媒体の流通経路で、前記熱電変換素子の全面とほぼ対向しかつ熱電変換素子に近接する位置に液層の薄い流通路を形成し、その液層の薄い流通路の片側に熱移動媒体を分散して液層の薄い流通路に供給する液層の厚い分散部と、その分散部と対向して液層の薄い流通路を通過した熱移動媒体を集める液層の厚い集合部とを有し、
前記液層の薄い流通路と分散部と集合部が、前記熱電変換素子と接する熱導体と、その熱導体と接合する媒体ジャケットから形成され、
その媒体ジャケットに水平方向に延びた熱移動媒体の注入口と排出口が設けられ、
その媒体ジャケットの熱導体と対向する側に開口した凹部を有し、その凹部を形成する底壁が前記熱導体側に向けて突出してギャップ形成部を構成し、
前記熱導体のギャップ形成部と対向する側に熱移動媒体の流れ方向に沿って延びた突条が多数形成され、前記ギャップ形成部に前記突条と対向するように熱移動媒体の流れ方向に沿って延びた溝が多数形成されて、
その媒体ジャケットと熱導体を接合することにより、前記突条が前記溝に挿入されて突条と溝の間に前記液層の薄い流通路が形成され、
その液層の薄い流通路と注入口の間に設けられた分散溝部により分散部が形成され、液層の薄い流通路と排出口の間に設けられた集合溝部により集合部が形成されることを特徴とする熱電変換装置。
Priority Applications (1)
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