JPH0835756A - 冷蔵庫の内容器用板材とこれを用いた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱源付近の熱エネルギーを内容器全体にスム
ーズに伝達して冷却性能が向上する。また内容器からの
外部への熱エネルギーが逃げないように断熱して内容器
の外側に断熱材をなくしたり少なくしたりする。 【構成】 間隔を隔てて対向するように配置した内板１
と外板２との間に仕切板３を配置すると共に内板１や外
板２と仕切板３とを接合して内板１と仕切板３との間及
び外板２と仕切板３との間に夫々熱輸送媒体としての作
動流体が流れる作動流体管路４と真空にして断熱する真
空管路５を交互に形成する。上記のように形成した内容
器用板材４を容器形状に成形して内容器を形成し、作動
流体管路に作動流体を封入して内容器全体をヒートパネ
ル構造にし、真空管路を真空にて断熱をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、飲料や食料品など収納
物を冷蔵する電子冷却式冷蔵庫（収納物の温蔵をする電
子加熱式温蔵庫も含む）において、収納物を入れるのに
用いる内容器を形成するための内容器用板材と、この内
容器用板材を用いて形成した電子冷却冷蔵庫の構造に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に逆カルノーサイクルのような冷凍
サイクル原理に基づく冷却装置では、コンプレッサーを
使用して冷媒を循環するもので、冷却能力は十分有して
いるが、本体重量が大きくて携帯等に適していない。ま
た騒音振動もあり、またフロン等の冷媒を使用している
ので連結部の破損等で容易に外に漏れて環境に対する悪
影響も考慮しなければならない。

【０００３】またペルチェ原理を利用する冷却サイクル
を利用した場合、コンプレッサーが不要になり、小型軽
量且つ騒音や振動の少ない冷却装置が実現できるので携
帯用商品に実用化されて一般に使用されている。ペルチ
ェ素子を用いて冷却する冷蔵装置としては実開昭６１−
１５７４３３号公報、実開昭６１−１５７４３５号公
報、実開昭６３−１９８９７８号公報、特開平５−２６
４１５２号公報等に開示されるものがあり、これらは収
納物を収納する内容器を熱伝導性のよい金属にて形成
し、ペルチェ素子を内容器の一部に接触させて内容器の
一部を冷却し、内容器の熱伝導で内容器全体を冷却して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、金属の熱伝
導だけで熱エネルギーを伝達すると、熱抵抗が発生し、
ペルチェ素子を用いた従来の冷蔵装置では内容器全体に
十分冷熱が伝わらず、十分な冷却能力を発揮できないと
いう問題があった。また熱伝導性のよい金属にて内容器
を形成すると、内容器から外部に放熱しやすくなり、内
容器の外側に多量の断熱材を要するという問題があっ
た。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、本発明の目的とするところは熱源付近の熱エ
ネルギーが内容器全体にスムーズに伝達されて冷却性能
が向上し、また内容器からの外部への熱エネルギーが逃
げないように断熱できて内容器の外側の断熱材をなくし
たり少なくしたりできる冷蔵庫の内容器用板材とそれを
用いた冷蔵庫を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明冷蔵庫の内容器用板材Ａは、内板１と外板２と管
路を形成する仕切板３とからなり、間隔を隔てて対向す
るように配置した内板１と外板２との間に仕切板３を配
置すると共に内板１や外板２と仕切板３とを接合して内
板１と仕切板３との間及び外板２と仕切板３との間に夫
々熱輸送媒体としての作動流体が流れる作動流体管路４
と真空にして断熱する真空管路５を交互に形成して成る
ことを特徴とする。

【０００７】また仕切板３は内板１側の接触面積が大
で、外板２側の接触面積が小になるようにしたことを特
徴とすることも好ましい。また本発明の冷蔵庫Ｂは、上
記内容器用板材Ａを折曲成形して内容器６を形成し、こ
の内容器６に冷却装置を取り付けて成ることを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、内容器用板材Ａを折曲成形
することにより、適宜形状の内容器６を形成できる。こ
の内容器６は冷蔵庫本体７内に組み込み、内容器６にペ
ルチェ素子８のような冷却装置を取り付けて内容器６に
収納した収納物を冷却するようにできる。

