JPH02141324A - 車両用冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱電素子を使用した車両用冷蔵庫に関する。

［従来の技術］ 従来より、熱電素子の吸熱作用を利用した車両用冷蔵庫
がある。

−ｍに、熱電素子を使用した車両用冷蔵庫は、熱電素子
の吸熱側に冷却用熱交換器を接触して設けるとともに、
熱電素子の放熱側に放熱用熱交換器を接触して設け、熱
電素子の吸熱作用によって冷却された冷却用熱交換器を
介して庫内を冷却するとともに、放熱側より放出された
熱を放熱用熱交換器を介して庫外に排出するものである
。

なお、熱電素子の放熱側では、放熱側温度を低下させて
、熱電素子の冷却能力を向上させるため、放熱用熱交換
器に対して、ファンによる送風を行っている。

［発明が解決しようとする課題１ しかるに、ファンによる送風では、車室内空気を供給す
るため、熱電素子の放熱側温度を大きく下げることがで
きず、従って、素子の吸熱側と放熱側との温度差を小さ
くすることができない。

その結果、熱電素子の素子効率を向」・、させて冷凍能
力を大きくすることができなかった。

また、ファンの送風によって、熱電素子から放出された
熱が、直接、車室内に排出されるため、車両乗員に与え
るフィーリング面での冷房効果を減少させる課題も有し
ていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、熱電素子による冷凍能力を向」ユさせた車両用冷蔵
庫を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、外部の熱を断熱し
て設けられた断熱庫と、前記断熱庫内に設けられた熱電
素子と、一方の端部が前記熱電素子の放熱側と熱的に接
続して設けられるとともに、他方の端部が車両用空気調
和装置の低温部に導かれたヒートパイプとを具備したこ
とを技術的手段として採用する。

［作用および発明の効果］ 上記構成よりなる本発明は、熱電素子への通電によって
、ｌ１Ｉｉ熱庫内が冷却されるとともに、熱電素子から
放出された熱が、ヒートパイプによっ゛Ｃ５車両用空気
調和装置の低温部（例えば、空調ダクト内の冷媒蒸発器
の下流）に排出される。

従って、車両用空気調和装置を作動させて冷房運転を行
った場合には、ヒートパイプの他方の端部が、車室内温
度と比較して低温部に導かれているため、ヒートパイプ
による熱の輸送量を増大さぜることができるに の結果、熱電素子の放熱側温度を低下させて、熱電素子
の放熱側と吸熱側との温度運を小さくし、熱電素子の素
子効率を向」ユさせることにより、熱電素子の冷凍能力
を増大さぜることができる。

また、熱電素子から放出される熱を、直接、車室内に排
出することなく、ヒートパイプによって、車両用空気調
和装置の低温部に輸送するため、車両乗員に与えるフィ
ーリング面での冷房効果の減少を防止することができる
。

し実施例］ 次に、本発明の車両用冷蔵庫を図面に示す一実施例に基
づき、ＪＡ明する。

第１図は車両用冷蔵庫の斜視図、第４図は車両用冷蔵庫
の全体構成図である。

本実施例の車両用冷蔵庫は、コンソウルボックス１のシ
フトレバ−２より前方部分に形成された断熱庫３と、該
断熱庫３内を冷却するための２５０対の熱電素子４およ
び冷却用熱交換器５と、各熱電素子４から放出された熱
を断熱庫３外に輸送して排出するビートバイブロとから
構成されている。

断熱庫３は、缶ジユース５本を収容できるだけの内容積
を有し、ＩＦ１面（シフトレバ−２側）には、断熱庫３
を開開するためのドア３ａが設けられている。

熱電素子４は、第２図に示すように、１対のＰ型半導体
４ａとＮ型半導体４ｂの両端面に銅板４Ｃを接合して構
成された周知のもので、２５０対の熱電素子４は、吸熱
側および放熱側の各銅板４Ｃの外面に、それぞれアルミ
ナ基板１．８が接合されて・一体に構成されている。

冷却用熱交換器５は、熱伝導性の良いアルミニウム製の
多数のフィンから構成され、熱電素子４の吸熱側に接合
したアルミナ基板７と接触し゛（、断熱庫３内の奥部」
一方に取り付けられている。

