JP2000274872A - 熱電モジュールを内蔵するマニホールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペルチェ効果を有する熱電モジュールを内蔵
するマニホールドに関するものであり、キャビティ内に
おいて攪拌翼（攪拌部）を回転させる合理的手段を開示
する。また、熱媒体と熱電モジュールの伝熱面との接触
機会を増大させて熱交換効率に優れる熱電モジュールを
内蔵するマニホールドを開発する。 【解決手段】 マニホールド本体１７に熱電モジュール
７が内蔵され、さらにマニホールド本体１７に固定子８
が外装されている。マニホールド本体１７は、加熱側マ
ニホールド２と冷却側マニホールド３を持ち、それぞれ
加熱側攪拌部材５と冷却側攪拌部材６が配されている。
流体は、回転子１６の開口８の部分を抜け、直線経路を
もって直接的に第二キャビティ１０ｄに入る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はペルチェ効果を有す
る熱電モジュールを内蔵するマニホールドに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、フロンガスのオゾン層破壊作用が
地球的な問題となり、フロンガスを使用しない冷却装置
の開発が急がれている。そしてフロンガスを使用しない
冷却装置の一つとして、熱電モジュールを使用した冷却
装置が注目されている。

【０００３】ここで熱電モジュールとは、ペルチェ（Pe
ltier)モジュール、又は熱電モジュールとして知られて
いるものであり、二つの伝熱面を有し、電流を流すこと
により一方の伝熱面が加熱され、他方の伝熱面が冷却さ
れる機能を持つ部材である。すなわち熱電モジュールで
は、一方の面が放熱面として機能し、他方が吸熱面とし
て機能する。熱電モジュールを使用した冷却装置は、例
えばＷＯ９２／１３２４３号（特表平６−５０４３６１
号）に開示されている。ＷＯ９２／１３２４３号に開示
された発明は、熱電モジュールをマニホールドに内蔵
し、マニホールド内では熱電モジュールを挟んで二つの
キャビティが構成されている。そしてマニホールドの放
熱面に面するキャビティは、熱交換器とポンプによって
構成される閉回路に接続され、他方の吸熱面に面するキ
ャビティも同様に熱交換器とポンプによって構成される
閉回路に接続されている。この様にして、熱電モジュー
ルの放熱側の伝熱面を含む循環回路と、冷却側伝熱面を
含む循環回路を構成し、この回路に水を主体とする熱媒
体を循環させる。そして二つの循環回路の内、冷却側の
回路の熱交換器によって所望の冷却を行う。

【０００４】上記したＷＯ９２／１３２４３号に開示さ
れた発明は、熱電モジュールを使用して実用的な冷却を
行い得る技術である。しかしながらＷＯ９２／１３２４
３号に開示された技術は、冷却装置の基本的な構成を開
示するものに過ぎず、実際にこの発明を冷蔵庫等に適用
するには、改良すべき点や、新たに解決しなければなら
ない問題が山積みされている。すなわち熱電モジュール
を使用した冷却装置は、旧来のフロンガスを使用した冷
却装置に比べて冷却効率が低いのが現状である。

【０００５】ＷＯ９２／１３２４３号に開示された技術
には、如何にして熱媒体と熱電モジュールの伝熱面の接
触を円滑化し、冷却効率を向上させるかという問題があ
る。熱電モジュールと熱媒体との間の熱交換をより円滑
に行うための改良手段として、ＷＯ９５／３１６８８号
（ＰＣＴ／ＡＵ９５／００２７１号）に開示された発明
が知られている。ＷＯ９５／３１６８８号に開示された
発明は、マニホールドのキャビティ内に攪拌翼を設け、
熱媒体と熱電モジュールの伝熱面との接触機会を増大さ
せるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＷＯ９５／３１６８８
号に開示された発明は、前記した様にキャビティ内にお
いて攪拌翼を回転させて熱媒体と熱電モジュールの伝熱
面との接触機会を増大させるものであり、旧来のものに
比べて高い熱伝達効率を発揮することが期待される。し
かしながら、ＷＯ９５／３１６８８号には、キャビティ
内の攪拌翼を回転させる具体的手段については開示され
ていない。すなわちＷＯ９５／３１６８８号に開示され
た発明は、キャビティ内に攪拌翼を設けることにより、
上記の問題は幾分改善されてはいるものの、キャビティ
内の攪拌翼を回転させる具体的手段については開示され
ていない。またキャビティ内の攪拌翼を回転させるため
には、回転軸の軸シールが必要となり、熱媒体の漏れに
対する対策が必要となる。さらに、狭いキャビティ内に
熱媒体を送り込むためには、キャビティ内に複雑な流路
を形成する必要があり、圧力損失が大きくなるという問
題がある。

【０００７】本発明は、従来技術の上記した問題点に注
目し、キャビティ内において攪拌翼を回転させる合理的
手段を開示するものである。また本発明は、熱媒体と熱
電モジュールの伝熱面との接触機会を増大させて熱交換
効率に優れる熱電モジュールを内蔵するマニホールドを
開発するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明は、吸熱面と放熱面とを有し電流を流すことに
より前記放熱面が加熱され前記吸熱面が冷却される熱電
モジュールと、前記熱電モジュールを内蔵し、前記吸熱
面及び前記放熱面の少なくとも一方との間に流体が入る
キャビティを形成すると共に外部からキャビティに至る
空洞部が設けられたマニホールド本体と、少なくとも一
つの前記キャビティの内部に設けられていて当該キャビ
ティ内の流体を撹拌する撹拌部材と、前記攪拌部材と一
体に設けられマニホールド本体内に配された回転子と、
マニホールド本体に外装された固定子とを有し、前記マ
ニホールド本体内に配された回転子と、前記マニホール
ド本体に外装された固定子とによってモータが構成さ
れ、前記固定子に通電することにより前記キャビティ内
で攪拌部材が回転し、流体は回転子の内部及び／又は外
周部を通過して前記キャビティに至ることを特徴とする
熱電モジュールを内蔵するマニホールドである。

【０００９】これにより、マニホールド本体のキャビテ
ィ内で、攪拌部材を回転させることができる。そのため
流体と熱電モジュールとの接触機会を増大させることが
できる。また流体は、回転子の内部及び／又は外周を通
過してキャビティに至るので、流体経路が直線的であ
り、圧力損失が小さい。