【０００９】内容器用板材Ａの作動流体管路４に熱輸送
媒体としての作動流体を封入することにより、内容器用
板材Ａ全体をヒートパネル（ピートパイプ）として作用
させることができ、冷却装置としてのペルチェ素子８の
吸熱部より内容器６の一部が冷却されるが、作動流体の
凝縮熱によって内容器６全体にはりめぐらされた作動流
体管路４により内容器６全体が略均一に冷却される。と
ころで、熱伝導性のよい金属板を絞り加工したりして形
成した単なる金属の内容器の場合、ペルチェ素子を取り
付けた壁面とこの壁面と対向する壁面との温度差は、容
器形状や板厚にもよるが、数℃〜十数℃となる。これは
吸熱は殆ど容器の熱伝導によるものであり、容器材質の
熱伝導度差に起因している。しかし上記のように内容器
６全体をヒートパネルとして作用させるようにすると、
内容器６全体に冷却熱を分散できて各部位でも温度差を
２℃以下にできる。これにより庫内温度分布差を少なく
でき、冷却到達時間を短くしたり冷却能力をアップした
りでき、省エネルギーの電子冷却装置でより小型で軽量
で低騒音の冷蔵庫が実現できる。

【００１０】また内容器用板材Ａの真空管路５を真空状
態に維持することにより、内容器６からの放熱を断熱で
き、内容器６と冷蔵庫本体７の本体ケース９との間の介
在する発泡ウレタン等の断熱材をなくしたり、薄くした
りできる。これにより内容器６の容積を大きくできるメ
リットがある。また断熱材としての発泡ウレタンは発泡
成形するとき、フロン材を使用するが、断熱材の使用を
削減すると、フロン材の使用の削減を図り、環境に対し
て優しくできる。

【００１１】

【実施例】図７は本発明の冷蔵庫の外観を示す図であっ
て、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は操作表示部を示す図
である。なお、本発明でいう冷蔵庫は後述するようにペ
ルチェ素子８の吸熱部と発熱部を切り替えることにより
冷蔵するようにしたり、温蔵して温蔵庫としても用いる
ことができるものであるが、主に冷蔵の機能を中心にし
て説明する。冷蔵庫本体７の本体ケース９及び蓋１０は
ロック１１により容易に開閉できるようになされてい
る。また蓋１１には持ち運びに便利なようにハンドル１
２が装着されている。本体ケース９の一側面の適所に
は、本冷蔵庫の操作を行う表示ペネル１３、外部から空
気が循環する通風口１４及びその上下の通風口１５を有
するパネル板１６が設けれている。

【００１２】表示パネル１３は冷蔵（Ｇ）、温蔵（Ｒ）
の動作モードを表示するＬＥＤ１６、冷蔵、温蔵、停止
の動作を切り換える動作スイッチ１７、冷却能力を切り
換えるる能力切換スイッチ１８、交流あるいは直流の電
源モードによって切り換える電源モードスイッチ１９、
交流用の電源コード２０ａあるいは直流用の電源コード
２０ｂ等の電源コード２０を接続するソケット２１等を
備えたものである。なお、本冷蔵庫は、蓄電池で駆動す
るようにしてもよく、この場合、電源コード２０ａまた
は２０ｂを接続したときは、冷却装置への電源供給とと
もに、蓄電池の充電を行うようにすればよい。

【００１３】図５は本発明の冷蔵庫の内部の構造を示す
側断面図、図６は冷蔵庫の分解斜視図を示す。収納ケー
スとなる内容器６は被冷却物である収納物を収納するも
ので、熱伝導性の良好な材料、例えばアルミニウムで形
成されている。凹部２２は、冷却のための部材を装着す
るものであり、本体ケース９の一側面の適所に設けられ
ている。内容器６と本体ケース９との間には凹部２２を
除いて発泡ウレタン等の断熱材２３が充填されている。

