JPH1062048A - 電子冷凍式冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンパクトな構成で高い放熱性が得られるよう
に電子冷凍式冷蔵庫に装備したヒートパイプ式放熱器の
構造を改良する。 【解決手段】断熱キャビネット１の壁に組み込んだ電子
式サーモモジュール４を挟んで庫内側の吸熱面に伝熱ブ
ロック５，吸熱フィン６を、庫外側の放熱面には受熱ブ
ロック７を伝熱結合し、さらに受熱ブロックをヒートパ
イプの蒸発部として放熱用のヒートパイプ８を接続した
電子冷凍式冷蔵庫において、サーモモジュール，受熱ブ
ロックを断熱筐体の背面下部に配置し、かつ受熱ブロッ
クの作動液溜７ａに連通接続して上方に引出したＵ字管
形のヒートパイプをキャビネットの背面に沿って縦向き
に並置配管するとともに、ヒートパイプの相互間にまた
がり、その長手方向に沿って横断面形状が波形になるプ
レート状の放熱フィン９を布設し、その谷部に沿いヒー
トパイプを配管して伝熱結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子冷凍式冷蔵
庫、特に当該冷蔵庫に備えたヒートパイプ式放熱器の構
成に関する。

【０００２】

【従来の技術】頭記の電子冷凍式冷蔵庫として、断熱筐
体に熱電素子からなる電子サーモモジュールを組み込
み、電子サーモモジュールのペルチエ効果を利用して庫
内を保冷するようにした構成のものが特公平５−１７４
６９号公報などに開示されて公知である。また、かかる
電子冷凍式冷蔵庫の放熱器として、サーモモジュールの
庫外側放熱面に受熱ブロックを伝熱結合するとともに、
受熱ブロックをヒートパイプの蒸発部として、該受熱ブ
ロックに放熱フィン付きヒートパイプを接続した構成の
ものも知られている。

【０００３】かかる電子冷凍式冷蔵庫は静粛で騒音の発
生を伴わないことから、最近ではホテルの客室に備えた
飲料販売用ホテルベンダの冷蔵庫として多用されてい
る。図５(a),(b) は前記したホテルベンダを対象とした
電子冷凍式冷蔵庫の従来の構成図であり、図において、
１は冷蔵庫の断熱筐体としてなるキャビネット、２はそ
の前面扉、３はキャビネット１の庫内に備えた缶，ボト
ル飲料などの収納棚であり、キャビネット１に次記の構
成になる電子冷凍式冷却ユニットを装備して庫内を保冷
するようにしている。

【０００４】ここで冷却ユニットは、キャビネット１の
断熱壁を切欠して組み込んだ電子サーモモジュール４を
挟んでその吸熱面に伝熱ブロック５を介して庫内側に吸
熱フィン６，庫外側の放熱面には受熱ブロック７を伝熱
結合するとともに、前記受熱ブロック７をヒートパイプ
の蒸発部として、該受熱ブロックに放熱フィン８ａ付の
ヒートパイプ８を接続した構成になる。また、ヒートパ
イプ８はパイプ先端を上にしてキャビネット１の背面側
に傾斜姿勢に配管し、その長手方向に沿ってパイプと直
交するように縦向きに多数枚の平板形放熱フィン８ａを
結合した構成になる。

【０００５】かかる構成で、サーモモジュール４の熱電
素子に定方向に電流を流すと、ペルチエ効果によりその
吸熱面には冷熱，放熱面には発熱が生じ、伝熱ブロック
５，吸熱フィン６を介して庫内を冷却する。また、庫内
側から吸熱し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の放熱フィン８
ａを介して空気の自然対流により周囲に熱放散される。
なお、ヒートパイプの動作，機能については周知であ
り、ここではその説明を省略する。

【０００６】また、図示例ではキャビネット１に冷却ユ
ニットを１基組み込んだ例を示したが、内容積の大きな
冷蔵庫ではキャビネット１に複数の冷却ユニットを上下
段に並べて装備し、さらに庫内側にファンを備えた構成
のものもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
に冷却ユニットの発生熱をヒートパイプを介して自然対
流（冷蔵庫の静粛性を得るために庫外ファンを備えてな
い）で庫外へ放熱するには、ヒートパイプ８の放熱フィ
ン８ａの放熱面積を大きくする必要があるが、図示のよ
うにヒートパイプ８の長手方向に沿って布設した多数枚
の放熱フィン８ａをキャビネット１の背面側に配置した
従来構造では、冷蔵庫の背面側に突き出す放熱フィン８
ａの寸法が大きくなって冷蔵庫の奥行き寸法が大形化す
る。