【００１０】またもう一つの発明は、吸熱面と放熱面と
を有し電流を流すことにより前記放熱面が加熱され前記
吸熱面が冷却される熱電モジュールと、前記熱電モジュ
ールを内蔵し、前記吸熱面及び前記放熱面の少なくとも
一方との間に流体が入るキャビティを形成すると共に外
部からキャビティに至る空洞部が設けられたマニホール
ド本体と、少なくとも一つの前記キャビティ内の流体を
撹拌する撹拌部材を有し、前記攪拌部材には貫通孔が設
けられ、当該貫通孔には羽根部材が設けられ、流体は前
記貫通孔を通過して前記キャビティに至ることを特徴と
する熱電モジュールを内蔵するマニホールドである。

【００１１】本発明では、流体が貫通孔を通過しする
際、流体は羽根部材によって付勢され、勢いよく熱電モ
ジュールに当たる。そのため流体と熱電モジュールとの
接触機会を増大させることができる。さらに本発明で
は、攪拌部材の貫通孔を通過してキャビティに流体が至
るので、流体経路が直線的であり、圧力損失の低下が期
待できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、吸熱面と放熱面とを有
し電流を流すことにより前記放熱面が加熱され前記吸熱
面が冷却される熱電モジュールと、前記熱電モジュール
を内蔵し、前記吸熱面及び前記放熱面の少なくとも一方
との間に流体が入るキャビティを形成すると共に外部か
らキャビティに至る空洞部が設けられたマニホールド本
体と、攪拌部と回転子が一体化され前記マニホールド本
体内に配されていて少なくとも一つの前記キャビティ内
の流体を撹拌する撹拌部材と、マニホールド本体に外装
された固定子とを有し、前記マニホールド本体内に配さ
れた回転子と、前記マニホールド本体に外装された固定
子とによってモータが構成され、前記固定子に通電する
ことにより前記キャビティ内で攪拌部材が回転し、流体
は回転子の内部及び／又は外周部を通過して前記キャビ
ティに至ることを特徴とする熱電モジュールを内蔵する
マニホールドである。

【００１３】本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、回転子はマニホールド本体の中にあり、攪
拌部材と一体化されている。そして本発明の熱電モジュ
ールを内蔵するマニホールドでは、固定子がマニホール
ド本体に外装されており、前記した回転子と固定子によ
って一つのモータが構成されている。そのため本発明の
熱電モジュールを内蔵するマニホールドでは、外部の固
定子に通電することにより前記キャビティ内で攪拌部材
が回転する。本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、回転子がマニホールドの中に設けられてい
るので、軸シールが不要である。そのため本発明の構成
によると、流体の漏れが少ない。また本発明の熱電モジ
ュールを内蔵するマニホールドでは、流体は回転子の内
部及び／又は外周部を通過して前記キャビティに至る。
そのため本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホール
ドでは、流体の流路が直線的となる。

【００１４】また請求項２に記載の発明は、回転子には
中心に開口が設けられ、前記開口を流体が通過すること
を特徴とする請求項１に記載の熱電モジュールを内蔵す
るマニホールドである。

【００１５】本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、回転子には中心に開口が設けられ、この開
口を流体が通過する。そのため本発明の熱電モジュール
を内蔵するマニホールドは、流体の流れがより直線的で
ある。

【００１６】さらに請求項３に記載の発明は、吸熱面と
放熱面とを有し電流を流すことにより前記放熱面が加熱
され前記吸熱面が冷却される熱電モジュールと、前記熱
電モジュールを内蔵し、前記吸熱面及び前記放熱面の少
なくとも一方との間に流体が入るキャビティを形成する
と共に外部からキャビティに至る空洞部が設けられたマ
ニホールド本体と、少なくとも一つの前記キャビティ内
の流体を撹拌する撹拌部材を有し、前記攪拌部材には貫
通孔が設けられ、当該貫通孔には羽根部材が設けられ、
流体は前記貫通孔を通過して前記キャビティに至ること
を特徴とする熱電モジュールを内蔵するマニホールドで
ある。

【００１７】また熱電モジュールを内蔵するマニホール
ドでは、流体は攪拌部材に設けられた貫通孔を経由して
キャビティに至る。そのため本発明の熱電モジュールを
内蔵するマニホールドでは、流体の流路が直線的とな
る。加えて本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルドでは、貫通孔には羽根部材が設けられている。ここ
で羽根部材は、攪拌部材と一体であって攪拌部材と共に
回転し、かつ羽根部材は貫通孔に設けられているため、
流体の流路中に置かれている。そのため流体は、羽根部
材によって付勢される。すなわち本発明においては、貫
通孔に設けられた羽根部材は、軸流ポンプの羽根と同様
の能を発揮し、流体を付勢してキャビティに送る。その
ため本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホールドで
は、流体は勢いよくキャビティに送られ、強く熱電モジ
ュールと接触する。

【００１８】さらに請求項４に記載の発明は、撹拌部材
は、前記吸熱面又は前記放熱面と交差する軸心回りに回
転自在であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かに記載の熱電モジュールを内蔵するマニホールドであ
る。

【００１９】本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、撹拌部材は、前記吸熱面又は前記放熱面と
交差する軸心回りに回転自在である。そのため流体は、
キャビティ内に、前記吸熱面又は前記放熱面と交差する
方向から進入する。従って本発明では、流体と吸熱面又
は放熱面との衝突機会が多い。

【００２０】また請求項５に記載の発明は、攪拌部材に
は中心部に貫通孔が設けられ、前記貫通孔の内部には、
リブによって支持された軸受け部が有り、マニホールド
本体に対して固定された支軸に前記軸受け部が挿通さ
れ、攪拌部材が回転可能に支持されていることを特徴と
する請求項１乃至４のいずれかに記載の熱電モジュール
を内蔵するマニホールドである。

【００２１】本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、攪拌部材の中心部に貫通孔が設けられてい
る。そのため本発明では、流体は前記した貫通孔を流
れ、キャビティに直接的に導入される。そのため本発明
の熱電モジュールを内蔵するマニホールドでは、流体は
勢い良く熱電モジュールと接触する。また流体は攪拌部
材の中心部から出るので、直接的に熱電モジュールと接
触する。

