JPH10170094A - Refrigerating machine with peltier element - Google Patents

Refrigerating machine with peltier element

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JPH10170094A
JPH10170094A JP8351884A JP35188496A JPH10170094A JP H10170094 A JPH10170094 A JP H10170094A JP 8351884 A JP8351884 A JP 8351884A JP 35188496 A JP35188496 A JP 35188496A JP H10170094 A JPH10170094 A JP H10170094A
Authority
JP
Japan
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heat
ammonia
refrigerant
cooling
refrigerator
Prior art date
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Pending
Application number
JP8351884A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroji Kodera
博治 小寺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KODERA DENSHI SEISAKUSHO KK
Original Assignee
KODERA DENSHI SEISAKUSHO KK
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Filing date
Publication date
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Priority to JP8351884A priority Critical patent/JPH10170094A/en
Publication of JPH10170094A publication Critical patent/JPH10170094A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

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  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a heat conversion efficiency by a method wherein heat absorbed from an object to be cooled through a Peltier element gasifies and liquefies refrigerant dissolved in absorbing agent, the refrigerant is stored in an evaporator connected to an absorbing device in an air-tight manner, the refrigerant is gasified again and retrieves heat from the object to be cooled through a heat transferring means. SOLUTION: Heat absorbed from a cooling chamber 2 acting as an object to be a cooled through a Peltier element 3 gasifies ammonia acting as refrigerant dissolved in water acting as absorbing agent. This ammonia is liquefied by a condenser and stored in an evaporator 4 connected in air-tight manner to an absorbing device 5 storing water acting as absorbing agent. Then, this ammonia is gasified again with absorbing force of water acting as absorbing agent in the absorbing device 5 so as to retrieve heat from a cooling chamber 2 acting as an object to be cooled through a heat transferring means. Accordingly, absorbed heat wasted as waste heat in the prior art may contribute to cooling of the cooling chamber 2 as the object to be cooled and so it is possible to improve a cooling efficiency.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ペルチェ素子を用
いた冷凍機に関するものであり、特に、ペルチェ素子の
放熱及び吸熱を利用することにより変換効率を高めたペ
ルチェ素子を用いた冷凍機に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigerator using a Peltier device, and more particularly, to a refrigerator using a Peltier device having improved conversion efficiency by utilizing heat radiation and heat absorption of the Peltier device. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、温度の低い側から温度の高い
側に熱を移動させるものに、冷凍機がある。この冷凍機
には、ヒートポンプ式の冷凍機、吸収冷凍機、電子冷凍
機の3種類があり、その他に、実用化されてないが吸着
冷凍機がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a refrigerator that transfers heat from a lower temperature side to a higher temperature side. There are three types of refrigerators: a heat pump refrigerator, an absorption refrigerator, and an electronic refrigerator. In addition, there is an adsorption refrigerator, which has not been put to practical use.

【0003】ヒートポンプ式の冷凍機は、冷媒となるフ
ロン等のガスをヒートポンプにより圧縮し、気化させ、
気化するときに潜熱として外気、冷蔵庫の庫内等から熱
を奪うものである。つまり、ヒートポンプ式の冷凍機
は、力学的なエネルギーにより温度の低い側から温度の
高い側に熱を移動させるものである。
In a heat pump type refrigerator, a gas such as chlorofluorocarbon as a refrigerant is compressed and vaporized by a heat pump.
When evaporating, the latent heat is taken from the outside air, the inside of the refrigerator, or the like. That is, the heat pump type refrigerator transfers heat from a lower temperature side to a higher temperature side by mechanical energy.

【0004】吸収冷凍機は、冷媒と、前記冷媒を吸収す
る力の大きな吸収剤とを気密状態の一つの空間内におい
て別々の容器に入れたときに吸収剤の吸収作用により冷
媒が強制的に気化されるときに潜熱として外気、冷蔵庫
の庫内等から熱を奪うものである。やがて、溶け込んだ
冷媒により希薄になった吸収剤は、吸収力が低下する
が、希薄となった吸収剤は、溶け込んだ冷媒を加熱する
ことにより気化され、濃縮され再び吸収剤として使用さ
れる。この系において、使用される主なエネルギーは、
吸収剤を濃縮させる時に加える熱エネルギーである。つ
まり、吸収冷凍機は、熱エネルギーにより、温度の低い
側から温度の高い側に熱を移動させるものである。
[0004] In an absorption refrigerator, when a refrigerant and an absorbent having a large power for absorbing the refrigerant are put in separate containers in one airtight space, the refrigerant is forced by the absorbing action of the absorbent. When it is vaporized, it removes heat from the outside air, the inside of the refrigerator, etc. as latent heat. Eventually, the absorbent diluted by the dissolved refrigerant has a reduced absorbing power, but the diluted absorbent is vaporized by heating the dissolved refrigerant, concentrated, and used again as the absorbent. The main energy used in this system is
Thermal energy added when concentrating the absorbent. In other words, the absorption refrigerator transfers heat from a lower temperature side to a higher temperature side by thermal energy.

【0005】吸着冷凍機は、吸収冷凍機と略原理は同じ
であり、冷媒に水等を、吸収剤の代わりに吸着剤として
シリカゲル等の固体を使用するものである。
[0005] The adsorption refrigerator has substantially the same principle as the absorption refrigerator, and uses water or the like as a refrigerant, and uses a solid such as silica gel as an adsorbent instead of an absorbent.

【0006】電子冷凍機は、ペルチェ効果を利用して、
外気、冷蔵庫の庫内等から熱を奪うものである。オーミ
ック状態で接合された異種の金属の接触面間に電流を流
すと、一方の面からは吸熱作用を、他方の面からは放熱
作用を生じる。この現象をペルチェ効果といい、吸熱及
び放熱の方向は、電流の方向によって、入れ替わる。特
に、吸熱及び放熱作用を金属材料で構成する場合の数百
倍に高めた半導体素子がペルチェ素子であり、このペル
チェ素子を用いれば、温度の低い方を吸熱側に、温度の
高い方を放熱側に設置することで、温度の低い方より熱
を奪って温度の高い方に熱を移動させることができる。
しかも、変換効率が150%、つまり、消費電力に対
し、移動させることのできる熱エネルギーが1.5倍で
ある。
[0006] The electronic refrigerator uses the Peltier effect,
It removes heat from the outside air and the refrigerator compartment. When an electric current flows between contact surfaces of different kinds of metals joined in an ohmic state, an endothermic effect is generated from one surface and a heat radiating effect is generated from the other surface. This phenomenon is called the Peltier effect, and the directions of heat absorption and heat radiation are switched depending on the direction of the current. In particular, a Peltier element is a semiconductor element whose heat absorption and heat dissipation functions are several hundred times higher than when a metal material is used. If this Peltier element is used, the lower temperature side is radiated to the heat absorption side and the higher temperature side is radiated. By installing on the side, heat can be removed from the lower temperature side and transferred to the higher temperature side.
Moreover, the conversion efficiency is 150%, that is, the heat energy that can be transferred is 1.5 times the power consumption.

【0007】そして、これらの冷凍機は、エアコンディ
ショニング装置のような冷暖房装置、冷温水機、冷蔵庫
等に使用されている。
[0007] These refrigerators are used in air conditioners such as air conditioners, water heaters, refrigerators and the like.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のよう
に、電子冷凍機は、冷却する際に、発生する熱は廃棄し
ており、エネルギーの無駄であった。この廃熱を利用す
ることは、今後益々増大することが見込まれるエネルギ
ー消費の削減に繋がり望まれていた。
However, as described above, the heat generated when cooling the electronic refrigerator is wasted, and the energy is wasted. Utilization of this waste heat has been desired since it leads to a reduction in energy consumption, which is expected to increase in the future.

【0009】特に、日本の消費電力事情は、略92%が
一般家庭で、続いて、30%台の鉄鋼関係、3%台の半
導体関係となっている。そして、略92%を占める一般
家庭の消費電力のうち冷蔵庫により消費される電力を略
10%削減することは、日本の全消費電力の0.3%の
削減に繋がる。
[0009] In particular, in the power consumption situation in Japan, about 92% is for ordinary households, followed by 30% for steel and 3% for semiconductor. Reducing the power consumed by refrigerators by about 10% of the power consumed by ordinary households, which accounts for about 92%, will lead to a 0.3% reduction in Japan's total power consumption.