冷却用熱交換器５の上部には、２００ｇの水を封入した
蓄冷バック９が、冷却用熱交換器５の上面と断熱庫３の
内壁との間に挟み込まれるようにして配設されている。

この蓄冷バック９は、内部の水を氷結させることによっ
て、熱電素子４への通電を停止して断熱庫３内の冷却を
停止した後でも、しばらくの間は、断熱庫３内を低温に
維持させるためのものである（例えば、炎天下に駐車し
た場合でも、２時間程、断熱庫３内を１０℃以下に保つ
ことができる）。

ヒートバイブロは、アルミニウム製のグループ管を使用
し、内部にＲ１２冷媒が封入されたボトムヒートタイプ
である。ヒートバイブロの一方の端部（第１図下側）は
、第２図に示すように、アルミニウムの平板１０にろう
付けされ、そのアルミニウムの平板１０が、熱電素子４
を挟んで、ボルト１１により冷却用熱交換器５に固定さ
れている。従って、アルミニウムの平板１０は、熱電素
子４の放熱側に接合したアルミナ基板８と接触し′Ｃ設
けられている。

なお、本実施例では、ボルト１１からの熱損失を小さく
するため、ステンレス製のボルト１１および樹脂製のワ
ッシャ１２を使用している。

ヒートバイブロの他方の端部は、断熱庫３より上部位置
に配設された重両用空気ＩＩ和装置の空調ダクト１３内
において、冷凍サイクルのエバポレータ１４より下流の
低温部である冷風通路に導かれＣいる（第４図参照）。

なお、車両用空気調和装置は、第４図に示すように、空
調ダシ１−１３内に、上記したエバポレータ１４と、エ
ンジン冷却水を熱源とするヒータコア１５とを配設して
、ブロワ１６の送風により車室内に空調空気を併給する
周知のものである。従って、本実施例では、ヒートバイ
ブロの他方の端部は、ヒータコア１５より上流で、エバ
ポレータ１４の近傍に導かれている。

空調ダクト１３内に導かれたし一ドパイブ６の他方のな
、１部には、外周にアルミニウム製の放熱用フィン６ａ
が収り付けられている。

このヒートバイブロは、放熱用フィン６ａの近傍を、第
３図に示すように２分割された対象形の取１寸カバー１
１によって挟み込み、タップポル締め付けた後、取付カ
バー１７を空調ダクト１３の壁面にタップボルト１って
固定することによって、空調ダクト１３に取り付けられ
る。

断熱庫３外および空調ダクト１３外である断熱庫３がら
空調ダクト１３に至るヒートバイブロの外周には、断熱
材２０が巻き付けである。

ヒートバイブロ内の冷媒は、吸熱部となる一方の端部側
では、熱電素子４への通電によって放熱側のアルミナ基
板８が加熱されることにより、アルミニウムの平板１０
を介して、加熱・蒸発される。

また、放熱部となる他方の端部側では、空調ダクト１３
内を通過する冷風によって冷却され、凝縮液化する。

このように、ヒートバイブロ内の冷媒が、熱電素子４で
放出された熱を空調ダクト１３内の低温部に輸送して排
出する作動を繰り返すため、熱電素子４の放熱側温度を
低下させることができる。

この結果、２５０対の熱電素″ｊ！−４の放熱側と吸熱
側との温度差が小さくなることがら、素子効率が向上し
、ｐ！！．型素子４の冷凍能力を向上させることができ
る。

ここで、熱電素子４の放熱側と吸熱側との温度差が小さ
くなることによる熱電素子４の冷凍能力の向上について
説明する。

本実施例では、ピー１〜パイ１Ｇの他方の端部が、空調
ダクト１３内のエバポレータ１４下流に置かれているた
め、冷房運転を行った時には、ヒートバイブロの他方の
端部が、例えば、約５℃の冷風によって冷却される。従
って、放熱用フィン６ａの効率を考慮しても、熱電素子
４の放熱側温度は約１０℃となり、蓄冷が必要な吸熱側
温度を約−５℃とした場合の素子両端での温度差は約１
５℃となる。

一方、ビートバイブロを使用しない場合には、車室内温
度を約２５℃とすれば、熱電素子４の放熱（則温度は約
３０°Ｃ、吸熱側温度はーら℃で、素子両端の温度差は
約３５°Ｃとなる。