【００２２】また請求項６に記載の発明は、軸受け部を
支持するリブには傾斜面が設けられていることを特徴と
する請求項５に記載の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドである。

【００２３】本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、軸受けを支持するリブに傾斜面が設けられ
ている。本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホール
ドでは、軸受け部を支持するリブは、流体の流路中に有
り、かつ回転子と一体化されていて回転する。そのため
本発明においては、前記したリブは、その傾斜面が回転
することにより、流体をキャビティ側に押す。すなわち
本発明においては、リブは軸流ポンプ的な機能を発揮
し、流体を付勢してキャビティに送る。そのため本発明
の熱電モジュールを内蔵するマニホールドでは、流体は
導入際の勢いをもって直接的に熱電モジュールと接触す
る。

【００２４】また請求項７に記載の発明は、軸受け部
は、端面に拡径された穴が設けられていることを特徴と
する請求項５又は６に記載の熱電モジュールを内蔵する
マニホールドである。

【００２５】また請求項８に記載の発明は、軸受け部
は、端面にテーパ部が設けられていることを特徴とする
請求項５乃至７のいずれかに記載の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドである。

【００２６】請求項７，８に記載の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドでは、軸受け部は、流体の流路中に
ある。そして請求項７に記載のマニホールドでは、軸受
け部の端面に拡径された穴が設けられ、請求項８に記載
のマニホールドでは、端面にテーパ部が設けられてい
る。そのため請求項７，８に記載の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドでは、使用中に流体が軸受け部内に
進入し、軸受けの潤滑を助ける。

【００２７】また請求項９に記載の発明は、マニホール
ド本体は、熱電モジュールの吸熱面側と放熱面側の双方
との間にキャビティを有し、双方のキャビティ内に攪拌
部材が設けられ、二つの攪拌部材の少なくとも一方には
磁石が設けられ、一方の攪拌部材の回転力が磁力によっ
て他方の攪拌部材に伝達されることを特徴とする請求項
１乃至８のいずれかに記載の熱電モジュールを内蔵する
マニホールドである。

【００２８】本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、ただ一つの原動機によって加熱側と冷却側
双方の攪拌部材を攪拌することができ、部品点数が少な
く、外形形状が小型となる。さらに本発明では、攪拌部
材間の動力伝達に磁気を利用する。本態様の構成による
と、非接触で攪拌部材間の動力伝達を行うことができる
ので、キャビティ同士の独立性を確保することができ
る。そのため加熱側と冷却側の熱媒体が混ざることがな
い。

【００２９】さらに請求項１０に記載の発明は、マニホ
ールド本体は、熱電モジュールの伝熱面の一方だけを覆
い、熱電モジュールの他方の伝熱面は、熱伝導板に当接
されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか
に記載の熱電モジュールを内蔵するマニホールドであ
る。

【００３０】本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、熱伝導板によって直接的に冷却対象物や空
気等を冷却することができる。

【００３１】

【実施例】以下さらに本発明の望ましい実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。 （実施例１）図１は、本発明の第１実施例の熱電モジュ
ールを内蔵するマニホールドの正面図である。図２は、
図１の右側面図である。図３は、図１の左側面図であ
る。図４は、図１の熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルドの正面断面図である。図５は、図４の支軸周辺部の
拡大図及びその変形例の拡大図である。図６は、図４の
熱電モジュール端部の拡大図である。図７は、図１のマ
ニホールドの分解斜視図である。図８（ａ）は、図１の
マニホールドの加熱側の詳細分解斜視図であり、（ｂ）
はさらに加熱側攪拌部材の分解斜視図であり、（ｃ）は
加熱側マニホールドの小径ボス部の断面図であり、
（ｄ）は加熱側攪拌部材のボス部の断面図である。図９
は、図１のマニホールドの固定子周辺の詳細分解斜視図
である。図１０は、図１のマニホールドの加熱側マニホ
ールドの正面図及び断面図である。図１１は、図１のマ
ニホールドに内蔵されている攪拌部材の正面図である。
図１２は、図１１の攪拌部材の断面図である。図１３
は、（ａ）は、図１のマニホールドに内蔵されている固
定子の正面断面図であり、（ｂ）は左側面図である。図
１４は、熱電モジュールの正面図である。図１５は、熱
電モジールの断面図である。図１６は、固定リングの正
面断面図及び左右の側面図である。図１７は、固定リン
グの締結手順を示す説明図である。図１８は、図１のマ
ニホールドを活用した冷凍機の構成図である。図１９
は、空気抜きチャンバーの断面図である。図２０は、空
気抜きチャンバーの変形例の断面図である。

【００３２】図１〜図４において、１は、本発明の第１
実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホールドを示
す。熱電モジュールを内蔵するマニホールド１は、マニ
ホールド本体１７に熱電モジュール７が内蔵され、さら
にマニホールド本体１７に固定子８が外装されたもので
ある。固定子８の取付けには固定リング９が活用されて
いる。またマニホールド本体１７は、加熱側マニホール
ド２と冷却側マニホールド３を持ち、それぞれ加熱側攪
拌部材５と冷却側攪拌部材６が配されている。そして本
実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホールドでは、
加熱側攪拌部材５に回転子１６が一体的に固定され、マ
ニホールド本体１７に外装された固定子８とマニホール
ド本体１７内に配された回転子１６によってモータが形
成されている。以下詳細に説明する。

【００３３】加熱側マニホールド２は、ポリプロピレン
樹脂やポリエチレン樹脂を素材とする射出成形によって
作られたものである。加熱側マニホールド２の外観形状
は、図１０の様に円板状のフランジ部２ａと、これに続
くボス部２ｂ，２ｃを持ち、さらに管部２ｄ，２ｅが連
続している。すなわち加熱側マニホールド２は、フラン
ジ部２ａを持ち、これに繋がる大径ボス部２ｂが設けら
れている。また大径ボス部２ｂは、これよりも小径の小
径ボス部２ｃに繋がっている。そして小径ボス部２ｃの
端部は、さらに細くなっていて大径管部２ｄが構成さ
れ、大径管部２ｄの端部はより細く作られていて小径管
部２ｅを構成している。前記した大径ボス部２ｂ、小径
ボス部２ｃ、大径管部２ｄ及び小径管部２ｅはいずれも
同心状に配されているが、フランジ部２ａについては、
図２で明らかなようにやや偏心している。このようにフ
ランジ部２ａだけを偏心させた理由は、熱電モジュール
７に給電する端子２ｇ（図２）を設けるためのスペース
を確保するためである。