【0010】そこで、本発明は、上記各種冷凍機の冷凍
手段の中でも、最も簡易な構成であり、比較的変換効率
の高いペルチェ素子を用いて、放熱及び吸熱の双方を利
用することにより熱変換効率の高いペルチェ素子を用い
た冷凍機の提供を課題とするものである。
Therefore, the present invention is the simplest of the refrigerating means of the above-mentioned various types of refrigerators, and uses a Peltier element having a relatively high conversion efficiency to utilize both heat radiation and heat absorption to perform heat conversion. It is an object to provide a refrigerator using a highly efficient Peltier element.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明にかかる
ペルチェ素子を用いた冷凍機は、冷却対象物より熱を吸
熱するペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の放熱側より
放出される熱を熱源に吸収剤に溶け込んだ冷媒を気化さ
せる発生器と、前記発生器より気化された冷媒を液化す
る凝縮器と、前記発生器より冷媒が気化され濃縮された
吸収剤を収容する吸収器と、前記凝縮器により液化され
た冷媒を収容するとともに外部と気密状態で前記吸収器
と繋がれた蒸発器と、前記冷却対象物と前記蒸発器との
間の熱交換をする熱伝達手段とを備えたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a refrigerator using a Peltier element, wherein the Peltier element absorbs heat from an object to be cooled, and a heat source radiates heat released from a radiation side of the Peltier element. A generator that vaporizes the refrigerant dissolved in the absorbent, a condenser that liquefies the vaporized refrigerant from the generator, and an absorber that contains the absorbent in which the refrigerant is vaporized and concentrated by the generator; and An evaporator that contains the refrigerant liquefied by the condenser and is connected to the absorber in an airtight state with the outside, and a heat transfer unit that performs heat exchange between the object to be cooled and the evaporator. Things.

【0012】ここで、冷媒と吸収剤との組合わせには、
冷媒にアンモニア、吸収剤に水の組合わせとしてもよい
が、その他に、冷媒に水、吸収剤にリチウムブロマイド
の組合わせ、冷媒にメタノール、エタノール等のアルコ
ール類、吸収剤にLiBr,ZnBr2,LiBr+Z
nBr2等の組合わせ、冷媒にフロン22,フロン13
4等のフロン、吸収剤にE-181(tetraethylene glycol d
imethyl ether),N.N-Dimethylformamid(D.M.F),Isobuty
lacetet(I.B.A),Dibutylphthalete(D.B.P)等の組合わせ
としても構わない。
Here, the combination of the refrigerant and the absorbent includes:
A combination of ammonia for the refrigerant and water for the absorbent may be used. Alternatively, a combination of water for the refrigerant, lithium bromide for the absorbent, alcohols such as methanol and ethanol for the refrigerant, and LiBr, ZnBr2, and LiBr + Z for the absorbent.
Combination of nBr2, etc., refrigerants Freon 22, Freon 13
E-181 (tetraethylene glycol d)
imethyl ether), NN-Dimethylformamid (DMF), Isobuty
Lacetet (IBA), Dibutylphthalete (DBP), etc. may be used in combination.

【0013】したがって、請求項1の発明のペルチェ素
子を用いた冷凍機によれば、ペルチェ素子により冷却対
象物の冷却を行なうだけでなく、ペルチェ素子により冷
却対象物より吸熱した熱は吸収剤に溶け込んだ冷媒を気
化させ、気化された冷媒は、凝縮器により液化され、吸
収剤を収容した吸収器と気密状態で繋がれた蒸発器に収
容され、前記吸収器内の吸収剤の吸収力により再び気化
され、熱伝達手段を通じて冷却対象物より更に熱を奪
う。
Therefore, according to the refrigerator using the Peltier device according to the first aspect of the present invention, not only the cooling of the object to be cooled by the Peltier device, but also the heat absorbed from the object to be cooled by the Peltier device to the absorbent. The dissolved refrigerant is vaporized, and the vaporized refrigerant is liquefied by the condenser, stored in the evaporator connected in an airtight state with the absorber containing the absorbent, and by the absorbing power of the absorbent in the absorber. It is vaporized again and takes more heat from the object to be cooled through the heat transfer means.

【0014】請求項2の発明にかかるペルチェ素子を用
いた冷凍機は、請求項1のペルチェ素子を用いた冷凍機
において、冷媒がアンモニアであり、吸収剤が水である
ものである。ここで、冷媒のアンモニアには、純粋にア
ンモニアのみとしてもよいが、所定量の水素を混入して
もよい。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a refrigerator using a Peltier element according to the first aspect of the present invention, wherein the refrigerant is ammonia and the absorbent is water. Here, the ammonia of the refrigerant may be pure ammonia alone, but may be mixed with a predetermined amount of hydrogen.

【0015】したがって、請求項2の発明のペルチェ素
子を用いた冷凍機によれば、請求項1のペルチェ素子を
用いた冷凍機の作用に加えて、アンモニアの蒸発温度は
気圧等の条件によっては−45℃にまで下げることがで
き、この蒸発温度は吸収冷凍機の冷媒として使用できる
物質の中でも比較的低い方の部類に属するので、比較的
低温にまで冷却ができる。また、1気圧において、60
℃という比較的低温下においても、吸収剤である水に対
する冷媒であるアンモニアの濃度を質量比で20%以下
にまで気化させることができる。さらに、吸収剤にアン
モニア、冷媒に水の組合わせは、他の物質の組合わせに
比べて、吸収器、凝縮器の冷却を空冷式にする条件とし
て最も適している。
Therefore, according to the refrigerator using the Peltier element according to the second aspect of the present invention, in addition to the operation of the refrigerator using the Peltier element according to the first aspect, the ammonia evaporation temperature depends on conditions such as atmospheric pressure. It can be lowered to -45 ° C, and since this evaporation temperature belongs to the relatively lower class among substances that can be used as the refrigerant of the absorption refrigerator, it can be cooled to a relatively low temperature. Also, at 1 atm, 60
Even at a relatively low temperature of ° C., the concentration of ammonia as a refrigerant with respect to water as an absorbent can be vaporized to a mass ratio of 20% or less. Further, the combination of ammonia for the absorbent and water for the refrigerant is most suitable as a condition for cooling the absorber and the condenser by air compared with the combination of other substances.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第一実施形態につ
いて説明をする。図1は本発明の第一実施形態であるペ
ルチェ素子を用いた冷凍機の構造を示す説明図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an explanatory view showing the structure of a refrigerator using a Peltier device according to the first embodiment of the present invention.

【0017】図1に示すように、本実施形態の冷凍機1
は、主にペルチェ素子3により冷却室2の冷却と、ペル
チェ素子3より放出される廃熱を利用して運転させる吸
収冷凍機による冷却室2の冷却とを行なうものである。
As shown in FIG. 1, a refrigerator 1 of the present embodiment
Is mainly for cooling the cooling chamber 2 by the Peltier element 3 and for cooling the cooling chamber 2 by the absorption refrigerator operated by using waste heat released from the Peltier element 3.

