JPS61168767A - 冷温蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車用、家庭用等に有効に用いられ半導体
熱電素子への通電方向をかえることにより冷却と加熱を
行う冷温蔵庫に関する。

〔従来の技術〕

従来の半導体熱電素子を用いた冷温蔵庫では、例えば特
開昭５５−１１２９７６号公報に示されているように半
導体熱電素子を庫内外の仕切壁部に設置し、この半導体
熱電素子の庫内側熱巣板及び庫外側放熱板にそれぞれ庫
内側放熱板と庫外側放熱板を密着固定し、この両放熱板
に２台のファンによりそれぞれ強制送風する構成であっ
た。

一般に半導体熱電素子は、通電することにより、素子及
び素子付近の総熱量を、ペルチュ効果により、一方の熱
集板に集める機能をもつので、例えは冷蔵庫として使用
する時は、庫内側熱巣板が吸熱（冷却）作用を行ってお
り、そして放熱作用を行う庫外側熱巣板からの熱移動を
促進すれば、（冷却すれば）、それに比例して庫内側熱
巣板の吸熱能力も増加させることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、本発明者らの実験研究によれば、従来の
構成においては吸熱作用を行う庫内側熱巣板の熱移動を
強制送風によって促進しても庫外側熱巣板からの熱移動
を促進するだけで、本来の目的である冷却能力はむしろ
低下させていることがわかった。さらに詳細に説明する
なら、半導体熱電素子は、庫内側熱巣板と庫外側熱巣板
の温度差を一定に保とうとする作用を持つから、冷却し
たい場合は放熱側の熱移動を促進させれば吸熱側の温度
は低下し、加熱したい場合にも放熱側の熱移動を促進す
れば、元の温度差に戻そうとして加熱能力が増加するの
であり、その逆側（吸熱側）の熱移動の促進は結果的に
能力を低下していることがわかった。そこで上記の実験
研究事実に鑑み、本発明はペルチェ効果を有する半導体
熱電素子を用いた冷温蔵庫において、その放熱方法を改
善して、半導体熱電素子の冷却、加熱能力を上昇させ、
消費電力の低減、冷温蔵庫の性能向上をはかることを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで上記目的を達成するために本発明は、半導体熱電
素子への通電方向をスイッチ手段によって変えることに
より、庫内の冷却と加温とを行う冷温蔵庫において、 少なくとも１個の空間を形成し、その壁面に開口部を有
する断熱箱体工、 前記開口部に面して固定された半導体熱電素子と、 前記半導体熱電素子の一方の端面に接して設けられ、熱
伝達を促進するための放熱板と、前記半導体熱電素子の
他方の端面に接して設けられ熱伝達を促進するための放
熱板と、前記両放熱板に強制送風可能なごとく配設され
たファンと、 前記スイッチ手段によって制御され、前記両放熱板のう
ち、放熱側として作用する放熱板にのみ前記ファンの送
風空気を送るようにする制御手段とを備えるという技術
的手段を採用する。

〔作用〕

上記技術的手段による作用を説明すると、冷蔵庫として
使用する時には、半導体熱電素子の冷蔵庫内側の面から
、冷蔵庫外側の面へ移動した熱を庫外側に設けられた放
熱板にのみファンによって送風することにより移動した
熱をすみやかに放熱させることができる。したがって従
来のように両側に送風することによって発生する庫外側
の熱の庫内側への移動を有効に防止することができ冷却
能力は向上する。一方温蔵庫として使用する時には、半
導体熱電素子への通電方向を逆にし、塩蔵庫内側に発生
した熱量を、温蔵庫内側放熱板にのみ送風して冷却する
ことにより冷蔵庫の場合と同様の理由によって加熱効率
を高めることが可能となる。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図は、本発明の冷温蔵庫の第１の実施例を示す概略
図であって、ｌは金属または樹脂製の外容器で、内容器
２を収納している。内容器２の内壁と外壁の間は真空層
等で断熱されている。また図示されていないが紙面と平
行な上面には食品等の出入れを行うためのドアがヒンジ
等によって開閉自在に取付けられている。４は前記内容
器２の側面に設けられた開口部２ｃに設置された半導体
熱電素子で、庫内側熱巣板５と庫外側熱巣板６を有する
。この半導体熱電素子４はＢｉ２Ｔｅ３　　Ｂｉ２Ｔｅ
３合金、Ｓｂ２Ｔｅ３　Ｂｊ２Ｔｅ３合金のごとき半導
体からなるもので、その通電方向を変えることにより、
庫内側熱巣板５が吸熱（冷却）作用を行う時は、庫外側
熱巣板６が放熱作用を行い、逆に庫内側熱巣板５が放熱
（加熱）作用を行う時は、庫外側熱巣板６が吸熱作用を
行うものである。前記両熱集板５．６は、電気絶縁材の
中でも、熱伝導性の良い材料例えば、アルミナ等のセラ
ミック材料で形成されている。７は庫内側熱巣板５と庫
内側空間との熱伝達を促進するための庫内側放熱板、８
は庫外側熱巣板６と庫外側空間との熱伝達を促進するた
めの庫外側放熱板で、両放熱板７．８は銅、アルミ等熱
伝導性の良い金属よりなり、前記熱集板５．６にそれぞ
れ熱伝導性にすぐれた接着剤により接着固定されている
。