【００３４】本実施例で採用する加熱側マニホールド２
では、大径管部２ｄの外周部に３個の突起２ｆが設けら
れている。３個の突起２ｆは、同一円周状であって且つ
互いに等間隔となる位置に配されている。

【００３５】加熱側マニホールド２の内部は空洞１０に
なっており、加熱側マニホールド２は、当該空洞１０に
よって小径管部２ｅ側からフランジ２ａ側にかけて貫通
している。また加熱側マニホールド２の内部の空洞１０
の断面形状は、いずれの部位も円形である。空洞１０の
外径は、それぞれボス部２ｂ，２ｃ及び管部２ｄ，２ｅ
の外径に相応した大きさであり、小径管部２ｅ側からフ
ランジ部２ａ側にかけて順次大きくなっている。すなわ
ち加熱側マニホールド２の内部の空洞１０は、４段階に
区分され小径管部２ｅ側から順次、第一空洞部１０ａ，
第二空洞部１０ｂ、第一キャビティ１０ｃ、第二キャビ
ティ１０ｄがあり、第二キャビティ１０ｄはフランジ部
２ａ側に開口している。本実施例では、小径管部２ｅ側
の開口１３は、熱媒体導入口として機能する。

【００３６】第二キャビティ１０ｄの開口端部は、更に
二段階に縁取りされている。第二キャビティ１０ｄの開
口の第一段１０ｅには、環状の溝２ｈが設けられてい
る。当該溝２ｈには、オーリング３１が挿入される。第
二キャビティ１０ｄ開口の第二段１０ｆは、熱電モジュ
ール７の外周径と略一致する内径を持つ。また加熱側マ
ニホールド２では、フランジ部２ａのフランジ面にも環
状の溝２ｉが設けられている。当該溝２ｉには、オーリ
ング３０が挿入される。

【００３７】そして加熱側マニホールド２の内部には軸
固定部１１が設けられている。軸固定部１１は、図４，
図５，図８，図１０（ａ）の様に円柱状の軸支持部１１
ａを持つ。そして当該軸支持部１１ａは、リブ１１ｂに
よって空洞部１０内に同心状に支持されている。より詳
細に説明すると、大径管部２ｄの内部、すなわち第二空
洞部１０ｂに３本のリブ１１ｂが放射状に設けられてい
る。そして各リブ１１ｂの端部は、いずれも軸支持部１
１ａの側面と一体的に結合しており、軸支持部１１ａを
空洞部１０の中心に支持している。軸支持部１１ａの軸
方向の位置は、第二空洞部１０ｂと第一キャビティ１０
ｃに跨がった部位である。

【００３８】軸固定部１１の軸支持部１１ａには、ステ
ンレス等で作られた支軸１２が一体的に固定されてい
る。従って支軸１２は、空洞部１０と同心状に固定支持
されている。

【００３９】また大径ボス部２ｂには、内部（第二キャ
ビティ１０ｄ）から外に向かって連通するパイプ状の熱
媒体排出口１４が設けられている。熱媒体排出口１４の
パイプ状部位１４ａは、図１，図２の様に第二キャビテ
ィ１０ｄと同一平面上にあり、かつパイプ状部位１４ａ
は、第二キャビティ１０ｄに対して接線方向に延びてい
る。

【００４０】加熱側攪拌部材５は、攪拌翼（攪拌部）１
５と、モータの回転子１６が一体化したものである。す
なわち加熱側攪拌部材５の攪拌翼（攪拌部）１５は、樹
脂の射出成形によって作られたものであり、ボス部１５
ａと円板部１５ｂを持ち、円板部１５ｂの一方の面に４
個の羽根部材１５ｃが設けられてなるものである。羽根
部材１５ｃは、正面（図１１）から見て中心部分が細
く、周方向に向かうに従って幅広に作られており、さら
にやや捩じれた形状をしている。羽根部材１５ｃの外径
ｄは、前記した加熱側マニホールド２の第二キャビティ
１０ｄの外径Ｄを１００とすると、９４以下である。す
なわち加熱側攪拌部材５を加熱側マニホールド２に装着
した時、羽根部材１５ｃと第二キャビティ１０ｄの内周
面との間に、第二キャビティ１０ｄの内周径の３％以上
のクリアランスができる。なお、加熱側攪拌部材５の羽
根の形状は、本実施例に限定されるものではなく、風車
状の羽根やプロペラ状、あるいは円板に板体が垂直に立
設されたものであってもよい。

【００４１】そして本実施例に特有の構成として、各羽
根部材１５ｃの内部に立方体形状の永久磁石１５ｄが取
り付けられている。

【００４２】一方、ボス部１５ａは、円板部１５ｅの３
分の１から、４分の１程度の外径を持つ筒状体である。
そしてボス部１５ａの中心には、図１２の様に管状の軸
受け部材１５ｆが設けられている。すなわち軸受け部材
１５ｆは、ボス部１５ａの内側に設けられた３本のリブ
１５ｇにより、ボス部１５ａの中心軸に一致する部位に
保持されている。本実施例において、リブ１５ｇは、板
状であり、図１２の様にその面が軸線に対して傾斜して
いる。本実施例においてリブ１５ｇは、軸受け部材１５
ｆを支持する機能の他、羽根部材としても機能する。後
記する様に熱媒体は、ボス部１５ａの中を通過するが、
本実施例では、リブ１５ｇが軸線に対して傾斜している
ので、熱媒体が巻き込まれる。