【0018】冷却室2の外壁面には、ペルチェ素子3が
吸熱面3aを庫内に向けて放熱面3bを外部に露出させ
て設けられている。ペルチェ素子3には、図示してない
が電流を流すようになっており、電流を流すと放熱面3
bと吸熱面3aとの間に温度勾配がつくような半導体素
子である。つまり、ペルチェ素子3に電流を流すと放熱
面3b側の温度が高くなり、吸熱面3a側の温度が低く
なるようになっている。そのため、冷却室2の庫内の熱
は、吸熱面3aに吸収され放熱面3bへと放出される。
また、このときの放熱面3bと吸熱面3aとの間の温度
勾配は印加する電圧に応じて適宜変更できるようになっ
ており、冷却室2の庫内を所定の温度に冷却できる。
On the outer wall surface of the cooling chamber 2, a Peltier element 3 is provided with the heat absorbing surface 3a facing the interior and the heat radiating surface 3b exposed to the outside. Although not shown, a current flows through the Peltier element 3.
This is a semiconductor element in which a temperature gradient is formed between the heat absorbing surface 3b and the heat absorbing surface 3a. That is, when a current flows through the Peltier element 3, the temperature on the heat radiation surface 3b side increases and the temperature on the heat absorption surface 3a side decreases. Therefore, the heat in the cooling chamber 2 is absorbed by the heat absorbing surface 3a and released to the heat radiating surface 3b.
Further, the temperature gradient between the heat radiating surface 3b and the heat absorbing surface 3a at this time can be appropriately changed according to the applied voltage, so that the inside of the cooling chamber 2 can be cooled to a predetermined temperature.

【0019】この他に、本実施形態の冷凍機1は、ペル
チェ素子3により冷却室2の庫内より外部へ放出される
熱を利用して運転される吸収冷凍機を補助的に備えてい
る。
In addition, the refrigerator 1 of the present embodiment additionally includes an absorption refrigerator which is operated by utilizing heat released from the inside of the cooling chamber 2 to the outside by the Peltier element 3. .

【0020】つまり、本実施形態の冷凍機1が補助的に
備えている吸収冷凍機は、ペルチェ素子3の放熱面3b
より放出される熱を熱源に吸収剤に溶け込んだ冷媒を気
化させる発生器8と、前記発生器8より気化された冷媒
を液化する凝縮器12と、前記発生器8より冷媒を気化
され濃縮された吸収剤を収容する吸収器5と、前記凝縮
器12により液化された冷媒を収容するとともに外部と
気密状態で前記吸収器5と繋がれた蒸発器4と、前記冷
却室2と前記蒸発器4との間の熱交換をする熱伝達手段
とを備えている。
That is, the absorption refrigerator provided as a supplement to the refrigerator 1 of this embodiment is provided with the heat radiation surface 3b of the Peltier element 3.
A generator 8 for vaporizing a refrigerant in which heat released from the heat source is dissolved in an absorbent, a condenser 12 for liquefying the refrigerant vaporized by the generator 8, and a refrigerant vaporized and concentrated by the generator 8 Absorber 5 containing the absorbent, evaporator 4 containing the refrigerant liquefied by the condenser 12 and connected to the absorber 5 in an airtight state with the outside, the cooling chamber 2 and the evaporator. And heat transfer means for exchanging heat with the heat transfer means 4.

【0021】蒸発器4は、吸収冷凍機の主要部である冷
却器であり、内部には冷媒であるアンモニアが液体の状
態で収納されている。
The evaporator 4 is a cooler which is a main part of the absorption refrigerator, and contains therein ammonia as a refrigerant in a liquid state.

【0022】吸収器5は、前記蒸発器4に収納されてい
る冷媒であるアンモニアを強制的に気化させるための吸
収剤である水を収容する容器であり、パイプ6により外
部とは気密状態で蒸発器4と繋がれている。つまり、ア
ンモニアは、水に対する溶解度が酸素や水素等の他の物
質に比べて非常に大きいため、外部とは気密状態にある
空間内において水とは異なる容器に液体として留置され
ていても周囲に気体状態で存在するアンモニアが水に溶
け込むことによりこの空間が常に真空状態となり強制的
に気化され水に溶け込むことを繰り返す。このとき、蒸
発器4では、アンモニアの気化に伴い潜熱として周囲の
熱を奪う必要がある。そこで、蒸発器4の内部と冷却室
2の庫内とは、パイプ7により結ばれ冷却室2の庫内よ
り蒸発器4へと熱を伝達する熱伝達手段が形成されてい
る。
The absorber 5 is a container for storing water, which is an absorbent for forcibly vaporizing the ammonia, which is a refrigerant, stored in the evaporator 4. It is connected to the evaporator 4. In other words, since ammonia has a much higher solubility in water than other substances such as oxygen and hydrogen, even if it is stored as a liquid in a container different from water in a space that is airtight with the outside, As the gaseous ammonia dissolves in the water, the space is constantly in a vacuum state, and the space is forcibly vaporized and repeatedly dissolved in the water. At this time, in the evaporator 4, it is necessary to remove ambient heat as latent heat with the vaporization of ammonia. Therefore, the inside of the evaporator 4 and the inside of the cooling chamber 2 are connected by a pipe 7 to form heat transfer means for transmitting heat from the inside of the cooling chamber 2 to the evaporator 4.

【0023】パイプ7は、ループ状に1つに閉じてお
り、内部に塩化カルシウム溶液、塩化ナトリウム溶液等
からなるブラインが収納されている。ブラインは、凍結
温度が最低になるような濃度の共融混合体であり、冷却
する際の熱伝達媒体として最適な溶液である。パイプ7
の途中には、ポンプ7aが設けられており前記ブライン
の循環が行なわれる。つまり、このブラインを介して、
冷却室2の内部より吸熱された熱は蒸発器4内のアンモ
ニアの気化に伴う潜熱となる。なお、パイプ7の冷却室
2庫内及び蒸発器4内の各々に介装される部分は、いず
れも表面積を多くして熱伝達を向上させるために蛇行形
成された吸熱部7b及び放熱部7cとなっている。
The pipe 7 is closed in a loop shape and contains therein a brine made of a calcium chloride solution, a sodium chloride solution or the like. Brine is a eutectic mixture with a concentration that minimizes the freezing temperature and is the optimal solution as a heat transfer medium for cooling. Pipe 7
The pump 7a is provided in the middle of the above, and the brine is circulated. In other words, through this brine,
The heat absorbed from the inside of the cooling chamber 2 becomes latent heat associated with the vaporization of ammonia in the evaporator 4. The portions of the pipe 7 that are interposed in the cooling chamber 2 and the evaporator 4 are formed in a meandering manner in order to increase the surface area and improve heat transfer. It has become.

【0024】吸収器5によるアンモニアの吸収能力は、
水に溶け込むアンモニアの含有量に応じて低下するが、
アンモニアの濃度が増し吸収能力の低下した水は発生器
8へと移されアンモニアを除去されたのち再び吸収器5
へと戻される。
The absorption capacity of ammonia by the absorber 5 is as follows:
It decreases according to the content of ammonia that dissolves in water,
The water with the increased ammonia concentration and reduced absorption capacity is transferred to the generator 8 to remove the ammonia, and then re-absorbed.
Returned to.

【0025】発生器8は、ペルチェ素子3の放熱面3b
側に底面を密接して設置された容器であり、そのため、
発生器8へと移されたアンモニア水は、ペルチェ素子3
の放熱面3bより放出された熱により加熱され、アンモ
ニアを気化される。
The generator 8 has a heat radiation surface 3b of the Peltier element 3.
It is a container installed with the bottom close to the side,
The ammonia water transferred to the generator 8 is
Is heated by the heat released from the heat radiating surface 3b to vaporize the ammonia.

【0026】つまり、発生器8は、アンモニアの濃度が
増し吸収能力の低下した水からアンモニアを除去する容
器である。また、発生器8は、吸収器5とパイプ9及び
パイプ10の2つの系統により連結されている。パイプ
9の途中の吸収器5寄りには、ポンプ9aが設けられて
おり、パイプ9を通じて、吸収器5内のアンモニアの濃
度が増し吸収能力の低下した水を発生器8へと汲み上げ
るようになっている。パイプ10の途中の吸収器5寄り
には、減圧弁10aが設けられており、発生器8内でア
ンモニアを気化されて再びアンモニアの吸収能力を備え
た水がパイプ10を通じて吸収器5内へと流入する。こ
のとき減圧弁10aが設けられているのは、発生器8内
は、吸収器5内に比べて高圧であるためである。
That is, the generator 8 is a container for removing ammonia from water having a higher concentration of ammonia and a reduced absorption capacity. The generator 8 is connected to the absorber 5 by two systems of a pipe 9 and a pipe 10. A pump 9a is provided in the middle of the pipe 9 near the absorber 5, and pumps water to the generator 8 through the pipe 9 in which the concentration of ammonia in the absorber 5 is increased and the absorption capacity is reduced. ing. A pressure reducing valve 10a is provided in the pipe 10 in the vicinity of the absorber 5 so that ammonia is vaporized in the generator 8 and water having an ammonia absorbing ability is again introduced into the absorber 5 through the pipe 10. Inflow. At this time, the pressure reducing valve 10 a is provided because the pressure in the generator 8 is higher than that in the absorber 5.

