JPH10292972A - 電子冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】放熱側の沸騰部ボックスを有するサーモサイフ
ォンを冷蔵庫の箱体背面に設けた電子冷蔵庫において、
沸騰部が平滑面のものにあっては、沸騰部熱伝達率が悪
く、冷蔵庫の冷却性能，省電力効果が得られないという
問題がある。 【解決手段】沸騰部ボックス１１の熱電素子モジュール
８側のボックス壁を構成する部材１６の内面に発泡金属
の薄いシート１７を貼付け、これにより伝熱面に微小な
凹みを多数設け微小な気泡核が発生しやすい構造にした
熱電素子放熱促進装置を構成し、この熱電素子放熱促進
装置をサーモサイフォンにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】放熱側の沸騰部ボックスを有
するサーモサイフォンを冷蔵庫の箱体背面に設けた電子
冷蔵庫に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱電素子モジュール放熱面からの熱除去
を熱媒体の沸騰現象を利用し、沸騰促進手段を用い、沸
騰部熱抵抗の低減を行っている従来技術として、特開平
5−312454号公報，特開平4−126973号公報などがある。
特開平5−312454号公報では熱電素子モジュール放熱面
に接触させた放熱用ブロックにパイプを貫通させパイプ
内面に接触するコイル状部材を挿入し沸騰部熱伝達率を
向上させ、また管として内面溝付管を使用している。ま
た、特開平4−126973 号公報では平面状の沸騰面に無数
の凹凸を設け沸騰部熱伝達率を向上させ、沸騰部熱抵抗
の低減を行っている。さらに特開平5−31245号公報では
サーモサイフォンを収納する背面カバーは断熱箱体を形
成するソトイタとは別体に形成されている。サーモサイ
フォンの下部にある放熱用ファンのファンは前方に向け
取付けられている。さらに放熱用スリットの例としては
特開平4−174269 号公報があり、これでは断熱箱体の上
部にサーモサイフォンを収納した送風ダクトが形成さ
れ、放熱用スリットは断熱箱体の前部と後部に形成され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の平面状の沸騰面
と沸騰部熱伝達率向上手段を設けたものにあっては放熱
ブロックにパイプを貫通させパイプ内面に接触するコイ
ル状部材を挿入したり、沸騰面に無数の凹凸を設けたり
するものであるため、熱電素子モジュールの放熱面から
沸騰面（パイプ内面）までの平均距離が大きくなり、そ
の間の熱抵抗も大きくなるという問題がある。また、沸
騰面に凹凸を設けるには特殊加工が必要になり量産性が
悪く安価に作ることができないという問題がある。この
結果として、熱電素子モジュールの放熱面温度を低下す
ることができず、従って吸熱面温度も低下することがで
きず、冷却能力，省電力効果が得られないという問題が
ある。

【０００４】さらに、サーモサイフォンを収納する背面
カバーを有する背面空間室を断熱箱体を形成するソトイ
タとは別体に形成されているので、断熱箱体に背面カバ
ーを有する背面空間室を取付ける際に、取付部材，取付
けの手間等が必要となりコストが高くなるという問題が
ある。

【０００５】さらに、サーモサイフォンの下部にある放
熱用ファンが前方に向け取付けられているので、このま
まではサーモサイフォンの通風，放熱がスムーズに行わ
れず、余分な風向板等が必要となりコストが高くなると
いう問題がある。

【０００６】さらに、サーモサイフォンの凝縮器がフィ
ンパイプ式のものにあっては、放熱用ファンの振動でフ
ィンパイプが共振するという問題がある。

【０００７】さらに、放熱用ファンの取付けにより、背
面空間室の奥行寸法が大きくなり、冷蔵庫の大きさが大
きくなるという問題がある。

【０００８】さらに、放熱用スリットが断熱箱体の前部
と後部に形成されているものにあっては、サーモサイフ
ォンで熱交換された熱風が断熱箱体の前方に吹き出され
ると共に、放熱用ファンの音も前方にでてくるので扉開
閉時に不快感を与えるという問題がある。

【０００９】さらに、電源用基板の取付場所が見当ら
ず、断熱箱体の上部にするとカバー等が必要となり、コ
ストが高くなり、冷蔵庫も大きくなるという問題があ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するためになされたものである。