【００４３】モータの回転子１６は、具体的には円柱状
の永久磁石である。また回転子１６には、フランジ部１
６ｂが設けられている。回転子１６の磁石部分の外径
は、攪拌翼（攪拌部）１５の約２分の１である。また回
転子１６の中央には、前記したボス部１５ａの外径と一
致する孔１６ａが設けられている。そして回転子１６
は、中央の孔１６ａが攪拌翼（攪拌部）１５のボス部１
５ａに挿入され、さらにフランジ部１６ｂが円板部１５
ｂにネジ止めされている。すなわち回転子１６は、ネジ
によって攪拌翼（攪拌部）１５と一体的に結合されてい
る。

【００４４】次に加熱側マニホールド２と加熱側攪拌部
材５との関係について説明する。加熱側攪拌部材５は、
加熱側マニホールド２の第一キャビティ１０ｃと第二キ
ャビティ１０ｄに配される。より具体的には、加熱側攪
拌部材５の円板部１５ｂと羽根部材１５ｃが第二キャビ
ティ１０ｄに位置し、回転子１６が第一キャビティ１０
ｃに配される。また前記した様に、羽根部材１５ｃと第
二キャビティ１０ｄの内周面との間には、第二キャビテ
ィ１０ｄの内周径の３％以上のクリアランスができる。
そして図５（ａ）の様に、加熱側攪拌部材５の軸受け部
材１５ｆに、ブッシュ２９が介在された上で、加熱側マ
ニホールド２の支軸１２が挿通されている。本実施例で
採用するブッシュ２９は、つば２９ａと本体部２９ｂを
持つものであり、本体部２９ｂは軸受け部材１５ｆと略
等しい長さを持つ。

【００４５】支軸１２は、前記した様に加熱側攪拌部材
５の軸受け部材１５ｆに挿通される。そしてその状態
で、支軸１２の先端に係止部２８が取り付けられてい
る。係止部２８は、支軸１２に対してかしめられてお
り、支軸１２から脱落することはない。したがって、加
熱側攪拌部材５の、軸受け部材１５ｆの前方端面は、ブ
ッシュ２９のつば２９ａを介して係止部２８と当接し、
加熱側攪拌部材５の熱電モジュール７に近接する方向の
力は、係止部２８によって支持される。また軸受け部材
１５ｆの後方端面は、軸支持部１１ａの前端と当接す
る。従って加熱側攪拌部材５の軸受け部材１５ｆは、軸
支持部１１ａと係止部２８によって挟まれている。その
ため本実施例では、加熱側攪拌部材５は、回転可能であ
るが、軸方向には一体的に加熱側マニホールド２に固定
されている。そして加熱側攪拌部材５が加熱側マニホー
ルド２に装着された状態において、係止部２８は、加熱
側マニホールド２のフランジ部２ａのフランジ面よりも
僅かに内側に位置する。より具体的には、係止部２８の
先端は、加熱側マニホールド２の開口部の第一段１０ｅ
よりも、熱媒体導入口１３側に位置にある。

【００４６】なお本実施例では、図５（ａ）に示した様
に、ブッシュ２９の本体部２９ｂは、軸受け部材１５ｆ
と略等しい長さを持ち、ブッシュ２９は軸受け部材１５
ｆの全長に渡って挿入されている。しかしこれに代わっ
て、図５（ｂ）に示す様にブッシュ２９の本体部２９ｂ
の長さを軸受け部材１５ｆよりも短く設計し、さらに軸
受け部材１５ｆの後端にテーパ部１５ｈを設けて穴の端
部を拡径する構成も推奨される。この構成は、熱媒体を
潤滑剤として活用することを意図したものである。すな
わち後記する様に、加熱側攪拌部材５の中心部は、熱媒
体流路の一部として機能し、使用時においては軸受け部
材１５ｆは熱媒体の流れの中にさらされる。そこで図５
（ｂ）に示す様に、軸受け部材１５ｆの後端にテーパ部
１５ｈを設けると、熱媒体がテーパ部１５ｈによって集
められ、軸受け部材１５ｆの中に導入される。その結
果、熱媒体が潤滑剤として機能し、加熱側攪拌部材５が
回転する際の摩擦抵抗が低下する。

【００４７】図５（ｂ）に示した構成は、軸受け部材１
５ｆの後端にテーパ部１５ｈを設けて穴の端部を拡径し
たが、端部をテーパ状にすることなく、単に拡径した穴
を設けるだけであっても、ある程度の効果が期待でき
る。テーパ状にすることなく、拡径した穴を設ける場合
では、軸受け部材１５ｆの穴の後端部分は、段状とな
る。

【００４８】実施例の説明に戻ると、加熱側マニホール
ド２と加熱側攪拌部材５が組付けられた状態において、
加熱側マニホールド２の熱媒体導入口１３と加熱側攪拌
部材５の円板部１５ｅの前面側が連通する。すなわち熱
媒体導入口１３は、第一空洞部１０ａと連通し、さらに
第一空洞部１０ａは、加熱側攪拌部材５のボス部１５ａ
の開口と連通する。そしてボス部１５ａは、筒状であっ
て、その先端部分は、加熱側攪拌部材５の円板部１５ｅ
の前面側に開口している。従って加熱側マニホールド２
の熱媒体導入口１３と加熱側攪拌部材５の円板部１５ｅ
の前面側が連通する。本実施例の熱電モジュールを内蔵
するマニホールドでは、上記した一連の連通路が熱媒体
の流路となる。すなわち本実施例では、回転子１６の径
中心側に孔１６ａが設けられており、当該孔１６ａが直
接的に、あるいは当該孔１６ａに挿入されたボス部１５
ａの孔が、第二キャビティ１０ｄに流体を導入する熱媒
体導入通路の一部として機能する。

【００４９】次に冷却側マニホールド３及び冷却側攪拌
部材６の構成を説明する。冷却側マニホールド３は、前
記した加熱側のマニホールド２と略対掌形（左右勝手違
い）であり、円板状のフランジ部３ａを持つ。冷却側マ
ニホールド３では、ボス部３ｂは一段である。またボス
部３ｂの後端部は、管部３ｃ，３ｄに繋がっている。冷
却側マニホールド３の大径管部３ｄの外周部は、平滑な
円筒面であり、突起はない。冷却側マニホールド３の内
部は前記した加熱側のマニホールド２と同様に空洞２０
になっており、小径管部３ｅ側からフランジ部３ａ側に
かけて貫通している。そして空洞２０の内径は、３段階
に区分され小径管部３ｅ側から順次、第一空洞部２０
ａ，第二空洞部２０ｂ及びキャビティ２０ｄがあり、キ
ャビティ２０ｄはフランジ部３ａ側に開口している。ま
た小径管部３ｅ側の開口２１は、熱媒体導入口として機
能する。