【0027】なお、吸収器5内では、アンモニアが溶解
する際に発生する反応熱により、発生器8では、ペルチ
ェ素子3から受ける熱により各々に温度上昇があるが、
発生器8での温度上昇の方がはるかに大きい。そのた
め、吸収器5と発生器8とを結ぶパイプ9とパイプ10
との間には、熱交換器11が設けられており、吸収器5
内の温度は上昇するのを、発生器8内の温度は低下する
のを防止しエネルギー損失を低減している。
In the absorber 5, the temperature rises in the generator 8 due to the reaction heat generated when the ammonia is dissolved, and in the generator 8 due to the heat received from the Peltier element 3.
The temperature rise at generator 8 is much greater. Therefore, the pipe 9 and the pipe 10 connecting the absorber 5 and the generator 8
, A heat exchanger 11 is provided, and the absorber 5
The temperature inside the generator 8 is prevented from rising, and the temperature inside the generator 8 is prevented from decreasing, thereby reducing energy loss.

【0028】発生器8により気化されたアンモニアは、
パイプ13を通じて凝縮器12に送られ液化される。こ
のとき、気化されたアンモニア中には、所定量の水蒸気
を含んでいるので、この水蒸気を除去する対策が発生器
8には施されている。つまり、発生器8の上部には、吸
収器5より送られてきた吸収能力の低下したアンモニア
水と、加熱により気化したアンモニアとの接触を促進す
る分離器8aが設けられている。吸収器5よりアンモニ
アの濃度が増し吸収能力の低下した水を引き込むパイプ
9は分離器8aに繋がれており、分離器8a内へ注がれ
たアンモニア水は気体アンモニアと接触する間に気体ア
ンモニア中に混在する水蒸気を吸収する。そのため、気
体アンモニアの純度は向上する。
The ammonia vaporized by the generator 8 is
It is sent to the condenser 12 through the pipe 13 and liquefied. At this time, since the vaporized ammonia contains a predetermined amount of water vapor, the generator 8 is provided with a measure for removing the water vapor. That is, a separator 8a is provided at the upper part of the generator 8 for promoting the contact between the ammonia water having reduced absorption capacity sent from the absorber 5 and the ammonia vaporized by heating. A pipe 9 for drawing in water having a higher ammonia concentration and a lower absorption capacity than the absorber 5 is connected to a separator 8a, and the ammonia water poured into the separator 8a is supplied with gaseous ammonia while coming into contact with gaseous ammonia. Absorbs water vapor mixed in. Therefore, the purity of gaseous ammonia is improved.

【0029】純度を向上された気体アンモニアは、パイ
プ13を通じて凝縮器12に移され凝縮器12で冷却さ
れ液化されるが、パイプ13の途中には精留器14が設
けられており、ここで気体アンモニアは冷却され、さら
に水蒸気を除去され純度を増す。
The gaseous ammonia whose purity has been improved is transferred to a condenser 12 through a pipe 13 and cooled and liquefied by the condenser 12, and a rectifier 14 is provided in the middle of the pipe 13. The gaseous ammonia is cooled, further removing water vapor and increasing its purity.

【0030】このように液化されたアンモニアは、パイ
プ15を通じて凝縮器12より蒸発器4へと送られ、再
び気化され、パイプ7を通じて冷却室2庫内との熱交換
を繰り返す。なお、パイプ15には、凝縮器12より蒸
発器4へ向かって順に受液器15a、膨張弁15bが設
けられている。受液器15aでは、液化されたアンモニ
アが収容される。膨張弁15bは、凝縮器12内が蒸発
器4内より高圧であるために、減圧及び流量調節を行な
うために設けられている。
The liquefied ammonia is sent from the condenser 12 to the evaporator 4 through the pipe 15, vaporized again, and repeats heat exchange with the inside of the cooling chamber 2 through the pipe 7. The pipe 15 is provided with a liquid receiver 15a and an expansion valve 15b in order from the condenser 12 to the evaporator 4. The liquid receiver 15a stores liquefied ammonia. The expansion valve 15b is provided to reduce the pressure and adjust the flow rate since the inside of the condenser 12 has a higher pressure than the inside of the evaporator 4.

【0031】吸収器5、凝縮器12、精留器14の冷却
は、これらの間を連続して通過する1本に繋がれたパイ
プ16に冷却水が流されて行なわれる。
The cooling of the absorber 5, the condenser 12, and the rectifier 14 is performed by flowing cooling water through a single pipe 16 that passes between them.

【0032】つまり、本実施形態の冷凍機1では、主に
ペルチェ素子3により冷却を行なっているが、ペルチェ
素子3より放出される廃熱を利用して補助的に吸収冷凍
機も運転させるようになっており、冷却効率がペルチェ
素子3のみによる冷却に比べて向上している。また、ペ
ルチェ素子による冷却効率は150%にすることが可能
であり、吸収冷凍機による冷却効率は最大で70%であ
る。そのため、本実施形態の冷凍機1では、ペルチェ素
子による冷却効率の150%に加えて、ペルチェ素子に
よる廃熱の略70%分の冷却効率の向上が可能である。
That is, in the refrigerator 1 of the present embodiment, cooling is mainly performed by the Peltier device 3, but the absorption refrigerator is also operated by utilizing waste heat released from the Peltier device 3. And the cooling efficiency is improved as compared with the cooling by the Peltier element 3 alone. Further, the cooling efficiency by the Peltier element can be set to 150%, and the cooling efficiency by the absorption refrigerator is 70% at the maximum. Therefore, in the refrigerator 1 of the present embodiment, in addition to the cooling efficiency of 150% by the Peltier element, the cooling efficiency by about 70% of the waste heat by the Peltier element can be improved.

【0033】このように、本実施形態の冷凍機1は、ペ
ルチェ素子3による冷却に加えて、ペルチェ素子3より
放出される廃熱を利用して補助的に運転させる吸収冷凍
機による冷却を行なうことにより運転効率を向上させた
ものであり、冷却対象物である冷却室2庫内より熱を吸
熱するペルチェ素子3と、前記ペルチェ素子3の放熱側
より放出される熱を熱源に吸収剤である水に溶け込んだ
冷媒であるアンモニアを気化させる発生器8と、前記発
生器8より気化された冷媒であるアンモニアを液化する
凝縮器12と、前記発生器8より冷媒であるアンモニア
を気化され濃縮された吸収剤である水を収容する吸収器
5と、前記凝縮器12により液化された冷媒であるアン
モニアを収容するとともに外部と気密状態で前記吸収器
5と繋がれた蒸発器4と、前記冷却対象物である冷却室
2庫内と前記蒸発器4との間の熱交換をする熱伝達手段
とを備えている。
As described above, in the refrigerator 1 of the present embodiment, in addition to the cooling by the Peltier device 3, the cooling by the absorption refrigerator that is operated supplementarily by using the waste heat released from the Peltier device 3 is performed. The Peltier element 3 that absorbs heat from the inside of the cooling chamber 2 that is the object to be cooled, and the heat released from the heat radiation side of the Peltier element 3 is absorbed by a heat source using an absorbent. A generator 8 for vaporizing ammonia which is a refrigerant dissolved in water, a condenser 12 for liquefying ammonia which is a refrigerant vaporized by the generator 8, and an ammonia which is vaporized and concentrated by the generator 8 An absorber 5 containing water as an absorbed absorbent and an ammonia containing refrigerant ammonia liquefied by the condenser 12 and connected to the absorber 5 in an airtight state with the outside. 4, and a heat transfer means for heat exchange between the evaporator 4 and the cooling object in a cooling chamber 2 chamber.