【００１１】即ち、請求項１の如く、熱電素子モジュー
ルの放熱面にサーモサイフォンの沸騰部ボックスが熱的
に接触し、沸騰部ボックスには冷媒等の熱媒体が封入さ
れており、沸騰により発生した蒸気は蒸発流路から凝縮
器に流れ、凝縮器で放熱し液冷媒になり、液冷媒は重力
の作用により下方に流れ、流路を通り沸騰部ボックスに
戻る構成になっているサーモサイフォンにおいて、高性
能な沸騰部の熱伝達率向上の手段として、沸騰部ボック
スの熱電素子モジュール側のボックス壁を構成する部材
の内面に発泡金属の薄いシートを貼付け、これにより伝
熱面に微小な凹みを多数設け微小な気泡核が発生しやす
い構造にした熱電素子放熱促進装置を構成し、この熱電
素子放熱促進装置を断熱箱体により形成される冷蔵庫の
箱体背面に設けたものである。ボックス壁を構成する部
材の内面に発泡金属の薄いシートを貼付ける加工は、炉
中溶接で簡単に加工できるので量産にも適しており、安
価にできる。

【００１２】さらには、断熱箱体のアトイタと、そのア
トイタの奥行方向に突出した上下左右の各ソトイタと、
そのソトイタ周端部を覆う背面カバーとで囲まれた背面
空間室にサーモサイフォンを配設したものである。これ
によって断熱箱体と背面カバーとが一体となり、取付部
材，取付けの手間等が不要となりコストを安くできる。

【００１３】さらには、請求項２の如く、サーモサイフ
ォンの下部に放熱用ファンを上方に向けて配設したもの
である。これによって、サーモサイフォンの通風，放熱
がスムーズに行われ、余分な風向板も不要となりコスト
を安くできる。

【００１４】さらには、請求項３，４の如く、サーモサ
イフォンの凝縮器をＵ字曲げ部を有するフィンパイプ凝
縮器で構成し、そのＵ字曲げ部を歯形状の固定具で狭持
し、この固定具を箱体のアトイタ部に固定するか、ある
いは、サーモサイフォンの凝縮器をＵ字曲げ部を有する
フィンパイプ凝縮器で構成し、そのＵ字曲げ部を凹状の
固定具でその凹部に緩衝材を介して狭持し、この固定具
を箱体のアトイタ部に固定するものである。これによっ
て、放熱用ファンの振動でフィンパイプ凝縮器が共振す
ることを解消できる。

【００１５】さらには、請求項５の如く、放熱用ファン
の対抗部位のアトイタに凹状の絞りを設けたものであ
る。これによって、背面空間室の奥行寸法を狭くするこ
とができ、電子冷蔵庫の大きさをコンパクトにすること
ができる。

【００１６】さらには、請求項６の如く、放熱用スリッ
トを背面カバーの放熱用ファンの対抗部位と背面カバー
上方端部の近傍に配設したものである。これによって、
サーモサイフォンの通風，放熱がスムーズに行われると
共に、サーモサイフォンで熱交換された熱風が断熱箱体
の前方に吹き出されることもなくなり、放熱用ファンの
音が前方にでてくることも起きない。

【００１７】さらには、請求項７の如く、電源用基板を
サーモサイフォンの下部で放熱用ファンの片側部のアト
イタに支持体を介して固定したものである。これによっ
てカバー等の部材を新たに作ることもなくなり、冷蔵庫
の大きさも最小限にすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図に示す一
実施例で説明する。

【００１９】図１は本発明の電子冷蔵庫の要部縦断面
図。図２〜図５はフィンパイプ凝縮器のアトイタへの取
付説明図。図６〜図７は電源用基板のアトイタへの取付
説明図である。

【００２０】図１において、１は内箱、２はソトイタ、
３は断熱箱体、４は扉、５は庫内、６はアトイタであ
り、上記断熱箱体３は内箱１とソトイタ２とアトイタ６
で囲まれ空間に発泡断熱材を充填して形成したものであ
る。７は背面カバー、７ａは背面空間室であり、この背
面空間室７ａは断熱箱体３のアトイタ６と、そのアトイ
タ６の奥行方向に突出した上下左右の各ソトイタ２と、
そのソトイタ周端部を覆う背面カバー７とで囲まれた空
間室である。これにより、断熱箱体３と背面カバー７と
が一体化され、一体化のための取付部材，取付けの手間
等が不要となる。

