JPH09113058A - 電子冷却式冷却ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子冷却式冷却ユニットの冷却性能向上，ユニ
ット組立性の簡易化を図る。 【解決手段】電子式サーモモジュール４を挟んでその放
熱面側に放熱用ヒートパイプ８と組合わせた受熱ブロッ
ク７を、吸熱面側には吸熱フィンと組合わせた伝熱ブロ
ック５を重ね合わせ、前記受熱ブロックと吸熱側部材と
の間をスタッドボルト９により連結して一体に組立てた
電子冷却式冷却ユニットにおいて、伝熱ブロック５と一
体にその吸熱フィン取付け側に面積を拡大したフィン取
付基部５ｂを形成するとともに、該フィン取付基部の端
面には平行に並ぶ複数条のフィン取付溝５ｃを形成し、
該溝内に板状のフィンプレート１１を一枚ずつ差込んだ
上で、ろう付け，あるいはかしめ止め法により固着して
伝熱ブロックと吸熱フィンを一体化し、サーモモジュー
ル／吸熱フィン間の伝熱抵抗を小さく抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子冷却式冷蔵庫
用として、熱電素子（ペルチェ素子）からなる電子式サ
ーモモジュールを用いて組立てた電子冷却式冷却ユニッ
トに関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、頭記した電子冷却式冷却ユニット
を組み込んだ電子冷却式冷蔵庫の構成を図６に、従来に
おける電子冷却式冷却ユニットの組立構造を図７に示
す。図６において、冷蔵庫１の断熱壁２を貫通して背面
側の開口部には電子冷却式冷却ユニット３が組み込まれ
ている。この冷却ユニット３は、多数個の熱電素子を組
合わせてなる電子式サーモモジュール４と、該サーモモ
ジュール４を挟んでその吸熱面に重ね合わせた伝熱ブロ
ック５と、該伝熱ブロック５の端面に重ね合わせて冷蔵
庫１の庫内突出した吸熱フィン６と、サーモモジュール
４の放熱面に重ね合わせた庫外側の受熱ブロック７と、
該受熱ブロック７に伝熱結合した放熱用ヒートパイプ８
との組立体で構成されている。なお、８ａはヒートパイ
プ８の凝縮部に取付けた放熱フィン、９は受熱ブロック
７と吸熱フィン６との間を連結したユニット組立用のス
タッドボルト、１０は冷却ユニット３を包囲して冷蔵庫
１の断熱筐体２の開口部に充填した断熱材である。

【０００３】かかる構成で、サーモモジュール４の熱電
素子に電力を供給すると、熱電素子のペルチェ効果によ
りサーモモジュール４の吸熱面には吸熱が，また放熱面
には発熱が生じ、伝熱ブロック５，吸熱フィン６を伝熱
して冷蔵庫１の庫内を冷却する。また、庫内側から吸収
された熱とサーモモジュール自身の発生熱は、受熱ブロ
ック７に伝熱し、ヒートパイプ８を介して大気中に熱放
散される。

【０００４】次に、従来における前記冷却ユニット３の
詳細な組立構造を図７で説明する。すなわち、吸熱フィ
ン６はアニミニウムの押出し形成により製作された櫛形
のブロック体としてその基部端面に伝熱ブロック５を重
ね合わせ、さらにサーモモジュール４，受熱ブロック７
を積み重ねた状態で各部材をスタッドボルト９により加
圧締結して一体に組立てられている。ここで、伝熱ブロ
ック５は、吸熱フィン６と受熱ブロック７との間に冷蔵
庫１の断熱壁２の厚さに相応した断熱スペースを確保し
つつ、吸熱フィン６とサーモモジュール４とを伝熱結合
させる役目を果たしている。なお、図示されてないが、
受熱ブロック７のフランジ部７ａとスタッドボルト９と
の間には断熱スペーサを介装し、スタッドボルト９を介
して受熱ブロック７から庫内側の吸熱フィン６への熱が
逆流するのを抑制するようにしている。また、各部材の
重ね合わせ面には熱伝導グリースなどを塗布して熱抵抗
を低く抑えるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来構成の電子冷却式冷却ユニットでは、機能，組立て面
で次記のような問題点がある。 １）サーモモジュール４と吸熱フィン６との間の伝熱経
路に別部品の伝熱ブロック５を介装しているために接触
面の数が増え、それだけ熱抵抗が増加して冷却性能が低
下する。