【0034】したがって、本実施形態の冷凍機1は、ペ
ルチェ素子3により冷却対象物である冷却室2の冷却を
行なうだけでなく、ペルチェ素子3により冷却対象物で
ある冷却室2より吸熱した熱は吸収剤である水に溶け込
んだ冷媒であるアンモニアを気化させ、気化された冷媒
であるアンモニアは、凝縮器12により液化され、吸収
剤である水を収容した吸収器5と気密状態で繋がれた蒸
発器4に収容され、前記吸収器5内の吸収剤である水の
吸収力により再び気化され、熱伝達手段を通じて冷却対
象物である冷却室2より更に熱を奪うので、従来廃熱と
して捨てられていた冷却対象物である冷却室2より吸熱
された熱が冷却対象物である冷却室2の冷却に寄与する
ことになり冷却効率が向上する。つまり、ペルチェ素子
3の冷却にともなう廃熱を再利用する過程は、吸収冷凍
機を構成しており、この吸収冷凍機により冷却される分
だけ冷却効率が向上している。特に、ペルチェ素子3に
よる冷却効率は150%にすることが可能であり、吸収
冷凍機による冷却効率は最大で70%であり、ペルチェ
素子3による冷却効率の150%に加えて、ペルチェ素
子3による廃熱の略70%分の冷却効率の向上が可能で
ある。
Therefore, the refrigerator 1 of the present embodiment not only cools the cooling chamber 2 which is the object to be cooled by the Peltier element 3 but also absorbs the heat absorbed by the Peltier element 3 from the cooling chamber 2 which is the object to be cooled. Vaporizes ammonia, which is a refrigerant dissolved in water as an absorbent, and the vaporized refrigerant, ammonia, is liquefied by a condenser 12 and air-tightly connected to an absorber 5 containing water as an absorbent. Is stored in the evaporator 4 and is vaporized again by the absorption power of water as an absorbent in the absorber 5, and further removes heat from the cooling chamber 2 as an object to be cooled through heat transfer means. The heat absorbed from the discarded cooling object 2 serving as the cooling object contributes to the cooling of the cooling object 2 serving as the cooling object, thereby improving the cooling efficiency. In other words, the process of reusing the waste heat accompanying the cooling of the Peltier element 3 constitutes an absorption refrigerator, and the cooling efficiency is improved by the amount cooled by the absorption refrigerator. In particular, the cooling efficiency of the Peltier element 3 can be set to 150%, the cooling efficiency of the absorption refrigerator is 70% at the maximum, and the cooling efficiency of the Peltier element 3 in addition to 150% of the cooling efficiency of the Peltier element 3 It is possible to improve the cooling efficiency by approximately 70% of the waste heat.

【0035】また、アンモニアの蒸発温度は気圧等の条
件によっては−45℃にまで下げることができ、この蒸
発温度は吸収冷凍機の冷媒として使用できる物質の中で
も比較的低い方の部類に属し、比較的低温にまで冷却が
できるので、より冷凍能力の高い冷凍機とすることがで
きる。また、1気圧において、60℃という比較的低温
下においても、吸収剤である水に対する冷媒であるアン
モニアの濃度を質量比で20%以下にまで気化させるこ
とができるため、発生器8に使用する熱源としては比較
的低温である廃熱によっても充分に冷却運転を行なうこ
とができる。さらに、吸収剤に水、冷媒にアンモニアの
組合わせは、他の物質の組合わせに比べて、吸収器5、
凝縮器12の冷却を空冷式にする条件として最も適して
いるので、冷却手段が簡素化され設備全体の重量、価格
等を低減でき、特に、小規模な冷凍機に最適である。
Further, the evaporation temperature of ammonia can be lowered to -45 ° C. depending on conditions such as atmospheric pressure, and this evaporation temperature belongs to a relatively lower class among substances that can be used as a refrigerant of an absorption refrigerator. Since it can be cooled to a relatively low temperature, a refrigerator having a higher refrigerating capacity can be obtained. Further, even at a relatively low temperature of 60 ° C. at 1 atm, the concentration of ammonia, which is a refrigerant, with respect to water, which is an absorbent, can be vaporized to a mass ratio of 20% or less. The cooling operation can be sufficiently performed even with relatively low temperature waste heat as the heat source. Furthermore, the combination of water for the absorbent and ammonia for the refrigerant is greater than the combination of other substances,
Since it is most suitable as the condition for cooling the condenser 12 by air cooling, the cooling means can be simplified and the weight and price of the whole equipment can be reduced, and it is particularly suitable for a small refrigerator.

【0036】なお、上記説明では、冷媒にアンモニア、
吸収剤に水の組合わせとしてもよいが、必ずしも、冷媒
にアンモニア、吸収剤に水の組合わせに限定されるもの
ではなく、その他に、冷媒に水、吸収剤にリチウムブロ
マイドの組合わせ、冷媒にメタノール、エタノール等の
アルコール類、吸収剤にLiBr,ZnBr2,LiB
r+ZnBr2等の組合わせ、冷媒にフロン22,フロ
ン134等のフロン、吸収剤にE-181(tetraethylene gl
ycol dimethyl ether),N.N-Dimethylformamid(D.M.F),I
sobutylacetet(I.B.A),Dibutylphthalete(D.B.P)等の組
合わせとしても構わない。
In the above description, the refrigerant is ammonia,
The combination of water and the absorbent may be used, but is not necessarily limited to the combination of ammonia for the refrigerant and water for the absorbent.In addition, the combination of water for the refrigerant and the combination of lithium bromide for the absorbent and the refrigerant Alcohols such as methanol and ethanol, and LiBr, ZnBr2, and LiB as absorbents.
r + ZnBr2 etc., refrigerants such as Freon 22, Freon 134 etc., and E-181 (tetraethylene gl
ycol dimethyl ether), NN-Dimethylformamid (DMF), I
A combination such as sobutylacetet (IBA) and Dibutylphthalete (DBP) may be used.

【0037】続いて、本発明の第二実施形態について説
明をする。図2は本発明の第二実施形態であるペルチェ
素子を用いた冷凍機の構造を示す説明図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is an explanatory view showing the structure of a refrigerator using a Peltier device according to a second embodiment of the present invention.

【0038】図2に示すように、本実施形態の冷凍機2
1は、上記第一実施形態の冷凍機1と同様に主にペルチ
ェ素子23により冷却室22の冷却と、ペルチェ素子2
3より放出される廃熱を利用して運転させる吸収冷凍機
による冷却室22の冷却とを行なうものである。なお、
上記第一実施形態の冷凍機1と異なる点は、冷凍機1に
おいてはアンモニアの濃度が増し吸収能力の低下した水
を吸収器5より発生器8へと送り込むためのポンプ9a
が必要であったが不要になったという点と、冷媒のアン
モニア中に水素を混入させることでアンモニアの気化温
度を下げ冷却効果を高めた点と、蒸発器4と冷却室2と
の熱交換を他の熱伝達手段を用いずに直接行なう点と、
ペルチェ素子3の吸熱面3aを直接冷却室2内に設ける
のではなく他の熱伝達手段を通じて冷却を行なう点であ
る。
As shown in FIG. 2, the refrigerator 2 of the present embodiment
Reference numeral 1 denotes cooling of the cooling chamber 22 mainly by the Peltier device 23 and the Peltier device 2 as in the refrigerator 1 of the first embodiment.
The cooling chamber 22 is cooled by an absorption refrigerator operated using waste heat released from the cooling chamber 22. In addition,
The difference from the refrigerator 1 of the first embodiment is that in the refrigerator 1, a pump 9 a for sending water having an increased ammonia concentration and reduced absorption capacity from the absorber 5 to the generator 8.
Was required but was no longer required; the fact that hydrogen was mixed into the refrigerant ammonia to lower the vaporization temperature of ammonia to increase the cooling effect; and that heat exchange between the evaporator 4 and the cooling chamber 2 was achieved. Directly without using other heat transfer means,
The point is that the heat absorption surface 3a of the Peltier element 3 is not directly provided in the cooling chamber 2 but is cooled through another heat transfer means.