【００５０】冷却側マニホールド３の内部には、加熱側
のマニホールド２と同様に軸固定部２２が設けられてい
る。軸固定部２２は円柱状の軸支持部２２ａを持つ。そ
して当該軸支持部２２ａは、リブ２２ｂによって空洞部
２０内に同心状に支持されている。リブ２２ｂの形状や
取付け位置、数等は、前記した加熱側のマニホールド２
と同様であり、第二空洞部１０ｂに３本のリブ２２ｂが
放射状に設けられていると共にその他端側が軸支持部２
２ａの側面と一体的に結合し、軸支持部２２ａを空洞部
１０の中心に支持している。軸支持部２２ａの軸方向の
位置は、第二空洞部２０ｂとキャビティ２０ｄに跨がっ
た部位である。そして軸固定部２２の軸支持部２２ａに
は、ステンレス等で作られた支軸２３が一体的に固定さ
れ、支軸２３は、空洞部２０と同心状に固定支持されて
いる。

【００５１】冷却側マニホールド３についても、パイプ
状の熱媒体排出口２４が設けられているが、熱媒体排出
口２４の角度は、前記した加熱側マニホールド２とは異
なる。すなわち加熱側マニホールド２では、熱媒体排出
口１４のパイプ状部位１４ａは、第二キャビティ１０ｄ
と同一平面上にあり、かつパイプ状部位１４ａは、第二
キャビティ１０ｄに対して接線方向に延びていたのに対
し、冷却側マニホールド３では、パイプ状部位２４ａ
は、図１，図３の様にキャビティ２０ｄの平面に対して
外側に傾斜した角度に取り付けられている。すなわち冷
却側マニホールド３では、パイプ状部位２４ａは、図３
の様に側面の投影図で観察すると、キャビティ２０ｄの
接線方向に延びているが、正面図から明らかなように、
開口部分がキャビティ２０ｄとは異なる平面にある。す
なわち冷却側マニホールド３では、パイプ状部位２４ａ
は、キャビティ２０ｄの平面に対して傾斜して取り付け
られている。

【００５２】冷却側攪拌部材６は、攪拌翼（攪拌部）だ
けを持つ。すなわち冷却側攪拌部材６は、固定子を持た
ない。冷却側攪拌部材６は前記した加熱側攪拌部材５の
羽根部材１５ｃと略同様の形状をしており、ボス部２５
ａと円板部２５ｂを持ち、円板部２５ｂの一方の面に４
個の羽根部材２５ｃが設けられたものである。羽根部材
２５ｃは、前記した羽根部材１５ｃと同様、中心部分が
細く、周方向に向かうに従って幅広に作られており、さ
らに時計方向に捩じれた形状をしている。また各羽根部
材２５ｃの内部に立方体形状の永久磁石２５ｄが取り付
けられている。永久磁石２５ｄの極性は、前記した加熱
側攪拌部材５の羽根部材１５ｃに設けた永久磁石１５ｄ
と反対の極である。すなわち永久磁石２５ｄは、熱電モ
ジュール７を挟んで永久磁石１５ｄと引き合う様に極性
が配置されている。なお冷却側攪拌部材６に設けられた
永久磁石２５ｄの極性は、その全てが加熱側攪拌部材５
に設けられた永久磁石１５ｄと同一であって、両者が互
いに反発しあう関係であってもよい。また冷却側攪拌部
材６側と加熱側攪拌部材５の永久磁石１５ｄ，２５ｄの
幾つか、あるいは一方の永久磁石１５ｄ，２５ｄの全て
を、鉄片等の磁性体に置き換えてもよい。

【００５３】ボス部２５ａの形状・構造は、全長が短い
点を除いて、前記した加熱側攪拌部材５と同一である。
すなわちボス部２５ａの内側にはリブ２５ｇが設けら
れ、リブ２５ｇによって管状の軸受け部材２５ｆが中心
軸に一致する部位に保持されている。リブ２５ｇは、板
状であり、その面が軸線に対して傾斜している。実施例
においてリブ２５ｇは、軸受け部材２５ｆを支持する機
能の他、羽根部材としても機能する。そして熱媒体は、
ボス部２５ａの中を通過する際、リブ２５ｇに巻き込ま
れて付勢される。

【００５４】冷却側マニホールド３と冷却側攪拌部材６
との関係は、前記した加熱側と略同一であり、冷却側攪
拌部材６は、冷却側マニホールド３のキャビティ２０ｄ
に配される。そして冷却側攪拌部材６の軸受け部材２５
ｆに、ブッシュ３３が介在された上で、冷却側マニホー
ルド３の支軸２３が挿通されている。また先端に係止部
３２が取り付けられている。係止部３２は、支軸２３に
対してかしめられており、支軸２３から脱落することは
ない。したがって、冷却側攪拌部材６の、軸受け部材２
５ｆの端面は、ブッシュ３３のつばを介して係止部３２
と当接し、冷却側攪拌部材６の軸方向力は、係止部３２
によって支持される。従って、本実施例では、冷却側攪
拌部材６は、回転可能であるが、軸方向には一体的に冷
却側マニホールド３に固定されている。そして冷却側攪
拌部材６が冷却側マニホールド３に装着された状態にお
いて、係止部３２は、冷却側マニホールド３のフランジ
部３ａのフランジ面よりも僅かに内側に位置する。また
冷却側マニホールド３と冷却側攪拌部材６が組付けられ
た状態において、冷却側マニホールド３の熱媒体導入口
２１と冷却側攪拌部材６の円板部の前面側が連通する。