【０００８】また、内容積の大きな冷蔵庫では、複数基
の冷却ユニットを上下段に並べて組み込むために、各冷
却ユニットに付属するヒートパイプ８の放熱フィン８ａ
も上下段に並ぶことから、自然対流による放熱方式では
上段に並ぶヒートパイプが対流空気の下流側に位置する
ために放熱特性が低下するといった問題もある。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、コンパクトな構成で高い放熱性が
得られるように冷蔵庫に装備したヒートパイプ式放熱器
を構造改良した電子冷凍式冷蔵庫を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、断熱筐体の壁に熱電素子からなる
電子式サーモモジュールを組み込み、該サーモモジュー
ルを挟んで庫内側の吸熱面に伝熱ブロックを介して吸熱
フィン、庫外側の放熱面には受熱ブロックを伝熱結合す
るとともに、前記受熱ブロックをヒートパイプの蒸発部
として、該受熱ブロックに放熱用のヒートパイプを接続
した電子冷凍式冷蔵庫において、サーモモジュール，受
熱ブロックを断熱筐体の背面下部に配置し、かつ受熱ブ
ロックに接続して上方に引出した複数本のヒートパイプ
を断熱筐体の背面に沿って縦向きに並置配管するととも
に、ヒートパイプの相互間にまたがり、その長手方向に
沿って横断面形状が波形になるプレート状の放熱フィン
を伝熱結合して構成するものとする。

【００１０】かかる構成によれば、限られた冷蔵庫の背
面領域で、放熱面積の大きな放熱フィンをコンパクトに
構築できる。また、波形のプレート状放熱フィンの山部
と谷部の間に画成された縦向きの通路にはいわゆる煙突
効果が働いて放熱フィンを洗流する空気の自然対流が促
進されるので高い放熱性が確保できる。、しかも、受熱
ブロックから引出した複数本のヒートパイプを縦向きに
並置配管したので、放熱によりヒートパイプ内で凝縮し
た作動液が受熱ブロックの蒸発部へスムーズに還流する
ほか、周囲空気が各ヒートパイプの長手方向に沿って平
行に流れるので個々のヒートパイプが有効に機能する。

【００１１】また、本発明によれば、前記構成における
ヒートパイプ，およびプレート状放熱フィンは、具体的
に次記のような形態で構成することができる。 １）ヒートパイプがその長手方向の中央をＵ字状に折り
曲げたＵ字管としてなり、そのパイプ両端部を受熱ブロ
ックの内部に形成した作動液溜に連通して接続する。

【００１２】かかるヒートパイプは一方の管端部を絞っ
て封じ切るなどの厄介な加工が不要となるので製作コス
トが低減する。 ２）断面波形のプレート状放熱フィンを断熱筐体の背面
に取付け、該放熱フィンの谷部に沿いヒートパイプを配
管して伝熱結合するものとする。そして、ヒートパイプ
と放熱フィンとを伝熱結合するための具体的な構造とし
て、放熱フィンの谷部にヒートパイプのパイプ径に相応
した凹部を形成し、該凹部に添わせて配管したヒートパ
イプを抑え板により挟持して伝熱結合する。放熱フィン
の谷部にヒートパイプのパイプ径よりも一回り小径な筒
部を形成し、該筒部にヒートパイプを圧入して伝熱結合
する。放熱フィンの谷部にその長手方向に沿って複数箇
所に横向きのスリットを入れ、かつそのスリット間の周
壁部を内側へ円弧状に折り返し、ここにヒートパイプを
差し込んで伝熱結合するなどの構成がある。

【００１３】３）断面波形のプレート状放熱フィンが、
波の山部と谷部を突き合わせて断熱筐体の背面側に並置
した２枚の波形フィン板の組合せ体からなり、その突き
合わせ面の間にヒートパイプを挟さみ込んで伝熱結合す
る。この構成によれば、１枚構成の放熱フィンと比べて
ヒートパイプから放熱フィンの末端までの伝熱距離が短
くなり、その分だけ放熱フィンの放熱特性が向上する。