【0039】ペルチェ素子23は、図示してないが別途
に電源が設けられており、電流を流すことによって、温
度勾配ができ吸熱する吸熱面23aと、吸熱面23aよ
り吸熱した熱を放熱する放熱面23bとを備えている。
ペルチェ素子23の吸熱面23aには、外部と断熱状態
を保つ冷却器26が設けられており、ペルチェ素子23
の放熱面23bには、発生器25の底面が密接されてい
る。冷却室22と冷却器26とは1本のループ状のパイ
プ24により結ばれており、パイプ24の途中には、ポ
ンプ24aを介在されており、ポンプ24aによりパイ
プ24内をペルチェ素子を用いた冷凍機1の場合と同様
の塩化カルシウム溶液、塩化ナトリウム溶液等からなる
ブラインを循環させるようになっている。この循環する
ブラインを通じて冷却室22庫内の熱は、冷却器26内
へと運ばれ、ペルチェ素子23を通じて強制的に発生器
25へと導かれる。
The Peltier element 23 is provided with a separate power supply (not shown), and a heat absorbing surface 23a which absorbs heat by causing a temperature gradient by flowing a current, and a heat radiating device which radiates heat absorbed from the heat absorbing surface 23a. Surface 23b.
On the heat absorbing surface 23a of the Peltier element 23, a cooler 26 that keeps the heat insulation state with the outside is provided.
The bottom surface of the generator 25 is in close contact with the heat radiation surface 23b. The cooling chamber 22 and the cooler 26 are connected by one loop-shaped pipe 24, and a pump 24a is interposed in the middle of the pipe 24, and a Peltier element is used in the pipe 24 by the pump 24a. A brine composed of a calcium chloride solution, a sodium chloride solution or the like as in the case of the refrigerator 1 is circulated. The heat in the cooling chamber 22 is transferred to the cooler 26 through the circulating brine, and is forcibly guided to the generator 25 through the Peltier element 23.

【0040】なお、パイプ24の冷却室22庫内及び冷
却器26内に介在されている部分は、表面積を多くして
熱伝達を促進するために蛇行形成された吸熱部24b、
放熱部24cとなっている。ペルチェ素子23の放熱面
23bより発生器25へと伝えられた熱は、冷却効率の
向上のために補助的に設けられた後述する吸収冷凍機の
運転に使用される。
The portion of the pipe 24 interposed in the cooling chamber 22 and the cooler 26 has a meandering heat absorbing portion 24b for increasing the surface area and promoting heat transfer.
The heat radiating portion 24c is provided. The heat transmitted from the heat radiation surface 23b of the Peltier element 23 to the generator 25 is used for the operation of an absorption refrigerator, which will be described later, which is provided to improve cooling efficiency.

【0041】つまり、発生器25では、アンモニアの濃
度が増し吸収能力の低下した吸収剤である水を収容して
おり、この吸収剤である水中に溶け込んでいるアンモニ
アを、ペルチェ素子23により冷却室22庫内から奪っ
た熱により、気化させる作用がある。図中、塗りつぶし
の矢印35はアンモニアの移動場所及び方向を示す。同
様に、斜線の矢印36及び白抜きの矢印37は水蒸気及
び水素の移動場所及び方向を示す。
That is, the generator 25 contains water as an absorbent whose concentration of ammonia has increased and absorption capacity has decreased, and the ammonia dissolved in the water as the absorbent is cooled by the Peltier element 23 into the cooling chamber. There is an action to vaporize by the heat taken from the 22 chamber. In the figure, the solid arrow 35 indicates the moving location and direction of ammonia. Similarly, the hatched arrow 36 and the white arrow 37 indicate the moving location and direction of water vapor and hydrogen.

【0042】発生器25ではアンモニアの気化に伴っ
て、水蒸気も気化され上方へと立ち上がるパイプ28を
通り分離器27へと移動する。分離器27の上方には、
さらにパイプ30が立ち上がり、途中で向きを変え下方
へと向かっている。パイプ30の立ち上がり部分では、
水蒸気が冷却され水滴となって分離器27に収容され
る。また、パイプ30の途中で向きを変え下方へと向か
っている部分の途中には周囲に冷却フィンが設けられて
いる部分があり凝縮器29を構成している。さらに、凝
縮器29の先には、途中にトラップ29aが形成されて
おり、凝縮器29内で冷却されたアンモニアが液化して
留まるようになっている。パイプ30の先端は、1本の
ループ状をしたパイプ32の上方に繋がれている。
In the generator 25, as the ammonia is vaporized, the water vapor is also vaporized and moves to a separator 27 through a pipe 28 rising upward. Above the separator 27,
Further, the pipe 30 rises, changes its direction on the way, and moves downward. In the rising part of the pipe 30,
The steam is cooled and becomes water droplets and is stored in the separator 27. In the middle of the portion of the pipe 30 that changes its direction and is directed downward, there is a portion around which cooling fins are provided, constituting the condenser 29. Further, a trap 29a is formed in the middle of the condenser 29, so that the ammonia cooled in the condenser 29 is liquefied and stays. The tip of the pipe 30 is connected above a single loop-shaped pipe 32.

【0043】パイプ32には、アンモニアを吸収作用に
より気化させる吸収器33と、冷却室22庫内より熱を
吸熱する蒸発器32aと備えており、パイプ32の下方
の途中には、吸収器33にて吸収剤である水がアンモニ
アを吸収して形成されたアンモニア水を収容する受液槽
31が繋がれている。
The pipe 32 is provided with an absorber 33 for evaporating ammonia by an absorption action and an evaporator 32a for absorbing heat from the inside of the cooling chamber 22. A liquid receiving tank 31 for accommodating ammonia water formed by absorbing water with ammonia as an absorbent is connected.

【0044】つまり、パイプ32は、パイプ30の先端
が繋がれた直後より冷却室22庫内に入り込み、再び外
部へと引き出されたのち受液槽31へと繋がっており、
引き続き受液槽31より外部へと延設されたパイプ32
は、再びパイプ30の先端と繋がるところに至ってい
る。
That is, the pipe 32 enters the cooling chamber 22 immediately after the end of the pipe 30 is connected, is drawn out again, and is connected to the liquid receiving tank 31.
Subsequently, a pipe 32 extended from the liquid receiving tank 31 to the outside.
Has reached the point where it is connected to the tip of the pipe 30 again.

【0045】そして、パイプ32が再びパイプ30の先
端と繋がるまでの間には、分離器27がパイプ27aに
より繋がれており、分離器27に収容されている水滴
は、パイプ27aを通じてパイプ32内へと流入し受液
槽31内へと移動する。このとき、水滴は吸収剤として
働き、トラップ29aに収容されているアンモニアはパ
イプ32内へ流入し気化され水滴の中に溶け込む。
The separator 27 is connected by the pipe 27a before the pipe 32 is connected to the end of the pipe 30 again, and the water droplets stored in the separator 27 are discharged through the pipe 27a into the pipe 32. And moves into the liquid receiving tank 31. At this time, the water droplet functions as an absorbent, and the ammonia contained in the trap 29a flows into the pipe 32, is vaporized, and is dissolved in the water droplet.

【0046】アンモニア水となった水滴は受液槽31内
へと流入し、パイプ34を通じて発生器25内へと流入
する。発生器25内へと流入したアンモニア水は、ペル
チェ素子23より受けた熱によってアンモニア及び水蒸
気となって気化し上記と同じ工程を繰り返す。
The water droplets that have become ammonia water flow into the liquid receiving tank 31 and flow into the generator 25 through the pipe 34. The ammonia water that has flowed into the generator 25 is turned into ammonia and water vapor by the heat received from the Peltier element 23 and vaporized, and the same steps as above are repeated.

【0047】なお、水滴へのアンモニアの吸収は、パイ
プ32の一部分でパイプ27aが接続されているところ
から受液槽31に至るまでの間で行なわれ、このとき熱
が発生するが、パイプ32のこの区間には、周囲に凝縮
器29と同様の冷却フィンが設けられており、空冷によ
り放熱が行なわれる。つまり、この部分が吸収器33で
ある。
The absorption of ammonia into the water droplets is carried out from a portion of the pipe 32 where the pipe 27a is connected to the liquid receiving tank 31. At this time, heat is generated. In this section, cooling fins similar to the condenser 29 are provided around the section, and heat is radiated by air cooling. That is, this part is the absorber 33.