【００５５】次にその他の部材について説明する。本実
施例では、熱電モジュール７は、図１４の様に円板状で
ある。熱電モジュール７は、公知のペルチェ素子を利用
したものであり、Ｐ型半導体とＮ型半導体が並べて設け
られたものである。熱電モジュール７の断面構造は、図
１５の通りであり、Ｐ型とＮ型の熱電半導体７ｃ，７ｄ
を上下交互の電極７ｅで直列に接続し、上下をセラミッ
クの絶縁板７ｆで固定したものである。なおＰ型熱電半
導体７ｃとＮ型熱電半導体７ｄの組み合わせがペルチェ
素子の最小単位である。そして本実施例で使用する熱電
モジュール７では、アルミニウムの円板同士の間に、図
１４の様にペルチェ素子を円形に配したものである。な
お本実施例で採用する熱電モジュール７では、円板の外
周近傍部分には、ペルチェ素子はない。熱電モジュール
７としては、他に一つの角形の熱電モジュールをアルミ
ニウムの円板で挟んだものも使用可能である。

【００５６】固定子８は、モータを構成するコイルが内
蔵されたものである。固定子８の外径形状は、図７，
８，９の様にドーナツ状であり、中央に孔（開口）８ａ
が設けられている。また側面に電極部８ｂが設けられて
いる。

【００５７】固定リング９は、図１６の様に円板状であ
り、「卍」に似た特殊形状の開口２７が設けられてい
る。開口２７の形状を詳細に説明すると次の通りであ
る。すなわち固定リング９の中央には、円形の開口２７
ａが設けられ、当該円形の部位から放射状に３本の溝２
７ｂが延びている。当該溝２７ｂは、いずれも直線であ
り、その軸線は、円形の開口２７ａの中心を通過する。
また直線状の溝２７ｂの端部は、いずれも同一方向に旋
回している。当該旋回部の溝２７ｃは、円形の開口２７
ａを中心とする円弧である。固定リング９には、この様
に直線状の溝２７ｂと、旋回状の溝２７ｃが設けられて
いるので、両溝によって囲まれる部位が半島状に残る。
すなわち固定リング９には、円形の開口２７ａの周囲
に、３個の半島部２７ｄが設けられている。

【００５８】次に固定リング９の表裏の面形状を見る
と、固定リング９の裏面側は、図１６（ａ）の様に平滑
である。これに対して固定リング９の表面側は、図１５
（ｃ）の様に全ての端部に補強リブが設けられている。
また図において、Ｅ，Ｆ，Ｄで示される部位、すなわち
半島部２７ｄの表面側端部には、傾斜が設けられてい
る。

【００５９】次にマニホールド１の組み立て構造につい
て説明する。マニホールド１では、加熱側マニホールド
２と冷却側マニホールド３がオーリング３０を挟んで一
体となり、その中央に二つのオーリング３１を挟んで熱
電モジュール７が配されている。すなわち加熱側のマニ
ホールド２と、冷却側のマニホールド３は一体的に結合
され、その中間部分に熱電モジュール７が装着されてい
る。加熱側マニホールド２と冷却側マニホールド３との
結合は、それぞれのフランジ部２ａ，３ａを合わせ、両
者にネジを挿通することにより行われる。ここで両者の
接合部に注目すると、図６の様に、熱電モジュール７の
ペルチェ素子が存在しない周辺部近傍が、加熱側マニホ
ールド２と冷却側マニホールド３に挟まれ、ている。言
い換えると、ペルチェ素子は、キャビティ１０ｄ，２０
ｄに面した部位だけにある。そしてペルチェ素子が存在
しない熱電モジュール７の周辺部近傍にオーリング３１
が当接している。本実施例では、ペルチェ素子が存在し
ない部位を加熱側マニホールド２と冷却側マニホールド
３で挟むことにより、ペルチェ素子の発熱或いは冷熱が
直接的に加熱側マニホールド２と冷却側マニホールド３
に伝わることを防いでいる。

【００６０】本実施例では、加熱側のマニホールド２及
び冷却側のマニホールド３に、それぞれ攪拌部材５，６
が装着されているが、攪拌部材５，６は、いずれも支軸
１２，２３にかしめられた係止部２８，３２によって軸
方向力が支持され、マニホールド２、マニホールド３に
対して軸方向に一体的に固定されている。そして攪拌部
材５，６がマニホールド２，３に装着された状態におい
て、係止部２８，３２は、マニホールド２，３のフラン
ジ部２ａ，３ａのフランジ面のよりも僅かに内側に位置
する。より具体的には、係止部２８の先端は、加熱側マ
ニホールド２の開口部の第一段２ｉよりも、熱媒体導入
口１３側に位置にある。そのため係止部２８，３２及び
攪拌部材５，６は、いずれも熱電モジュール７と接触せ
ず、攪拌部材５，６と熱電モジュール７との間には隙間
４が確保される。当該隙間は、凡そ１ｍｍ〜２ｍｍ程度
である。

【００６１】また加熱側マニホールド２のボス部２ｃに
固定子８が外装される。固定子８の固定方法は、次の手
順による。すなわち固定子８の孔８ａに加熱側マニホー
ルド２のボス部２ｃを挿通する。そして固定子８に続い
て固定リング９を加熱側マニホールド２に外装する。固
定リング９の装着に際しては、図１７（ａ）の様に溝９
ｂと突起２ｆとを一致させる。こうすることにより、突
起２ｆは、固定リング９の半島部２７ｄと干渉せず、半
島部２７ｄは突起２ｆよりもフランジ部２ａ側に至る。
そして続いて固定リング９を図１７の矢印の方向に回転
させ、半島部２７ｄを突起２ｆと固定子８の間に挿入
し、突起２ｆと固定子８とを係合させる。その結果、固
定子８は、加熱側マニホールド２のボス部２ｃに一体的
に固定される。

【００６２】次に本実施例にマニホールド１の作用につ
いて説明する。本実施例のマニホールド１は、図１８に
示すような熱交換器４０，４１及び空気抜きチャンバー
４３，４４を含む冷凍装置４５の一部として活用され
る。