このように温度差が異なる場合の、所定の冷凍能力を得
るために必要な放熱量、熱電素子４の冷凍能力、および
消費電力の比較を、第５図ないし第７図に示す。

なお、図中、素子両端での温度差が１５°Ｃの場合の値
をＡ点で示し、素子両端での温度差・が３５°Ｃの場合
の値をＢ点で示す。

また、蓄冷パック９内の水を約１時間で氷結させるため
には、ｌｌｙｉ熱庫３の熱ロスを含めζ、約３３ｋｃａ
ｌ／ｈの冷凍能力が必要となる。

第５図では、冷凍能力３３ｋｃａ　ｌ　／ｈを得るのに
必要な放熱量が、素子両端での温度差．が１５℃の場合
には、約７６ｋＣａｌ／ｈであり、素子両端での温度差
が３５℃の場合には、約１０３ｋｃａｌ／ｈであること
を示している。

第６図では、素子両端での温度差が１５°Ｃの時に、３
３ｋＣａｌハ）の冷凍能力を得ることができた場合に、
素子両端での温度差が３５°Ｃの時には、２０ｋｃａｌ
／ｈの冷凍能力しか得られないことを示している。

第７図は、素子両端での温度差が１５℃の場合に、３３
ｋｃａｌ／ｈの冷凍能力を得るために消費する電力と、
素子両端での温度差が３５℃の場合に、２０ｋｃａｌ／
ｈの冷凍能力を得るために消費する電力とを示すもので
、温度差が１５°Ｃの場合には、約５２ワットの消費電
力となり、温度差が３５℃の場合には、約５０ワツトの
消費電力となる。従って、温度差が３５℃の場合に、３
３ｋｃａｌ／ｈの冷凍能力を得ようとすると、約８３ワ
ツトの消費電力となる。

上述したように、消費電力がほぼ同じでも、素子両端で
の温度差が小さいと、温度差が大きい場合に比べて、大
きな冷凍能力を得ることができる。

断熱庫３の前面の運転席寄りには、手動により、熱電素
子４への０Ｎ−ＯＦＦを行うための冷蔵スイッチ２１が
設けられ、冷蔵スイッチ２１の」一部には、上記した蓄
冷バック９内の水が氷結して、蓄冷完了を示すためのラ
ンプ２２が設けられている。

冷蔵スイッチ２１は、第４図に示すように、車載バッテ
リ２３を電源として、空調スイッチ２４がＯＮされた場
合にのみ熱電素子４への通電が可能となり、ランプ２２
は、冷蔵スイッチ２１をＯＮシた後、蓄冷バック９の表
面に熱的に装着されたサーマルリードスイッチ２５がＯ
Ｎすることによって点灯する。

サーマルリードスイッチ２５は、蓄冷パック９の冷却用
熱交１１Ａ８５と接触する面と反対側の面の温度に応じ
て作動し、本実施例では、蓄冷パック９内の水が氷結し
た際の蓄冷パック９の表面温度である一２℃で閑じ、０
℃で開くように設定しである。なお、第４図において、
番号２６は、キースイッチを示す。

次に、上記した車両用冷蔵庫の作動について説明する。

空調スイッチ２４をＯＮシた後、冷蔵スイッチ２１をＯ
Ｎして熱電素子４への通電を行い、断熱庫３内の冷却を
開始する。

断熱庫３内の冷却に応じて熱電素子４の放熱側より放出
される熱が、アルミニウムの平板１０を介してヒートバ
イブロ内の冷媒に伝達され、冷媒を加熱・蒸発させる。

蒸発した冷媒は、ヒーＩ・バイブロ内を上昇して、ヒー
トバイブロの他方の端部に至る。

このヒートバイブロの他方の端部は、エバポレータ１４
で冷却された冷風の流通路に導かれているため、熱電素
子４の熱を吸収して蒸発した冷媒は、空調ダクト１３内
に熱を放出して凝縮液化する。

液化した冷媒は、自重によりヒートバイブロの一方の端
部に落下し、再び、」−記１ヤ用を繰り返し、熱の輸送
を行う。

これにより、熱電素子４の放熱側での温度が低下して、
熱電素子４の吸熱側と放熱側との温度差が小さくなるた
め、上述したように、熱電素子４の冷凍能力が向上する
。

一方、断熱庫３内の冷却とともに、冷却用熱交換器５と
接触して設けられた蓄冷パック９が冷却され、蓄冷バッ
ク９の冷却用熱交換器５側より内部の水が氷結し始め、
約１時間で氷結が完了する。