【0048】また、パイプ32の内部のうちパイプ30
の接続された直後の位置から受液槽31に至るまでの間
がアンモニアの気化に伴う潜熱を必要とするため、最
も、吸熱効果が大きい部分である。この部分の一部分は
冷却室22庫内に収納され、この部分で庫内の吸熱を行
なう蒸発器32aとなっている。特に、蒸発器32a
は、熱伝達を促進するように蛇行形成されている。
The pipe 30 inside the pipe 32
The portion from the position immediately after the connection to the liquid receiving tank 31 requires the latent heat associated with the vaporization of ammonia, and thus has the largest heat absorbing effect. A part of this part is housed in the cooling chamber 22 and serves as an evaporator 32a that absorbs heat in the chamber. In particular, the evaporator 32a
Are meandering to promote heat transfer.

【0049】さらに、パイプ32の内部には、水素37
が封入されており、水素は、水の中に殆ど溶け込むこと
はないが、パイプ32の内部を矢印37の方向に巡回す
る。つまり、パイプ32の内部のうち分離器27からの
水滴を受けた直後では、アンモニアの吸収により発生し
た熱で、他の部分に比べて温度が高くなり、水素を上昇
させる働きがあり、トラップ29aよりアンモニアが流
入気化した直後においては、他の部分に比べて温度が低
くなり、水素を下降させる働きがある。そのため、パイ
プ32の内部を一定方向に水素は循環する。この循環す
る水素は、アンモニアに比べて気化温度が小さいため
に、アンモニアと混合されると、より低い温度でのアン
モニアの気化を促進する効果がある。また、このように
循環する水素は、アンモニアを循環させるポンプの働き
をする。
Further, inside the pipe 32, hydrogen 37
And hydrogen hardly dissolves in the water, but circulates inside the pipe 32 in the direction of the arrow 37. In other words, immediately after receiving the water droplets from the separator 27 inside the pipe 32, the heat generated by the absorption of the ammonia increases the temperature as compared with the other portions, and has the function of raising the hydrogen. Immediately after the ammonia enters and evaporates, the temperature becomes lower than that of the other portions, and has a function of lowering the hydrogen. Therefore, hydrogen circulates in the pipe 32 in a certain direction. Since the circulating hydrogen has a lower vaporization temperature than ammonia, it has an effect of promoting the vaporization of ammonia at a lower temperature when mixed with ammonia. The hydrogen circulating in this way acts as a pump for circulating ammonia.

【0050】このように、本実施形態の冷凍機21は、
上記第一実施形態の冷凍機1と同様に、ペルチェ素子2
3による冷却に加えて、ペルチェ素子23より放出され
る廃熱を利用して補助的に運転させる吸収冷凍機による
冷却を行なうことで運転効率を向上させたものであり、
上記第一実施形態の冷凍機1とは、アンモニアの濃度が
増し吸収能力の低下した水を吸収器33より発生器25
へと送り込むためのポンプが不要である点と、冷媒のア
ンモニア中に水素を混入させることでアンモニアの気化
温度を下げ冷却効果を高めた点と、蒸発器32aと冷却
室22との熱交換を他の熱伝達手段を用いずに直接行な
う点と、ペルチェ素子23の吸熱面3aを直接冷却室2
2内に設けるのではなく他の熱伝達手段を通じて冷却を
行なう点で異なるものである。
As described above, the refrigerator 21 of the present embodiment is
As with the refrigerator 1 of the first embodiment, the Peltier device 2
In addition to the cooling performed by the cooling unit 3, the cooling efficiency is improved by performing absorption cooling using an absorption refrigerator that utilizes waste heat released from the Peltier element 23,
With the refrigerator 1 of the first embodiment, water having an increased ammonia concentration and reduced absorption capacity is supplied from the absorber 33 to the generator 25.
The need for a pump to feed air into the refrigerant, the fact that hydrogen is mixed into the refrigerant ammonia to lower the vaporization temperature of ammonia and enhance the cooling effect, and the heat exchange between the evaporator 32a and the cooling chamber 22 The point that the heat absorption is performed directly without using other heat transfer means, and the heat absorption surface 3a of the Peltier element 23 is directly connected to the cooling chamber 2
2 in that cooling is performed through another heat transfer means instead of being provided in the heat transfer means 2.

【0051】したがって、本実施形態の冷凍機21は、
上記第一実施形態の冷凍機1の作用効果に加えて、アン
モニアの濃度が増し吸収能力の低下した水を吸収器33
より発生器25へと送り込むためのポンプが不要である
ため、設備全体の軽量化及び低コスト化に繋がってい
る。冷媒のアンモニア中に水素を混入させることでアン
モニアの気化温度を下げ冷却効果を高めているので、冷
凍機としての性能が向上している。蒸発器32aと冷却
室22との熱交換を他の熱伝達手段を用いずに直接行な
っているので、熱伝達手段を介する場合に発生する損失
が低減されるだけでなく、設備全体の軽量化及び低コス
ト化につながる。ペルチェ素子23の吸熱面3aを直接
冷却室22内に設けるのではなく他の熱伝達手段を通じ
て冷却を行なっているため、冷却室22の断熱特性がよ
くなっている。
Therefore, the refrigerator 21 of the present embodiment is
In addition to the operation and effect of the refrigerator 1 of the first embodiment, the water having the increased ammonia concentration and the reduced absorption capacity is supplied to the absorber 33.
Since a pump for feeding into the generator 25 is unnecessary, the weight and cost of the entire facility are reduced. Since hydrogen is mixed into the refrigerant ammonia to lower the vaporization temperature of the ammonia and enhance the cooling effect, the performance as a refrigerator is improved. Since the heat exchange between the evaporator 32a and the cooling chamber 22 is directly performed without using any other heat transfer means, not only the loss generated when the heat transfer means is performed but also the weight of the entire equipment is reduced. And cost reduction. Since the heat absorption surface 3a of the Peltier element 23 is not directly provided in the cooling chamber 22 but is cooled through another heat transfer means, the heat insulating property of the cooling chamber 22 is improved.

【0052】なお、上記説明では、冷媒にアンモニア、
吸収剤に水の組合わせとなっているが、必ずしも、冷媒
にアンモニア、吸収剤に水の組合わせに限定されるもの
ではなく、その他に、冷媒に水、吸収剤にリチウムブロ
マイドの組合わせ、冷媒にメタノール、エタノール等の
アルコール類、吸収剤にLiBr,ZnBr2,LiB
r+ZnBr2等の組合わせ、冷媒にフロン22,フロ
ン134等のフロン、吸収剤にE-181(tetraethylene gl
ycol dimethyl ether),N.N-Dimethylformamid(D.M.F),I
sobutylacetet(I.B.A),Dibutylphthalete(D.B.P)等の組
合わせとしても構わない。
In the above description, the refrigerant is ammonia,
It is a combination of water and absorbent, but it is not necessarily limited to the combination of ammonia for refrigerant and water for absorbent.In addition, the combination of water for refrigerant and lithium bromide for absorbent, Alcohols such as methanol and ethanol as refrigerants and LiBr, ZnBr2 and LiB as absorbents
r + ZnBr2 etc., refrigerants such as Freon 22, Freon 134 etc., and E-181 (tetraethylene gl
ycol dimethyl ether), NN-Dimethylformamid (DMF), I
A combination such as sobutylacetet (IBA) and Dibutylphthalete (DBP) may be used.