【００１４】電子冷却素子であるペルチェ素子８は、異
種金属が接合されて形成され、電流が供給されるとそれ
ぞれの接合部において、発熱部と吸熱部とを生成するも
のである。スペーサ台２４はペルチェ素子８の吸熱部と
伝熱グリースで密着固定してペルチェ素子８を載置する
もので、熱伝導性の良好な材料、例えばアルミニウムで
形成され、凹部２２の嵌合部分に嵌合され、内容器６と
熱結合可能なように密着配置されている。

【００１５】放熱フィン２５は上記発熱部に発生する熱
及びジュール熱を効率よく放散させるもので熱伝導性の
良好な材料にて形成され、ペルチェ素子８の発熱部に伝
熱グリースで密着固定されるとともに、断熱クッション
２６を介して本体ケース９に固定されている。ファン２
７は放熱フィン２５に送風してこれを冷却するもので、
通風口１４の内側に対面配置され、放熱フィン２５に送
風された空気は通風口１５から放出される。

【００１６】図２は内容器６の斜視図、図１は内容器６
を形成するための内容器用板材Ａを示すものである。内
容器用板材Ａは内板１と外板２と仕切板３との３枚の板
で形成され、間隔を隔てて対向するように配置した内板
１と外板２との間に仕切板３が配置されると共に内板１
や外板２と仕切板３とが接合されて内板１と仕切板３と
の間及び外板２と仕切板３との間に夫々熱輸送媒体とし
ての作動流体が流れる作動流体管路４と真空にして断熱
する真空管路５とが交互に形成されたものである。作動
流体管路４や真空管路５は膨出させることにより形成さ
れるものである。内板１や外板２や仕切板３はアルミニ
ウム薄板で形成されるもので次のように加工される。例
えば、アルミニウム薄板を３枚重ねで高圧下率圧延によ
り圧接接合する、膨出させて管路を形成する部分はスク
リーン印刷でプリントすることで圧着防止材を塗布し、
任意の膨出管路を形成する回路部を確保し、圧着防止材
を塗布した部分以外を高圧熱間圧延して接合する。次い
で所定の板厚にするために冷間圧延し、硬くなった板材
を焼鈍して軟らかくして、高圧空気の圧力により管路を
膨出させて作動流体管路４や真空管路５を形成する。こ
のように形成した内容器用板材Ａを適当な寸法に切断し
てプレスすることにより内容器６が形成される。

【００１７】このように形成した内容器６の真空管路５
内は真空化され、真空管路５の端部が真空管路封止部３
０にて封止され、内容器６の作動流体管路４には熱輸送
媒体として、フロンの代替品、アンモニア、水等の作動
流体が封入され、作動流体管路４の端部は作動流体管路
封止部３１で封止される。作動流体管路４に作動流体が
封入されることにより内容器６全体をヒートパネル（ヒ
ートパイプ）として作用させることができる。図１で３
３は内容器６を折曲して形成したとき重ね合わせて接合
する部分である。ペルチェ素子８を有する電子冷却素子
ユニットのスペーサ台２４の取付ねじ孔に合致する取付
ねじ孔３２が内容器６の一面に設けられており、熱源発
生の電子冷却素子ユニットが内容器６に密着固定されて
熱結合されている。上記内容器６全体は作動流体によっ
てヒートパネルの作用をするもので、作動流体の蒸気の
移動と、蒸発熱または凝縮熱の授受によって熱移動を行
うもので、全面に亙ってスムーズに熱移動して均一に冷
却できると共に冷蔵能力を向上させることができる。本
実施例の場合、内容器６の壁面全般に、つまり、高さＨ
と長さＬの範囲に底面と平行になるように水平に５段の
作動流体管路４を形成し、各段の作動流体管路４を共に
連通させたことで、全部位の壁体より吸熱、放熱して内
容器６内の温度を下げ、分布差をなくして冷蔵能力を向
上させることができる。