【０００６】２）また、冷却ユニットの使用状態では低
温側の吸熱フィン６と高温側の受熱ブロック７との間
で、吸熱フィン６の伝熱ブロック５からはみ出した部分
の端面と受熱ブロック７の両サイドから側方に張り出し
たフランジ部７ａとが向かい合い、この間がスタッドボ
ルト９を介して相互連結されていることから、両者間の
距離が接近すると、両者間の断熱スペースが小さくなる
ほか、スタッドボルト９の長さも短くなって（ボルトを
伝熱経路とする熱抵抗はボルト長に反比例する）、高温
側から低温側へ逆流して冷蔵庫の庫内に侵入する熱の量
が増えて冷却性能が低下する。

【０００７】３）実際の冷却ユニット組立工程では、手
作業により吸熱フィン６と受熱ブロック７との間にサー
モモジュール４，伝熱ブロック５を挟み込んでスタッド
ボルト９により一体に組立てており、これら部品の位置
決め，調整が厄介であり、組立てに手間がかかる。 本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、その
目的は前記課題を解決して冷却性能の向上，およびユニ
ットの組立性改善を図った電子冷却式冷却ユニット、特
にその組立構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電子冷却式冷却ユニットは次記のように構
成するものとする。 １）伝熱ブロックと一体にその吸熱フィン取付け側に面
積を拡大したフィン取付基部を形成するとともに、該フ
ィン取付基部の端面には平行に並ぶ複数条のフィン取付
溝を形成し、板状のフィンプレートを個別に前記溝内に
差込み，固着して伝熱結合するものとし、前記フィンプ
レートをフィン取付基部の溝に差込んだ状態で、フィン
プレートとフィン取付基部との間をろう付け，あるいは
かしめ止めして固着する。

【０００９】また、前記構成において、フィン取付基部
と一体化した伝熱ブロックは、フィン取付面を底面とす
る四角錐台形ブロックで構成するのが好ましい。 ２）受熱ブロックに対してその受熱面と反対側端面の側
縁から側方に張り出すフランジ部を設け、該フランジ部
をボルト取付座として吸熱面側に配した伝熱ブロックと
の間をスタッドボルトにより連結する。

【００１０】３）外形が方形状になるサーモモジュール
の放熱面，吸熱面に対向して、前記受熱ブロック，伝熱
ブロックの端面には互いに直交し合う方向にサーモモジ
ュールを嵌め合い式に挟持するガイド溝を形成する。 上記構成において、１）項のように伝熱ブロックと吸熱
フィンの取付基部を一体化したブロック体で製作するこ
とにより、両者間の接触面が無くなり、その分だけ吸熱
フィンからサーモモジュールの吸熱面に至る伝熱経路の
熱抵抗が減少する。また、吸熱フィンのフィンプレート
を別部品として後付けするようにしたことで、前記のブ
ロック体とフィンプレートの材質を別々に選択してフィ
ン特性を変えることも可能であるほか、押出し成形用金
型が簡単になって製作コストが低減する。さらに、フィ
ン取付基部と一体化した伝熱ブロックは、フィン取付面
を底面とする四角錐台形ブロックとすることで、その端
面に分散配列した各フィンプレートとサーモモジュール
の吸熱面との間の伝熱経路長が平均化されて各フィンの
温度差が小さくなる。