【0053】また、上記説明では、冷媒のアンモニアの
循環経路には、所定量の水素が混入しているが、必ずし
も水素を混入する必要はなくアンモニアのみとしても構
わない。しかし、冷媒のアンモニアには水素が混入され
ていた方がアンモニアの気化温度を低下させることがで
き、冷却対象物の冷却温度をより一層低下させることが
できるため好ましい。
In the above description, a predetermined amount of hydrogen is mixed in the circulation route of ammonia of the refrigerant. However, it is not always necessary to mix hydrogen, and only ammonia may be used. However, it is preferable that hydrogen is mixed in the ammonia of the refrigerant because the vaporization temperature of the ammonia can be reduced and the cooling temperature of the object to be cooled can be further reduced.

【0054】ところで、上記各実施形態では、冷却対象
物の冷却室には、冷蔵庫の庫内が考えられるが、必ずし
も、冷蔵庫の庫内に限定されるものではなく、その他
に、各種建築物の部屋としてもよい。
In each of the above embodiments, the cooling room for the object to be cooled may be inside the refrigerator. However, the cooling room is not necessarily limited to the refrigerator. May be a room.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上のように、請求項1の発明のペルチ
ェ素子を用いた冷凍機は、ペルチェ素子により冷却対象
物の冷却を行なうだけでなく、ペルチェ素子により冷却
対象物より吸熱した熱は吸収剤に溶け込んだ冷媒を気化
させ、気化された冷媒は、凝縮器により液化され、吸収
剤を収容した吸収器と気密状態で繋がれた蒸発器に収容
され、前記吸収器内の吸収剤の吸収力により再び気化さ
れ、熱伝達手段を通じて冷却対象物より更に熱を奪うの
で、従来廃熱として捨てられていた冷却対象物より吸熱
された熱が冷却対象物の冷却に寄与することになり冷却
効率が向上する。つまり、ペルチェ素子の冷却にともな
う廃熱を再利用する過程は、吸収冷凍機を構成してお
り、この吸収冷凍機により冷却される分だけ冷却効率が
向上している。特に、ペルチェ素子による冷却効率は1
50%にすることが可能であり、吸収冷凍機による冷却
効率は最大で70%であり、ペルチェ素子による冷却効
率の150%に加えて、ペルチェ素子による廃熱の略7
0%分の冷却効率の向上が可能である。
As described above, the refrigerator using the Peltier device according to the first aspect of the present invention not only cools the object to be cooled by the Peltier device but also removes the heat absorbed from the object to be cooled by the Peltier device. The refrigerant dissolved in the absorbent is vaporized, and the vaporized refrigerant is liquefied by the condenser, stored in the evaporator connected in an airtight state with the absorber containing the absorbent, and the absorbent in the absorber is removed. It is vaporized again by the absorption power and takes more heat from the object to be cooled through the heat transfer means, so the heat absorbed from the object to be cooled, which has been conventionally discarded as waste heat, contributes to the cooling of the object to be cooled. Efficiency is improved. In other words, the process of reusing the waste heat accompanying the cooling of the Peltier element constitutes an absorption refrigerator, and the cooling efficiency is improved by the amount cooled by the absorption refrigerator. In particular, the cooling efficiency of the Peltier device is 1
The cooling efficiency by the absorption refrigerator is 70% at the maximum, and in addition to 150% of the cooling efficiency by the Peltier element, the waste heat by the Peltier element is approximately 7%.
It is possible to improve the cooling efficiency by 0%.

【0056】請求項2の発明のペルチェ素子を用いた冷
凍機は、請求項1のペルチェ素子を用いた冷凍機の効果
に加えて、アンモニアの蒸発温度が吸収冷凍機の冷媒と
して使用できる物質の中でも比較的低い方の部類に属
し、比較的低温にまで冷却ができるので、より冷凍能力
の高い冷凍機とすることができる。また、1気圧におい
て、60℃という比較的低温下においても、吸収剤であ
る水に対する冷媒であるアンモニアの濃度を質量比で2
0%以下にまで気化させることができるため、発生器に
使用する熱源としては比較的低温である廃熱によっても
充分に冷却運転を行なうことができる。さらに、吸収剤
に水、冷媒にアンモニアの組合わせは、他の物質の組合
わせに比べて、吸収器、凝縮器の冷却を空冷式にする条
件として最も適しているので、冷却手段が簡素化され設
備全体の重量、価格等を低減でき、特に、小規模な冷凍
機に最適である。
The refrigerator using the Peltier element according to the second aspect of the present invention has the effect that, in addition to the effect of the refrigerator using the Peltier element according to the first aspect, the temperature at which the ammonia evaporates can be used as the refrigerant of the absorption refrigerator. Among them, it belongs to the relatively lower category and can be cooled to a relatively low temperature, so that a refrigerator having a higher refrigerating capacity can be obtained. Further, even at a relatively low temperature of 60 ° C. at 1 atm, the concentration of ammonia, which is a refrigerant, with respect to water, which is an absorbent, is expressed by a mass ratio of 2
Since the gas can be vaporized to 0% or less, the cooling operation can be sufficiently performed even with relatively low temperature waste heat as a heat source used for the generator. Furthermore, the combination of water for the absorbent and ammonia for the refrigerant is the most suitable condition for air-cooling the absorber and condenser compared to the combination of other substances, so the cooling means is simplified. Therefore, the weight and price of the entire equipment can be reduced, and it is particularly suitable for a small-scale refrigerator.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一実施形態であるペルチェ素子を用
いた冷凍機の構造を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a structure of a refrigerator using a Peltier device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第二実施形態であるペルチェ素子を用
いた冷凍機の構造を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing a structure of a refrigerator using a Peltier device according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 冷凍機 2 冷却室 3 ペルチェ素子 3a 吸熱面 3b 放熱面 4 蒸発器 5 吸収器 8 発生器 11 熱交換器 12 凝縮器 14 精留器 21 冷凍機 22 冷却室 23 ペルチェ素子 23a 吸熱面 23b 放熱面 25 発生器 26 冷却器 27 分離器 29 凝縮器 31 受液槽 32a 蒸発器 33 吸収器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refrigerator 2 Cooling room 3 Peltier element 3a Heat absorption surface 3b Heat radiation surface 4 Evaporator 5 Absorber 8 Generator 11 Heat exchanger 12 Condenser 14 Rectifier 21 Refrigerator 22 Cooling room 23 Peltier element 23a Heat absorption surface 23b Heat radiation surface Reference Signs List 25 generator 26 cooler 27 separator 29 condenser 31 liquid receiving tank 32a evaporator 33 absorber

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷却対象物より熱を吸熱するペルチェ素
子と、 前記ペルチェ素子の放熱側より放出される熱を熱源に吸
収剤に溶け込んだ冷媒を気化させる発生器と、 前記発生器より気化された冷媒を液化する凝縮器と、 前記発生器より冷媒が気化され濃縮された吸収剤を収容
する吸収器と、 前記凝縮器により液化された冷媒を収容するとともに外
部と気密状態で前記吸収器と繋がれた蒸発器と、 前記冷却対象物と前記蒸発器との間の熱交換をする熱伝
達手段とを具備することを特徴とするペルチェ素子を用
いた冷凍機。
1. A Peltier device that absorbs heat from an object to be cooled, a generator that vaporizes a refrigerant in which heat released from a heat radiation side of the Peltier device is dissolved in an absorbent into a heat source, and that is vaporized by the generator. A condenser that liquefies the refrigerant that has been liquefied, an absorber that contains an absorbent in which the refrigerant is vaporized and concentrated by the generator, and an absorber that contains the refrigerant that is liquefied by the condenser and is airtight with the outside. A refrigerator using a Peltier device, comprising: a connected evaporator; and heat transfer means for exchanging heat between the object to be cooled and the evaporator.
【請求項2】 前記冷媒はアンモニアであり、前記吸収
剤は水であることを特徴とする請求項1に記載のペルチ
ェ素子を用いた冷凍機。
2. The refrigerator using a Peltier device according to claim 1, wherein the refrigerant is ammonia and the absorbent is water.
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WO2003014635A1 (en) * 2001-08-07 2003-02-20 National University Of Singapore An electro-adsorption chiller: a miniaturized cooling cycle with applications from microelectronics to conventional air-conditioning
WO2011103188A3 (en) * 2010-02-17 2011-11-10 Xergy Incorporated Electrochemical heat transfer system
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