【００１８】図２の実施例の場合、内容器６は囲い枠タ
イプであるが、Ｕ字型等の各種形状に構成することもで
きる。また冷却力を上げるために膨出させて形成する作
動流体管路４のパターンを上部位置に集中し、冷気の下
降による冷却効率アップ化も可能で、パターン回路設計
開発により各種性能のヒートパネルが製作できる。この
ようにして本発明の内容器６は蒸発及び凝縮により熱伝
導率が極めて高い四周ヒートパネル枠体となる。なお作
動流体管路４に封入する作動流体の物性は、蒸発・凝縮
の可逆２相変化を行い、潜熱が大きく、流動抵抗が小の
もので、封入量（重量）等を設計することにより、非常
に僅かな温度差で大量の熱を輸送できる。それ故、電子
冷却ユニットの取付面と、この取付面に対向する面との
温度差が殆どなく、発熱部の温度低下により更に冷却が
進んで行くこととなる。またヒートパネルの作用をする
内容器６の吸熱により放熱フィン２５の放熱効率が向上
するので冷却効率をさらに向上させることができて、庫
内中央部位での温度差も従って小さく、冷蔵庫内での温
度の均一化が十分図れ、消費電力を抑制できる。従って
電子冷却素子ユニットの吸熱力を助勢するため、省エネ
ルギー化が図れ、耐久性を向上してユニットの信頼性を
向上できる。

【００１９】次にペルチェ素子８の動作について説明す
ると次の通りである。ペルチェ素子８の吸熱部の吸熱量
は供給される電流に比例する。しかし、素子の内部抵抗
によるジュール熱は電流の２乗に比例するので、一定電
流を供給するとき、最大の吸熱量が得られる最大の電流
値が存在する。そこで、ファン２７からの送風によりペ
ルチェ素子８の発熱部に密着された放熱フィン２５を冷
却し、上記ジュール熱を放散して、発熱部の温度を低下
させることにより、冷却が進んで行くこととなる。な
お、動作スイッチ１７によって、ペルチェ素子８に供給
する電流の方向を逆にすることによってペルチェ素子８
に接合せる吸熱部と発熱部を切り換えることができるの
で、内容器６内を温蔵庫しても利用できる。

【００２０】図２に示すように内容器６は図１のような
内容器用板材Ａを囲い枠状やＵ字型に折り曲げて形成さ
れ、この内容器６をケース本体９内に断熱材２３を介し
て所定位置に収めることで内容器６内を被冷却物の収納
部として用いることができる。内容器用板材ＡをＵ字型
に曲げたものの場合、別板材の側板を取り付ける必要が
ある。また内容器用板材Ａを囲い枠状に曲げたりＵ字型
に曲げたものの場合は別部材の底板を取り付ける必要が
ある。また図４に示すように内容器用板材Ａに４つの側
片部３４と底片部３５を一体に設けれれば、５面をヒー
トパネル構造の同一の部材で囲むことができて庫内の冷
却能力を向上できる。図４で３６は折り曲げ部、３７は
重ね合わせ部である。

【００２１】作動流体管路４や真空管路５は内板１や外
板２との間に仕切板３を接合することにより形成される
が、仕切板３の波形形状や寸法を変えたりすることによ
り、作動流体の流量や断熱面積を任意に変えることがで
きる。図３（ａ）（ｂ）は仕切板３を波状にしたもので
あり、図３（ｃ）は内板１や外板２を波状にしたもので
ある。このとき仕切板３は内板１側の接触面積が大で、
外板２側の接触面積が小になるようにすると、つまり、
図３（ｂ）に示すように仕切板３が内板１に接触する幅
Ｗ₁ より仕切板３が外板２に接触する幅Ｗ₃ を狭くする
と、外板２側の断熱面積が大きくなって断熱効果の向上
を図ることができる。