【００２１】８は熱電素子モジュールであり、この熱電
素子モジュール８は断熱箱体３の背面の一部に設けた貫
通部に配設され、前面部には吸熱面９，後面部には放熱
面１０を有している。放熱面１０にはサーモサイフォン
の沸騰部ボックス１１が熱的に接触している。この沸騰
部ボックス１１には冷媒等の熱媒体１２が封入されてお
り、沸騰により発生した蒸気はパイプ１３から放熱用フ
ィン１４を有するフィンパイプ凝縮器１５に流れ、ここ
で放熱し液冷媒になり液冷媒は重力の作用により下方に
流れ、再び沸騰部ボックス１１に戻る構成になってい
る。

【００２２】沸騰部ボックス１１の熱電素子モジュール
８のボックス壁を構成する部材１６の内面には銅などの
発泡金属の薄いシート１７を貼ることにより伝熱面に微
小な凹みを多数設け、微小な気泡核が発生しやすい構造
にし、高性能な沸騰部熱伝達率向上手段を構成してい
る。また、断熱箱体３の背面の一部に設けた貫通部には
熱伝導体１８を取付け、熱伝導体１８の冷蔵庫庫内５側
に吸熱用フィン１９を設け、熱伝導体１８の庫外側には
熱電素子モジュール８の吸熱面９に熱的に接触してい
る。

【００２３】しかして、熱電素子モジュール８に通電す
ると吸熱面９の温度が下がり吸熱作用を行い、熱伝導体
１８を介して吸熱用フィン１９より庫内５の熱が奪わ
れ、冷蔵庫庫内５が冷却される。一方、熱電素子モジュ
ール８に通電されると庫内５から奪った熱と通電した電
力の和に相当する熱が放熱面１０より放熱され、その熱
はボックス壁を構成する部材１６及びその内面に貼付け
た発泡金属の薄いシート１７に熱伝導により伝わる。沸
騰部ボックス１１内の冷媒は発泡金属の薄いシート１７
の作用により効率よく沸騰し、高性能な沸騰部熱伝達が
実現できる。なお、２０は放熱用ファンであり、この放
熱用ファン２０はサーモサイフォンの下部にそのファン
が上方に向けて配設され、フィンパイプ凝縮器１５へ強
制通風し、フィンパイプ凝縮器１５の放熱を促進するた
めに設けられている。これによって、余分な風向板など
を不要にしている。

【００２４】２１は凹部であり、この凹部２１は放熱用
ファン２０の対抗部位のアトイタ６に設けたものであ
る。これによって、放熱用ファン２０をアトイタ６の凹
部２１にくい込ませて取付けることができ背面空間７ａ
の奥行寸法を小さくでき、その分冷蔵庫をコンパクトに
できるものである。

【００２５】また、この凹部２１を形成することにより
アトイタ６の強度を増すことができる。２１は吸込スリ
ットであり、この吸込スリット２１は背面カバー７の放
熱用ファン対抗部位に配設したものである。２２は吐出
スリットであり、この吐出スリット２２は背面カバー７
の上方端部近傍に配設したものである。これによって、
フィンパイプ凝縮器１５の通風，放熱がよくなり、背面
空間室７ａの奥行寸法も狭くでき、冷蔵庫をコンパクト
にすることができる。また、放熱用ファンの音が冷蔵庫
の前方に出ないので騒音の問題は解消できる。なお、２
４は足、２５はハンドルである。

【００２６】次に、図２〜図５を用いて、フィンパイプ
凝縮器１５のアトイタ６への取付けについて説明する。
図２，図３において２６はフィンパイプ凝縮器１５のＵ
字曲げ部であり、このＵ字曲げ部２６を歯形状の固定具
２７で狭持し、固定具２７の両端部をネジ２８を用いて
アトイタ６へ固定したものである。また、これとは別の
方法として図４，図５において、２９は凹状の固定具で
あり、この固定具２９はフィンパイプ凝縮器１５のＵ字
曲げ部２６を緩衝材３０を介して狭持し、固定具２９の
両端部をネジ３１を用いてアトイタ６へ固定したもので
ある。このようにすることによって、放熱用ファンの振
動がフィンパイプ凝縮器１５を共振することを解消でき
る。

【００２７】次に、図６，図７を用いて、電源用基板３
２のアトイタ６への取付けについて説明する。電源用基
板３２をサーモサイフォンの下部で放熱用ファン２０の
左あるいは右の片側部でアトイタ６に支持体３３を介し
て固定したものである。このようにすることによって、
電源用基板３２のカバー等の部材を新たに作ることも不
要となり、コスト低減をはかることができる。また、新
たに据付スペースを確保する必要もなくなるので、冷蔵
庫の大きさをコンパクトにすることができる。