【００１４】４）断熱筐体の外箱を金属製の箱体とし
て、その背面壁の面域に横断面が波形になる放熱フィン
部を膨出成形し、その谷部に沿いヒートパイプを配管し
て伝熱結合する。これにより、放熱フィンを独立部品と
して製作したり、冷蔵庫の筐体へ取付ける必要がなくな
るので製作コストが低減する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。なお、各実施例の図中で図５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) において、電子冷凍式冷却
ユニットのサーモモジュール４，伝熱ブロック５，吸熱
フィン６，および受熱ブロック７の組立体はキャビネッ
ト１の背面側下部に組み込まれており、キャビネット１
の庫外背面側に突き出た受熱ブロック７に接続して上方
に引出した複数本のヒートパイプ８が左右に並置して上
下方向に配管されており、さらに各ヒートパイプ８にま
たがってキャビネット１の背面に布設した波形のプレー
ト状放熱フィン９をヒートパイプと伝熱結合してヒート
パイプ式放熱器を構成している。なお、１０は庫内ファ
ンである。

【００１６】ここで、ヒートパイプ８は長尺パイプの中
央部をＵ字状に折り曲げたＵ字管で、その湾曲部を上に
向けて両管端が受熱ブロック７の内部に形成した作動液
溜７ａに開口するように接続されている。なお、作動液
溜７ａの壁面には、例えばねじ溝加工を施して作動液の
核沸騰を促進するようにしている。一方、プレート状放
熱フィン９は伝熱性の高い金属板を板金加工して作られ
たもので、その横断面がジグザグな波形を呈するように
折り曲げ加工されており、その谷部にヒートパイプ８を
添わせて図２で示すような結合手段により両者の間を伝
熱結合している。

【００１７】次に、図２(a) 〜(c) によりヒートパイプ
８と放熱フィン９との具体的な伝熱結合構造を示す。ま
ず、(a) 図の構成では、放熱フィン９の谷部にヒートパ
イプ８のパイプ径に相応した半円形の凹部９ａを形成
し、ここにはめ込んだヒートパイプ８を反対側から断面
円弧状の抑え板１１を当てがってねじ１２により加圧締
結している。なお、ヒートパイプ８と放熱フィン９との
間に高い伝熱性を確保するために、ヒートパイプ８の周
面に伝熱グリースを塗布して放熱フィン９に取付けるの
がよい。また、(b) 図の構成では、放熱フィン９の谷部
にヒートパイプ８のパイプ径に相応したパイプ挿入部を
形成したもので、谷部を形成するＵ字状湾曲部には上下
方向に沿って定間隔おきに横向きにスリットを切り込
み、そのスリット間の壁部を図示のように内側へ折り返
してヒートパイプ８のパイプ径に相応した半円形の周壁
部９ｂを形成し、ここにヒートパイプ８を差し込んで伝
熱結合するようにしている。さらに、(c) 図の構成は、
放熱フィン８としてばね性の高いりん青銅，ばね用ステ
ンレスなどの金属板を採用し、その谷部をヒートパイプ
８のパイプ径より一回り小さく湾曲加工して断面Ｃ字形
の筒部９ｃを形成し、ここにヒートパイプ８を圧入して
伝熱結合している。なお、(b),(c) 図においても(a) 図
で述べたようにヒートパイプ８の周面に伝熱グリースを
塗布しておくのがよい。また、特に(b),(c) 図ではヒー
トパイプ８との伝熱結合に、ねじなど使用せずに放熱フ
ィン９自身のばね弾性を利用してヒートパイプ８に圧接
するようにしているので、組立工数の削減化が図れる。

【００１８】かかる構成で、冷蔵庫の運転時にはサーモ
モジュール４から受熱ブロック７に伝熱した熱で受熱ブ
ロックの液溜７ａに封入した作動液が蒸発し、その蒸気
がヒートパイプ８の中を上昇拡散して放熱フィン９に放
熱して凝縮した後、ヒートパイプ８を流下して受熱ブロ
ック７の液溜７ａに還流するように蒸発／凝縮サイクル
を繰り返す。また、放熱フィン９に伝熱した熱は、放熱
フィン９の壁面に沿って自然対流する周囲空気へ放熱す
る。この場合に、放熱フィン９はその横断面が波形であ
ることから、その波ピッチの間を通風する空気の自然対
流にはいわゆる煙突効果が働いて高い放熱性が得られ
る。また、ヒートパイプ８は縦向きに配管されているの
で、パイプ内の上部で凝縮した作動液はパイプ内をスム
ーズに流下して受熱ブロック７の液溜（蒸発部）７ａに
還流する。