この結果、蓄冷パック９の表面温度が一２゛Ｃまで低下
し、サーマルリードスイッチ２５がＯＮすることによっ
てランプ２２が点灯し、蓄冷バック９の蓄冷完了を使用
者に知らせる。

蓄冷バック９の蓄冷完了により、冷蔵スイッチ２１を０
「［シても、しばらくの間、断熱庫３内を低温に維持す
ることができる。

本実施例において、ヒートバイブロは、ボトムヒートタ
イプを使用しているため、熱の流れ方向が一方通行とな
る。このため、外部からし−トバイグ６を伝わって、断
熱庫３内に熱が侵入するようなことがなく、また、ヒー
トバイブロ自体が断熱されていることから、ヒートバイ
ブロの熱伝導ロスは極め”Ｃ小さい。

このように、本実施例では、熱電素子４で放出された熱
を、ヒートバイブロで輸送し°Ｃ空調ダクト１３内の低
温部に排出するため、熱電素子４の放熱側と吸熱側との
温度差を従来より小さくすることができ、熱電素子４の
冷凍性能を大幅に向」−させることができる。

また、小型で小径のし−トバイブ６を用いることにより
、排熱処理の際のレイアウト性を向」、させることがで
き、本発明の車両用冷蔵庫を、スペースに余裕の少ない
車にも採用することができる。

さらに、ヒートバイブロで輸送した熱が、直接車室内に
排出されないため、車両乗員に与えるフィーリング面で
の冷房効果を減少させることがない。

本発明の第２実施例を第８図に示す。

第１実施例では、ヒートバイブロの他方の端部を、空調
ダクト１３内の冷風が通過する低温部に導いたが、本実
施例では、第８図に示すように、直接、エバポレータ１
４に接触させたものである。

この場合、放熱部となるヒートバイブロの他方の端部を
、ケースカバー２７でエバポレータ１４に押さえ付け、
そのケースカバー２７を、タップボルト２８で空調ダク
ト１３の壁面に締め付は固定する。

（変形例） 上記した実施例では、ボトムヒートタイプのし−トパイ
プ６を使用したが、空調ダクト１３が断熱庫３より下部
位置に配設されている場合には、断熱庫３内のみボトム
ヒートタイプのし一ドパイブを使用し、断熱庫３から空
調ダクト１３に至る部分には、ウィック中を作動液が移
動する通常のヒートパイプであってもよい、あるいは、
断熱庫３と空調ダクト１３との間に、熱の一方向性を確
保するため、一部分のみウィックを有しない折り返し部
分を設けたビートパイプでもよい。

冷蔵スイッチ２１を手動により操作する例を示したが、
＠熱庫３内の温度を検知する温度センサを設け、その温
度センサの出力に応じて、熱電素子４への通電を制御す
るようにしてもよい。

車両用空気調和装置の低温部として空調ダクト１３内を
示したが、冷媒圧縮機の入口近傍の冷媒配管のように、
空調ダクト１３内以外でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の第１実施例を示すもので
、第１図は本発明の車両用冷蔵庫の斜視図、第２図はヒ
ートパイプ、熱電素子、および冷却用熱交換器の組付状
態図、第３図はヒートバイブの空調ダクトへの組み付け
を示す組付説明図、第４図は車両用冷蔵庫の全体構成図
、第５図は熱電素子の必要放熱量の比較図、第６図は熱
電素子の冷凍能力の比較図、第７図は熱電素子の消費電
力の比較図、第８図は本発明の第２実施例を示すもので
、ヒートパイプのエバポレータへの組み付けを示す組付
状態図である。 図中 ３・・・断熱庫　　　　　４・・・熱電素子６・・・ヒ
ートバイブプ １３・・・空調ダクト 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）外部の熱を断熱して設けられた断熱庫と、（
   ｂ）前記断熱庫に設けられた熱電素子と、（ｃ）一方の
   端部が前記熱電素子の放熱側と熱的に接続して設けられ
   るとともに、他方の端部が車両用空気調和装置の低温部
   に導かれたヒートパイプと を具備した車両用冷蔵庫。