９は庫内側放熱板７および庫外側放熱板８の側面から強
制送風できる位置に設けられたファンでモータ９ａによ
って駆動される。ファン９の前面にはファン９によって
送られる空気を庫内側放熱板７と庫外側放熱板８とに指
向させることができる風向切換板１０が設けられている
。またファン９の後方の外客器１上には外気取入用通気
口３ａが、庫外側放熱板８の側方の外容器ｌ上には吹出
し用通気口３ｂが設けられている。風向切換板ｌＯは、
第２図および第２図の側面図である第３図に示すように
、数枚の羽根１０ａより成り、中心棒ｌＯｂ、接続板１
０ｃによりある程度自由度を持ちながら固定されている
。そして羽Ｗｌ　１０　ａのうち、中央の１枚には鉄等
の磁性体からなる作動板１０ｄが接続され、両側にソレ
ノイド１０ｅ、１０ｆが配置されている。

第４図は、ソレノイド１０ｅ、１０ｆへの通電の制御を
説明する電気回路図であり、１３はバッテリー、９ａは
ファン９の駆動モータである。１１は冷蔵、温蔵、停止
の切換えを行うためのロータリースイッチで、回転ノブ
ｌｌａが図中実線で示す位置すなわち冷蔵庫として使用
する時には、時限回路１２ａの信号によりリレー１４ａ
、１４ｂを閉じると同時に、バッテリー１３の電圧がリ
レー１４ａ、半導体熱電素子４、リレー１４ｂに直列に
かかるように作動する。回転ノブｌｌａが図中破線で示
す位置すなわち温蔵庫として使用する時には、時限回路
１２ｂの信号により、リレー１４ｃ、１４ｄが閉じると
同時に、バッテリー１３の電圧がリレー１４ｃ、半導体
熱電素子４、リレー１４ｄを直列にかかるように作動す
る。また回転ノブ１１　ａ　１図中二点鎖線で示す位置
にすると回転ノブｌｌａと、ファン９の駆動モータ９ａ
に接続された端子２０との接続が断たれ、半導体熱電素
子側とも断線され停止状態となるよう構成されている。

また、風向を切換える方法は、他にも、例えば自己保持
型の双方向移動ソレノイドを半導体熱電素子４に直列に
接続しても可能である。

次に、上記構成において、本実施例の作動を説明する。

ロータリースイッチ１１の回転ノブ１１ａを第４図冷蔵
位置に回すと、回転ノブｌｌａは端子１１ｂ、ｌｉｄと
接続される。そのため、バッテリー１３を電源として、
時限回路１２ａより一定時間信号が発生し、リレー１４
ａ、１４ｂが作動してソレノイド１０ｅに通電され、作
動板１０ｄは１０ｅに接近し、風向切換板１０は、第１
図において手前が左に移動する。この際、半導体熱電素
子４には第４図において実線矢印Ａの方向に電流が流れ
、冷却素子として作動する。風向切換板１０がファン９
の送風を庫外側放熱板８に向けるように指向しているの
で、放熱空気は、外気取入用通風口３ａからはいり、フ
ァン９を経て、風向切換板にそって庫外側放熱板８の放
熱を受は温風となって吹出し用通風口３ｂから吹出され
る。

従って庫外側放熱板６の放熱が進み、庫内側熱巣板５の
温度がさらに低下して冷蔵庫の冷却効率は向上する。

次にロータリースイッチ１１を反時計方向に３０度回転
し、温蔵位置にすると、回転ノブＩｌａは端子１１ｃ、
ｌｉｅと接続する。そこで時限回路１２ｂからの信号で
リレー１４ｃ、１４ｄが接続し、半導体熱電素子４には
図中破線矢印Ｂの方向に電流が流れて加熱素子として作
動する。また同時にソレノイド１０ｆに通電されて風向
切換板ｌＯは第１図において手前が右に移動する。従っ
てファン９の送風空気は、外気取入用通風口３ａからは
いって庫内側放熱板７の開口部２ｃに面した部分７ａに
あたって、この部分で放熱させ、一部は外気取入用通風
口３ａから吹出される。従って庫内側熱巣板５の熱量が
一部逃げるけれども、庫外側熱巣板の温度が低下するた
めに庫内側熱巣板５に発生させる熱量が増加して温蔵庫
の加温効果は向上する。