【００２８】

【発明の効果】熱電素子モジュール８の放熱面１０から
の放熱量は吸熱面９から吸熱した熱量と通電した電力の
和に相当する熱が放熱される。そのため、放熱面温度を
下げ熱電素子モジュール８を効率よく使用するために、
放熱面にフィン等を設け効率よく放熱する手段が使用さ
れる。しかし、単にフィンを設け伝熱面積を拡大し熱伝
導により熱拡散を行うとフィンの大きさが大きくなるに
したがいフィン効率が低下し、効率のよい放熱を行えな
くなる。

【００２９】そこで、上記したように、熱電素子モジュ
ール８の放熱面１０にサーモサイフォンの沸騰部ボック
ス１１を熱的に接触させ、沸騰部ボックス１１の熱電素
子モジュール８側のボックス壁を構成する部材１６の内
面に銅などの発泡金属の薄いシート１７を貼付けること
により伝熱面に微小な凹みを多数設け微小な気泡核が発
生しやすい構造にし、高性能な沸騰部熱伝達率向上手段
を構成する。

【００３０】沸騰部ボックス１１には冷媒等の熱媒体１
２を封入し、沸騰により発生した蒸気をパイプ１３から
フィンパイプ凝縮器１５に導くことにより凝縮器１５内
の冷媒温度を一様にし、効率よく凝縮器１５で放熱し液
冷媒となり、この液冷媒は重力の作用により下方に流
れ、再び沸騰部ボックス１１に戻る構成にし、熱電素子
モジュール８を効率よく使用する。このような放熱手段
を冷蔵庫に使用することにより、熱電素子モジュール８
の放熱面温度を低下でき、省電力の冷蔵庫を提供でき
る。

【００３１】さらに、本発明の高性能な沸騰部熱伝達率
向上手段を構成した場合の効果の一例を図８及び図９に
示す。図８は発泡金属の薄いシート１７を用いた沸騰面
とそれを用いない平滑面の沸騰面の場合における各部温
度分布を比較した一例である。本発明の沸騰部熱伝達率
向上手段を用いることにより、図９に示すように沸騰熱
伝達率は大幅に向上し、その結果沸騰面温度と液温の温
度差すなわち過熱度は１１.５℃から３.７℃と大幅に低
減される。そのため、熱電素子モジュール８の放熱面１
０の温度Ｔｈが大幅に下がり、吸熱面９の温度Ｔｃとの
温度差：Ｔｈ−Ｔｃが小さくなる。一般に熱電素子モジ
ュールはＴｈ−Ｔｃが小さくなると熱電素子モジュール
冷却能力が向上し本実験例では、平滑面に対して冷却能
力が５３％向上する。

【００３２】さらに、サーモサイフォンを収納する背面
カバーを有する背面空間室を断熱箱体を形成するソトイ
タとは別体に形成されていたものを断熱箱体の上下左右
の各ソトイタを奥行方向に突出させ背面空間室を断熱箱
体を形成するソトイタと一体に形成することによって、
別体に形成した場合に必要な取付部材，取付けの手間等
が不要になりコスト低減をはかることができる。

【００３３】さらに、サーモサイフォンの下部に取付け
られた放熱用ファンが前方に向け取付けられていたもの
を、上方に向けて取付けることによって、従来品ではサ
ーモサイフォンの通風，放熱をスムーズに行うために、
前後方向から上下方向に通風方向を変える風向板等が必
要であったものを風向板等が不要になりコスト低減をは
かることができる。

【００３４】さらに、サーモサイフォンの凝縮器がフィ
ンパイプ式のものにあっては、放熱用ファンの振動でフ
ィンパイプが共振するという問題があったものを、フィ
ンパイプのＵ字曲げ部を歯形状の固定具、あるいは凹状
の固定具によって固定できるようにし、この共振をなく
したものである。

【００３５】さらに、放熱用ファンの取付けにより、背
面空間室の奥行寸法が大きくなるという問題があったも
のを、放熱用ファンの対抗部位のアトイタに凹状の絞り
を設けたことによって、背面空間室の奥行寸法を小さく
でき冷蔵庫の大きさをコンパクトにすることができる。
また、これによって、アトイタの強度も強くなる。

【００３６】さらに、放熱用スリットが断熱箱体の前部
と後部に形成されているものにあっては、サーモサイフ
ォンで熱交換された熱風が冷蔵庫の前方に吹き出され、
同時に放熱ファンの音も前方にでてくるので扉開閉時に
不快感を与えるという問題があったものを、放熱用スリ
ットを背面カバーの放熱用ファンの対抗部位と背面カバ
ー上方の近傍に配設することによって、扉開閉時の熱風
と音の不快感のない冷蔵庫を提供できるようにした。