【００１９】〔実施例２〕次に、本発明の請求項７に対
応する応用実施例を図３(a),(b) に示す。この実施例に
おいては、プレート状の放熱フィン９が２枚の波形板９
Ｉと９IIを前後に並べ、波形板９Ｉの山部と波形板９II
の谷部とを突き合わせてねじ１３で連結した組立体から
なり、ヒートパイプ９が波形板９Ｉと９IIの突き合わせ
面の間に挟み込んで伝熱結合されている。なお、ヒート
パイプ８を挟持する波形板９Ｉ，９IIの突き合わせ端面
にはヒートパイプ８のパイプ径に相応した半円径の凹部
を形成しておく。そして、放熱フィン９は後部側に並ぶ
波形板９Ｉがねじ１４によりキャビネット１の背面に取
付けられている。

【００２０】かかる構成では、ヒートパイプ８を挟んで
その前後側に放熱フィン９の波形板９Ｉ，９IIが伝熱結
合されているので、実施例１に示した一枚構成の放熱フ
ィンと比べて、ヒートパイプ８から放熱フィン９の末端
までの距離が短くなる分だけ放熱性能が向上する。 〔実施例３〕次に、本発明の請求項８に対応する実施例
の構成を図４に示す。この実施例においては、冷蔵庫の
キャビネット１が内箱１ａと外箱１ｂとその間に充填し
た発泡樹脂などの断熱材１ｂとからなり、ここで外箱１
ｂは板金製の箱体で、成形時にはその背面側に横断面の
形状が波形になる櫛歯状の放熱フィン部１ｄをプレス加
工などにより外箱と一体に作り込む。そして、組立時に
は実施例１と同様に放熱フィン部１ｄの谷部に添わせて
受熱ブロック７（図１参照）から上方に引出したヒート
パイプ８を配管し、放熱フィン部との間を伝熱結合す
る。

【００２１】かかる構成により、冷蔵庫の運転時には先
記の各実施例と同様に、放熱フィン部１ｄの壁面に沿っ
て周囲空気が自然対流により流れ、サーモモジュールの
発熱を受熱ブロックからヒートパイプ８，放熱フィン部
１ｄを介して放熱する。また、この実施例の特長は、放
熱フィン部１ｄがキャビネット１の外箱１ｃに作り込ま
れているので、放熱フィンを独立部品として製作してキ
ャビネット１に取付ける作業が不要となる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように本発明の構成によれ
ば、次記の効果を奏する。 １）限られた冷蔵庫の背面領域で、放熱面積の大きな放
熱フィンをコンパクトに構築できるとともに、波形のプ
レート状放熱フィンの山部と谷部の間に画成された縦向
きの通路にはいわゆる煙突効果が働いて放熱フィンを洗
流する空気の自然対流が促進されるので高い放熱性が確
保できる。しかも、受熱ブロックから引出した複数本の
ヒートパイプを縦向きに並置配管したので、放熱により
ヒートパイプ内で凝縮した作動液が受熱ブロックの蒸発
部へスムーズに還流するほか、周囲空気が各ヒートパイ
プの長手方向に沿って平行に流れるので個々のヒートパ
イプが有効に機能する。

【００２３】２）請求項２のように、ヒートパイプにＵ
字管を採用することにより、従来のヒートパイプのよう
に一方の管端部を絞って封じ切るなどの厄介な加工が不
要となるので製作コストが低減する。 ３）また、放熱フィンとヒートパイプとの伝熱結合手段
として、特に請求項５，６の構成を採用することで、ね
じ止めなどの手間のかかる作業が不要で組立工数の削減
化が図れる。

【００２４】４）請求項７のように２枚合わせの波形板
で構成した放熱フィンの突き合わせ面にヒートパイプを
挟持した構成によれば、一枚構成の放熱フィンと比べて
放熱特性が向上する。 ５）さらに、請求項８のように断熱筐体の外箱の背面域
に放熱フィン部を一体に作り込んだ構成を採用するとに
より、放熱フィンを独立部品として製作，並びに断熱筐
体に取付ける工程が不要となってコストダウンが図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に対応した電子冷凍式冷蔵庫
の構成図であり、(a) は縦断側面図、(b) は背面図、
(c) は横断面図