次に、上記構成による、本実施例の効果を実験例に従っ
て具体的に説明する。第５図は、庫内側熱巣板５が吸熱
（冷却）作用を行う時の各所の温度を時間を横軸に測定
した結果である。半導体熱電素子４に通電し、定常状態
になった後ファン９をＯＮすると、まず８０℃程度にま
で発熱していた庫外側熱巣板６の温度が下降する。その
ため吸熱されていた庫内側熱巣板５の温度も続いてさら
に下降し、庫内側放熱板７よる伝熱（吸熱）で庫内温度
も下降する。逆に庫内側熱巣板５が放熱（加熱）作用を
行う時の測定結果が第６図で、定常状態になった後ファ
ン９をＯＮすると、発熱していた庫内側熱巣板５の温度
は送風によって一時下降するが、すぐに元の温度に回復
し、庫内側放熱板７の伝熱がファン９による送風で促進
されることによって庫内温度が上昇する。

本発明は、以上の実施例に限定されるものではなく、幅
広（変形可能である。例えば第７図の如（冷蔵庫と温蔵
庫を同時に使用することもできる。

２（１ｉの内容器２０．２１のうち、２０を温蔵庫、２
１を冷蔵庫として使用する場合には、風向切換板ｌＯを
温蔵庫側の庫内側放熱板７に向ければ、庫内側熱巣板５
の放熱が促進され、゛温蔵庫、冷蔵庫の性能が同時に向
上する。なお本実施例で風向きを切換える必要がない場
合は、ファン９を庫内側放熱板７に向けて固定し、風向
切換板１０を省略してもよい。

また風向を切換える手段を用いなくても同様の効果は得
られる。すなわち第８図の如く、ファンを９ｂ、９Ｃの
２個配置して、内容ａ２を冷蔵庫として使用する時には
ファン９Ｃのみを作動して庫外側放熱板８に向けて送風
し、庫外側熱巣板６の放熱を促進する。温蔵庫として使
用する時には、ファン９Ｃを停止してファン９ｂのみを
作動すればよい。このときのファンの作動を第９図の電
気回路図によって説明する。

冷蔵−温蔵切換スイッチの回転ノブｌｌａを第９図に示
した温蔵庫位置に回すと、回転ノブ１１ａは端子１１ｂ
、ｌｉｄと接続し、時限回路１２ａの信号によってリレ
ー１４ａ、１４ｂが作動して、電流は実線矢印Ａの如く
流れ、ファン９ｂに通電され、半導体熱電素子４は加熱
素子として作動する。

次に回転ノブｔｔａを３０度反時計方向に回すと、端子
１１Ｃ１１１ｅが接続されて、時限回路１２ｂの信号に
よってリレー１４ｃ、１４ｄによって電流は破線矢印Ｂ
の如く流れ、ファン９Ｃに通電されて、半導体熱電素子
４は冷却素子として作動する。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明においては、半導体熱電素子の
両面に接して設けられた熱伝達を促進するための放熱板
に、前記放熱板に強制送風するファンによって、冷蔵庫
として使用する時、温蔵庫として使用する時いずれの時
も前記放熱板のうち、放熱側として作用する放熱板にの
み送風する構成としたことによって、半導体熱電素子の
ペルチェ効果によって発生する半導体熱電素子の両面間
に発生する温度差を有効に利用することができ、半導体
熱電素子の冷却、加熱能力を増大させ、消費電力の低減
、冷温蔵庫の性能向上を図ることができるというすぐれ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例の冷温蔵庫の構造を説
明する概略図、第２図および第３図は第１の実施例にお
ける風向切換板１０の詳細な構成を説明する概略図、第
４図は、第２図および第３図の風向切換板の作動を説明
する電気回路図、第５図は、本発明の冷温蔵庫が冷蔵庫
として働くときの各所の温度を説明する特性図、第６図
は、温蔵庫として働くときの特性図、第７図は、本発明
の第２の実施例の構成を説明する概略図、第８図は、本
発明の第３の実施例の構成を説明する概略図、第９図は
第３の実施例のファンの作動を説明する電気回路図であ
る。 １・・・外容器、２・・・内容器、３ａ・・・外気取入
用通風口、３ｅ・・・吹出し用通風口、４・・・半導体
熱電素子、５・・・庫内側熱巣板、６・・・庫外側放熱
板、７・・・庫内側放熱板、８・・・庫外側放熱板、９
・・・ファン。 １０・・・風向切換板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　半導体熱電素子への通電方向をスイッチ手段によって
   変えることにより、庫内の冷却と加温とを行う冷温蔵庫
   において、 少なくとも１個の空間を形成し、その壁面に開口部を有
   する断熱箱体と、 前記開口部に面して固定された半導体熱電素子と、 前記半導体熱電素子の一方の端面に接して設けられ、熱
   伝達を促進するための放熱板と、 前記半導体熱電素子の他方の端面に接して設けられ熱伝
   達を促進するための放熱板と、 前記両放熱板に強制送風可能なごとく配設されたファン
   と、 前記スイッチ手段によって制御され、前記両放熱板のう
   ち、放熱側として作用する放熱板にのみ前記ファンの送
   風空気を送るようにする制御手段とを備えたことを特徴
   とする冷温蔵庫。