【００１１】また、２）項のように受熱ブロックに対し
てその受熱面と反対側端面の側縁から側方に張り出した
フランジ部をボルト取付座として、吸熱面側に配した伝
熱ブロックとの間をスタッドボルトにより連結すること
により、ボルト締結部において向かい合う高温部と低温
部との間の距離を大きくとれて両者間の断熱スペースが
十分確保できるほか、スタッドボルト長も長くなって高
温側から低温側へ侵入する熱移動量が減少する。

【００１２】さらに、３）項のように外形が方形状にな
るサーモモジュールの放熱面，吸熱面に対向して、前記
受熱ブロック，伝熱ブロックの端面には互いに直交し合
う方向にサーモモジュールを嵌め合い式に挟持するガイ
ド溝を形成することで、冷却ユニットの組立時における
サーモモジュール，伝熱ブロック，受熱ブロックの部品
相互間での位置決めが簡単になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を形態別に
分けて説明する。なお、各実施例の図中で図７に対応す
る同一部材には同じ符号が付してある。 〔実施例１〕図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の請求項１〜
３に対応する実施例を示すものである。図において、電
子式サーモモジュール４の吸熱面側に重ね合わせた伝熱
ブロック５は、その伝熱部５ａと一体に吸熱フィン取付
け側に面積を拡大したフィン取付基部５ｂを形成した台
形ブロックとしてなり、例えばアルミニュウムの押出し
成形品，あるいはダイキャスト品として作られる。ま
た、前記フィン取付基部５ｂのフィン取付け側端面には
左右平行に並べて複数条のフィン取付溝５ｃが分散形成
してあり、この多数条の溝５ｃに板状のフィンプレート
１１の端部を１枚ずつ個別に差込み、次記のような手段
で固着して伝熱結合されている。ここで、フィンプレー
ト１１を固着する手段としては、図１（ｂ）のようにろ
う付け（ろう付け部を１２で表す）するか、あるいは図
１（ｃ）で示すようにかしめ止め（かしめ止め部を１３
で表す）する方法が採用できる。なお、上記以外の組立
構造は図７と同様である。

【００１４】〔実施例２〕図２は本発明の請求項５に対
応する実施例を示すものである。この実施例において
は、前記実施例１で述べた伝熱ブロック・吸熱フィン一
体構造に加えて、受熱ブロック７に形成したフランジ部
７ａが、図７の従来構造とは逆に、サーモモジュール４
の放熱面に当接する受熱面と反対側端面の両サイドから
側方に張り出すように設けてあり、このフランジ部７ａ
をボルト取付座としてサーモモジュール４の吸熱側に配
した伝熱ブロック５の端面（図の上面）との間をスタッ
ドボルト９により連結して冷却ユニット３を組み立てる
ようにしている。

【００１５】かかる構成により、図１の組立構造と較べ
て伝熱ブロック５の端面と受熱ブロック７のフランジ部
７ａとの間の距離Ｌが拡大し、その分だけ吸熱フィン６
と受熱フィン７との間に十分な断熱スペースが確保でき
るほか、スタッドボルト９の長さが長くなるので、該ボ
ルトを伝熱経路として高温側から低温側への熱移動量が
減少して冷却性能が向上する。

【００１６】また、図３は図２の応用実施例を示すもの
であり、図３の構造においては、スタッドボルト９が受
熱ブロック７のフランジ部７ａと台形になる伝熱ブロッ
ク５のフィン取付基部５ａとの間にまたがって連結され
ており、図２と較べて距離Ｌがさらに増大している。 〔実施例３〕図４は本発明の請求項６対応する実施例を
示すものである。この実施例においては、前記実施例
１，実施例２の構成に加えて、次記のような構造が追加
されている。すなわち、サーモモジュール４を挟んでそ
の吸熱面，放熱面に重ね合わせた伝熱ブロック５，受熱
ブロック７に対し、サーモモジュール４との対向面には
互いに直交し合う方向に外形が方形状になるサーモモジ
ュール４を嵌め合い式に案内挟持する凹状の浅いガイド
溝５ｄ，７ｂが形成されている。なお、このガイド溝は
伝熱ブロック５，受熱ブロック７を押出し成形する際に
同時に形成することができる。