【図２】図１におけるヒートパイプと放熱フィンとの伝
熱結合部の構造図であり、(a)〜(c) はそれぞれ異なる
実施例の斜視図

【図３】本発明の実施例２の構成図であり、(a) は冷蔵
庫の横断面図、(b) は(a) における放熱フィンの部分拡
大図

【図４】本発明の実施例３に対応する冷蔵庫の横断面図

【図５】従来における電子冷凍式冷蔵庫の構成図であ
り、(a) は全体の透視斜視図、(b) は(a) の側面図

【符号の説明】

１ キャビネット（断熱筐体） １ｃ 外箱 １ｄ 放熱フィン部 ２ 前面扉 ４ 電子サーモモジュール ５ 伝熱ブロック ６ 吸熱フィン ７ 受熱ブロック ７ａ 作動液溜 ８ ヒートパイプ ９ 波形プレート状の放熱フィン ９Ｉ，９II 波形板 １１ 抑え板

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断熱筐体の壁に熱電素子からなる電子式サ
   ーモモジュールを組み込み、該サーモモジュールを挟ん
   で庫内側の吸熱面に伝熱ブロックを介して吸熱フィン、
   庫外側の放熱面には受熱ブロックを伝熱結合するととも
   に、前記受熱ブロックをヒートパイプの蒸発部として、
   該受熱ブロックに放熱用のヒートパイプを接続した電子
   冷凍式冷蔵庫において、サーモモジュール，受熱ブロッ
   クを断熱筐体の背面下部に配置し、かつ受熱ブロックに
   接続して上方に引出した複数本のヒートパイプを断熱筐
   体の背面に沿って縦向きに並置配管するとともに、ヒー
   トパイプの相互間にまたがり、その長手方向に沿って横
   断面形状が波形になるプレート状の放熱フィンを伝熱結
   合したことを特徴とする電子冷凍式冷蔵庫。
2. 【請求項２】請求項１記載の冷蔵庫において、ヒートパ
   イプがその長手方向の中央をＵ字状に折り曲げたＵ字管
   としてなり、そのパイプ両端部を受熱ブロックの内部に
   形成した作動液溜に連通して接続したことを特徴とする
   電子冷凍式冷蔵庫。
3. 【請求項３】請求項１記載の冷蔵庫において、断面波形
   のプレート状放熱フィンを断熱筐体の背面に取付け、該
   放熱フィンの谷部に沿いヒートパイプを配管して伝熱結
   合したことを特徴とする電子冷凍式冷蔵庫。
4. 【請求項４】請求項３記載の冷蔵庫において、放熱フィ
   ンの谷部にヒートパイプのパイプ径に相応した凹部を形
   成し、該凹部に添わせて配管したヒートパイプを抑え板
   により挟持して伝熱結合したことを特徴とする電子冷凍
   式冷蔵庫。
5. 【請求項５】請求項３記載の冷蔵庫において、放熱フィ
   ンの谷部にヒートパイプのパイプ径よりも一回り小径な
   筒部を形成し、該筒部にヒートパイプを圧入して伝熱結
   合したことを特徴とする電子冷凍式冷蔵庫。
6. 【請求項６】請求項３記載の冷蔵庫において、放熱フィ
   ンの谷部にその長手方向に沿って複数箇所に横向きのス
   リットを入れ、かつそのスリット間の周壁部を内側へ円
   弧状に折り返し、ここにヒートパイプを差し込んで伝熱
   結合したことを特徴とする電子冷凍式冷蔵庫。
7. 【請求項７】請求項１記載の冷蔵庫において、断面波形
   のプレート状放熱フィンが、波の山部と谷部を突き合わ
   せて断熱筐体の背面側に並置した２枚の波形フィン板の
   組合せ体からなり、その突き合わせ面の間にヒートパイ
   プを挟さみ込んで伝熱結合したことを特徴とする電子冷
   凍式冷蔵庫。
8. 【請求項８】請求項１記載の冷蔵庫において、断熱筐体
   の外箱を金属製の箱体として、その背面壁の面域に横断
   面が波形になる放熱フィン部を膨出成形し、その谷部に
   沿いヒートパイプを配管して伝熱結合したことを特徴と
   する電子冷凍式冷蔵庫。