【００３７】さらに、電源用基板の取付場所が見当ら
ず、断熱箱体の上部等に配設するとこれ用のカバー等が
必要となりコストが高くなるという問題があったもの
を、電源用基板をサーモサイフォンの下部で放熱用ファ
ンの左または右の片側部のアトイタに支持体を介して固
定することによって上記の問題を解消したものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子冷蔵庫の要部縦断面図。

【図２】フィンパイプ凝縮器のアトイタへの取付けを示
す要部縦断面図。

【図３】図２においてアトイタへの取付けを冷蔵庫後方
により見た立面図。

【図４】フィンパイプ凝縮器のアトイタへの取付けを示
す図３とは別の図。

【図５】図４においてアトイタへの取付けを冷蔵庫側方
より見た断面図。

【図６】電源用基板のアトイタへの取付けを示す要部縦
断面図。

【図７】図６においてアトイタへの取付けを冷蔵庫後方
より見た立面図。

【図８】発泡金属と平滑面との各部温度分布の比較説明
図。

【図９】発泡金属と平滑面との性能比較説明図。

【符号の説明】

１…内箱、２…ソトイタ、３…断熱箱体、４…扉、５…
庫内、６…アトイタ、７…背面カバー、７ａ…背面空間
室、８…熱電素子モジュール、９…吸熱面、１０…放熱
面、１１…沸騰部ボックス、１２…熱媒体、１３…パイ
プ、１４…放熱用フィン、１５…フィンパイプ凝縮器、
１６…ボックス壁を構成する部材、１７…薄いシート、
１８…熱伝導体、１９…吸熱用ファン、２０…放熱用フ
ァン。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱電素子モジュールの放熱面にサーモサイ
   フォンの沸騰部ボックスが熱的に接触し、沸騰部ボック
   スには冷媒等の熱媒体が封入されており、沸騰により発
   生した蒸気は蒸発流路から凝縮器に流れ、凝縮器で放熱
   し液冷媒になり、液冷媒は重力の作用により下方に流
   れ、流路を通り沸騰部ボックスに戻る構成になっている
   サーモサイフォンにおいて、高性能な沸騰部の熱伝達率
   向上の手段として、沸騰部ボックスの熱電素子モジュー
   ル側のボックス壁を構成する部材の内面に発泡金属の薄
   いシートを貼付け、これにより伝熱面に微小な凹みを多
   数設け微小な気泡核が発生しやすい構造にした熱電素子
   放熱促進装置を構成し、この熱電素子放熱促進装置を断
   熱箱体のアトイタと、そのアトイタの奥行方向に突出し
   た上下左右の各ソトイタと、そのソトイタ周端部を覆う
   背面カバーとで囲まれた背面空間室に配設したことを特
   徴とする電子冷蔵庫。
2. 【請求項２】サーモサイフォンの下部に放熱用ファンを
   上方に向けて配設したことを特徴とする請求項１記載の
   電子冷蔵庫。
3. 【請求項３】サーモサイフォンの凝縮器をＵ字曲げ部を
   有するフィンパイプ凝縮器で構成し、そのＵ字曲げ部を
   歯形状の固定具で狭持し、この固定具を箱体のアトイタ
   部に固定したことを特徴とする請求項１記載の電子冷蔵
   庫。
4. 【請求項４】サーモサイフォンの凝縮器をＵ字曲げ部を
   有するフィンパイプ凝縮器で構成し、そのＵ字曲げ部を
   凹状の固定具でその凹部に緩衝材を介して狭持し、この
   固定具を箱体のアトイタ部に固定したことを特徴とする
   請求項１記載の電子冷蔵庫。
5. 【請求項５】放熱用ファンの対抗部位のアトイタに凹状
   の絞りを設けたことを特徴とする請求項１，２記載の電
   子冷蔵庫。
6. 【請求項６】放熱用スリットを背面カバーの放熱用ファ
   ンの対抗部位と背面カバー上方端部の近傍に配設したこ
   とを特徴とする請求項１，２記載の電子冷蔵庫。
7. 【請求項７】電源用基板をサーモサイフォンの下部で放
   熱用ファンの片側部のアトイタに支持体を介して固定し
   たことを特徴とする請求項１，２記載の電子冷蔵庫。