【００１７】このように伝熱ブロック５，受熱ブロック
７にガイド溝５ｄ，７ｂを形成しておくことにより、冷
却ユニット３を組立てる際に、サーモモジュール４，伝
熱ブロック５，受熱ブロック７相互間での組立位置の位
置合わせが一義的に行えて組立作業が容易となるほか、
サーモモジュール４が互いに直交するガイド溝５ｄ，７
ｂの中に収まってスタッドボルト９により加圧締結され
ているので、組立後の状態でもサーモモジュール４が所
定の組立位置からずれ動くおそれもない。

【００１８】〔実施例４〕図５は本発明の請求項４に対
応する先記実施例１の応用実施例を示すものである。こ
の実施例においては、フィン取付基部５ｂと一体成形し
た伝熱ブロック５の形状がフィン取付面を底面とする四
角錐の台形であり、例えばアルミニウムのダイキャスト
品として製作されており、その底面側に配列して実施例
１で述べた複数枚のフィンプレート１１が伝熱結合され
ている。

【００１９】かかる構成により、伝熱ブロック５の底面
側に配列したフィンプレート１１について、サーモモジ
ュール４の吸熱面から見て底面中央に並ぶフィンプレー
トと両サイドに並ぶフィンプレートとの間の伝熱経路長
がほぼ平均化され、図１の伝熱ブロックと較べて各フィ
ンプレート１１が温度差が小さくなる。しかも、伝熱ブ
ロック５の周面が底面側に向け傾斜して受熱ブロック７
のフランジ部７ａとの間の距離が拡大しているので、高
温側から熱侵入が少なくなる。加えて、伝熱ブロック５
を正四角錐の台形にすれば、サーモモジュール４に対し
て冷蔵庫の庫内に突き出す吸熱フィンのフィンプレート
１１の板面を縦向き，あるいは横向きに選択できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の電子冷却式冷却ユニットは、以
上説明したように構成されているので、次記の効果を奏
する。 １）請求項１〜３の構成によれば、伝熱ブロックと吸熱
フィンを別部品として重ね合わせていた従来の組立構造
と較べて部品相互間の接触面の数が減り、その分だけ吸
熱フィン／サーモモジュール間の伝熱経路の熱抵抗が減
少して冷却性能が向上する。また、請求項４の構成を併
用することにより、吸熱フィンとして伝熱ブロックの端
面に配列した各フィンプレートの温度が平均化されて効
果がより一層高まる。

【００２１】２）また、請求項５の構成を採用すること
により、吸熱フィンと受熱ブロックとの間に十分な断熱
スペースが確保できるほか、両者間にまたがってユニッ
ト組立体を締結するスタッドボルトが長くなるので、こ
れにより高温側の受熱ブロックから低温側の吸熱フィン
への熱移動を抑制して冷却ユニットの熱損失低減化が図
れる。

【００２２】３）さらに、請求項６の構成の採用によ
り、冷却ユニットの組立工程で電子式サーモモジュー
ル，およびこれを挟んで重ね合わせる伝熱ブロック，受
熱ブロックの相互間で組立位置の正確な位置決めを簡単
に行うことがき、かつ組立後の状態でもサーモモジュー
ルが不当に所定の組立位置からずれ動くおそれもないな
どの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に対応する電子冷却式冷却ユ
ニットの組立構造を表す図であり、（ａ）はユニット全
体の外形斜視図、（ｂ),（ｃ）はそれぞれろう付け，か
しめ止め法による伝熱ブロックとフィンプレートとの結
合構造図