【００２２】作動流体管路４や真空管路５が一本の連通
菅であれば、一度の真空化や作動流体封入等で作業を完
了することができる。このとき、断熱真空化等は分割加
工してもよい。図８は本発明の内容器用板材Ａで形成し
たヒートパネル構造の内容器６を用いた場合と、アルミ
ニウムを絞り加工しただけの従来構造の内容器の庫内中
央部の温度の変化を示すグラフである。図８で縦軸は庫
内温度、横軸は時間、イは本発明の内容器６の庫内中央
部の温度変化を示し、ロは従来例の内容器の庫内中央部
の温度変化を示す。この図８からわかるように従来例で
はペルチェ素子８への通電開始して３時間後の庫内中央
部の温度が５℃前後であるのに対し、本発明のものは−
１℃で冷却効果大である。従来のものでは、本発明のよ
うな吸熱能力に代替わるにはペルチェ素子数アップ、放
熱フィン、放熱ファン能アップ等と、電子冷却素子ユニ
ットの変更が必要で、現状の電子冷却素子ユニットの設
計仕様を変えずに零度以下の到達が困難で、コストパフ
ォーマンス的にも悪かった。ところが、本発明のヒート
パネル構造の内容器６の場合、現実的で、確実且つ安定
的に低温を得ることができる。

【００２３】また内容器用板材Ａに真空管路５を設け、
内容器６に断熱効果を持たせることにより、冷却効果を
助勢でき、また外界温度との断熱の為に介在する発泡ウ
レタンのような断熱材２３を薄くしたりできる。断熱材
２３としての発泡ウレタンは発泡成形するとき、フロン
材を使用するが、断熱材２３の使用を削減すると、フロ
ン材の使用の削減を図り、環境に対して優しくできる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は叙述のように内板と外板と管路
を形成する仕切板とからなり、間隔を隔てて対向するよ
うに配置した内板と外板との間に仕切板を配置すると共
に内板や外板と仕切板とを接合して内板と仕切板との間
及び外板と仕切板との間に夫々熱輸送媒体としての作動
流体が流れる作動流体管路と真空にして断熱する真空管
路を交互に形成してしているので、作動流体管路に熱輸
送媒体としての作動流体を封入することにより、内容器
用板材全体をヒートパネル（ピートパイプ）として作用
させることができるものであって、内容器を形成したと
き作動流体にて全体が均一に冷却されると共に効果的に
冷却能を発揮させることができて庫内の冷却を助長向上
できるものであり、また真空管路を真空化することによ
り断熱構造にできて冷却エネルギーの漏洩防止を図り、
冷蔵庫の冷却能力向上と、省エネルギー化を図り、時代
要請に合致する冷蔵庫を提供できるものである。

【００２５】また本発明の請求項２記載の発明にあって
は、仕切板は内板側の接触面積が大で、外板側の接触面
積が小になるようにしたので、一層断熱性を向上して外
部への冷却エネルギーの漏洩を防止できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の内容器用板材を示し、
（ａ）は展開状態の正面図、（ｂ）は側断面図である。

【図２】同上の内容器用板材にて内容器を組み立てた状
態の斜視図である。

【図３】同上の内容器用板材の拡大側断面図を示し、
（ａ）（ｂ）（ｃ）は異なる断面形状のものである。

【図４】同上の内容器板材の他例の展開した状態の正面
図である。

【図５】同上の冷蔵庫全体を示す断面図である。

【図６】同上の冷蔵庫全体を示す分解斜視図である。

【図７】（ａ）は同上の冷蔵庫全体を示す斜視図、
（ｂ）は操作表示部の正面図である。

【図８】同上の冷却能力を説明するグラフである。

【符号の説明】

Ａ 内容器用板材 １ 内板 ２ 外板 ３ 仕切板 ４ 作動流体管路 ５ 真空管路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内板と外板と管路を形成する仕切板とか
   らなり、間隔を隔てて対向するように配置した内板と外
   板との間に仕切板を配置すると共に内板や外板と仕切板
   とを接合して内板と仕切板との間及び外板と仕切板との
   間に夫々熱輸送媒体としての作動流体が流れる作動流体
   管路と真空にして断熱する真空管路を交互に形成して成
   ることを特徴とする冷蔵庫の内容器用板材。
2. 【請求項２】 仕切板は内板側の接触面積が大で、外板
   側の接触面積が小になるようにしたことを特徴とする請
   求項１記載の冷蔵庫の内容器用板材。
3. 【請求項３】 請求項１記載の内容器用板材を折曲成形
   して内容器を形成し、この内容器に冷却装置を取り付け
   て成る冷蔵庫。