【図２】本発明の実施例２に対応する電子冷却式冷却ユ
ニットの構成斜視図

【図３】図２の応用実施例を示す電子冷却式冷却ユニッ
トの構成斜視図

【図４】本発明の実施例３に対応する電子冷却式冷却ユ
ニットの構成斜視図

【図５】本発明の実施例４に対応する電子冷却式冷却ユ
ニットの構成斜視図

【図６】電子冷却式冷却ユニットを組み込んだ電子冷却
式冷蔵庫の構成断面図

【図７】従来における電子冷却式冷却ユニットの組立構
造を表す構成斜視図

【符号の説明】

１ 冷蔵庫 ３ 電子冷却式冷却ユニット ４ 電子式サーモモジュール ５ 伝熱ブロック ５ｂ フィン取付基部 ５ｃ フィン取付溝 ５ｄ ガイド溝 ７ 受熱ブロック ７ａ フランジ部 ７ｂ ガイド溝 ８ ヒートパイプ ９ スタッドボルト １２ ろう付け部 １３ かしめ止め部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱電素子からなる電子式サーモモジュール
   を挟んでその放熱面側に放熱用ヒートパイプと組合わせ
   た受熱ブロックを、吸熱面側には吸熱フィンと組合わせ
   た伝熱ブロックを重ね合わせ、かつ前記受熱ブロックと
   吸熱側部材との間をスタッドボルトにより連結して一体
   に組立てた電子冷却式冷却ユニットにおいて、前記伝熱
   ブロックと一体にその吸熱フィン取付け側に面積を拡大
   したフィン取付基部を形成するとともに、該フィン取付
   基部の端面には平行に並ぶ複数条のフィン取付溝を形成
   し、板状のフィンプレートを個別に前記溝内に差込み，
   固着して伝熱結合したことを特徴とする電子冷却式冷却
   ユニット。
2. 【請求項２】請求項１記載の冷却ユニットにおいて、フ
   ィンプレートをフィン取付基部の溝に差込んだ状態で、
   フィンプレートとフィン取付基部との間をろう付けして
   固着したことを特徴とする電子冷却式冷却ユニット。
3. 【請求項３】請求項１記載の冷却ユニットにおいて、フ
   ィンプレートをフィン取付基部の溝に差込んだ状態で、
   フィンプレートをフィン取付基部にかしめ止めして固着
   したことを特徴とする電子冷却式冷却ユニット。
4. 【請求項４】請求項１記載の冷却ユニットにおいて、フ
   ィン取付基部と一体化した伝熱ブロックを、フィン取付
   面を底面とする四角錐台形ブロックで構成したことを特
   徴とする電子冷却式冷却ユニット。
5. 【請求項５】熱電素子からなる電子式サーモモジュール
   を挟んでその放熱面側に放熱用ヒートパイプと組合わせ
   た受熱ブロックを、吸熱面側には吸熱フィンと組合わせ
   た伝熱ブロックを重ね合わせ、かつ前記受熱ブロックと
   吸熱側部材との間をスタッドボルトにより連結して一体
   に組立てた電子冷却式冷却ユニットにおいて、前記受熱
   ブロックに対してその受熱面と反対側端面の側縁から側
   方に張り出すフランジ部を設け、該フランジ部をボルト
   取付座として吸熱面側に配した伝熱ブロックとの間をス
   タッドボルトにより連結したことを特徴とする電子冷却
   式冷却ユニット。
6. 【請求項６】熱電素子からなる電子式サーモモジュール
   を挟んでその放熱面側に放熱用ヒートパイプと組合わせ
   た受熱ブロックを、吸熱面側には吸熱フィンと組合わせ
   た伝熱ブロックを重ね合わせ、かつ前記受熱ブロックと
   吸熱側部材との間をスタッドボルトにより連結して一体
   に組立てた電子冷却式冷却ユニットにおいて、外形が方
   形状になるサーモモジュールの放熱面，吸熱面に対向し
   て、前記受熱ブロック，伝熱ブロックの端面には互いに
   直交し合う方向にサーモモジュールを嵌め合い式に挟持
   するガイド溝を形成したことを特徴とする電子冷却式冷
   却ユニット。