【００６３】ここで高温側及び低温側の空気抜きチャン
バー４３，４４は、何らかの理由で配管内に混入したガ
スを集め、ガスが配管経路を循環することを防止する機
能と、何らか理由で、熱媒体が減少した場合でも熱媒体
を円滑に循環させることを目的として設けられるもので
ある。空気抜きチャンバー４３，４４は、要するに配管
内のガスが集まる空間を設けるものであり、配管経路の
最も高い位置に、容積の大きな部位を設けたものであ
る。空気抜きチャンバー４３，４４の具体的構成は、図
１９の通りであり、タンク状の容器４７に熱媒体導入口
４８と、熱媒体排出口４９が設けられたものである。ま
たここで本実施例に特有の構成として、熱媒体導入口４
８と、熱媒体排出口４９には、いずれもパイプが使用さ
れている。そして熱媒体導入口４８を構成するパイプ
は、容器４７の底面の中心から容器４７に入る。また熱
媒体導入口４８を構成するパイプは、容器４７内におい
て、容器４７の重心の近傍まで至り、容器４７の重心近
傍で開口している。一方、熱媒体排出口４９を構成する
パイプは、容器４７の側面の中心から容器４７に入る。
そして熱媒体導入口４８を構成するパイプについても、
容器４７内において、容器４７の重心の近傍まで至り、
容器４７の重心近傍で開口している。

【００６４】本実施例で採用する空気抜きチャンバー４
３，４４は、熱媒体導入口４８及び熱媒体排出口４９
が、容器４７の重心部で開口するので、空気抜きチャン
バー４３，４４に方向性が無い。すなわち本実施例で採
用する空気抜きチャンバー４３，４４は、図１９の様な
姿勢で使用することが望ましいが、何らかの理由で倒立
状態となっても、傾斜姿勢に置かれても、熱媒体導入口
４８及び熱媒体排出口４９の開口は、常に熱媒体に浸
る。そのため本実施例で採用する空気抜きチャンバー４
３，４４は、傾斜姿勢で使用されても、熱媒体導入口４
８及び熱媒体排出口４９の容器４７内の開口から、空気
（又はガス）を吸い込むことがない。同様の作用・効果
が期待される空気抜きチャンバーとしては、図１９に示
す空気抜きチャンバー５３がある。図１９に示す空気抜
きチャンバーでは、熱媒体導入口４８及び熱媒体排出口
４９が「Ｌ」字状に曲がった一本りパイプ５１によって
構成されている。本実施例では、パイプ５０の角の部位
が容器４７の重心近傍にある。そして当該角の部位に開
口５２が設けられている。

【００６５】冷凍装置４５の説明に戻ると、マニホール
ド１の高温側は、放熱用のコンデンサ（熱交換器）４０
及び高温側空気抜きチャンバー４３と配管結合される。
より具体的には、放熱用のコンデンサ（熱交換器）４０
の吐出口と、マニホールド１の熱媒体導入口１３が接続
される。またマニホールド１の熱媒体排出口１４と高温
側空気抜きチャンバー４６の導入口４８が接続される。
また高温側気抜きチャンバー４６の熱媒体排出口４９と
放熱用のコンデンサ（熱交換器）４０の導入口が接続さ
れている。こうしてマニホールド１の高温側、高温側気
抜きチャンバー４６及び放熱用のコンデンサ（熱交換
器）４０からなる一連の閉回路が構成される。

【００６６】マニホールド１の冷却側の配管についても
同様であり、吸熱用のエバー（熱交換器）４１及び低温
側気抜きチャンバー４４と配管結合され、一連の閉回路
が構成されている。

【００６７】そして配管回路内には、水を主体とする熱
媒体が循環される。なお、冷却側の配管回路内には、プ
ロピレングリコール等の不凍液を添加することが望まし
い。熱媒体は、比熱が大きい点から水を主体とする流体
を採用することが望ましいが、勿論他の液体であっても
良い。本実施形態の冷凍機では、マニホールド１が熱媒
体を移動させるポンプの機能を兼ねるので、特別のポン
プは設けられていない。

【００６８】この状態で、マニホールド１の熱電モジュ
ール７に通電し、さらに固定子８にも通電を行う。その
結果、熱電モジュール７の加熱側伝熱面（放熱面）７ａ
の温度が上昇し、冷却側伝熱面（吸熱面）７ｂの温度が
低下する。

【００６９】また固定子８が励磁され、磁力が加熱側マ
ニホールド２を貫通して内部の回転子１６に作用する。
その結果、加熱側マニホールド２内の回転子１６に回転
力が発生する。すなわち、本実施例の熱電モジュールを
内蔵するマニホールド１では、加熱側マニホールド２の
内外に設けられた回転子１６と、固定子８とによって、
一つのモータが構成されている。そのため固定子８に通
電することにより、加熱側マニホールド２内の回転子１
６が回転する。その結果、回転子１６と一体となった加
熱側攪拌部材５が回転し、加熱側攪拌部材５の攪拌翼
（攪拌部）１５が回転を始める。本実施例の熱電モジュ
ールを内蔵するマニホールド１では、モータの回転子１
６が加熱側マニホールド２内に設けられているので、軸
シールが不要である。すなわち本実施例の本実施例の熱
電モジュールを内蔵するマニホールド１では、密閉状態
となった加熱側マニホールド２の中で回転子１６を回転
させるので、液封が確実であり、熱媒体の漏れは少な
い。

【００７０】また本実施例のマニホールド１では、攪拌
部材５，６に磁石１５ｄ，２５ｄが取り付けられてお
り、さらに攪拌部材５，６は熱電モジュール７を挟んで
対向した位置にある。また各磁石１５ｄ，２５ｄの極性
は、互いに引きつけ合う方向に揃えられている。そのた
め攪拌部材５，６の磁石１５ｄ，２５ｄ同士が引き付け
合い、加熱側の第二キャビティ１０ｄ内にある加熱側攪
拌部材５の回転に伴って、冷却側の冷却側攪拌部材６も
回転を開始する。すなわち固定子８に通電することによ
り、各キャビティ内で攪拌部材５，６が回転する。従っ
て本実施例のマニホールド１で冷却側についても、密閉
状態を維持して攪拌部材６が回転する。

【００７１】そして各キャビティ内の熱媒体が回転し、
熱媒体にエネルギーが付与される。回転力が付与された
熱媒体は、それぞれ熱媒体排出口１４，２４から外部に
吐出される。このように本実施例の熱電モジュールを内
蔵するマニホールド１は、ポンプとしての機能を発揮す
るが、内部における熱媒体の流路は特異である。すなわ
ち本実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホールド１
の加熱側においては、熱媒体は、加熱側マニホールド２
の端部にある熱媒体導入口１３から入る。そして熱媒体
は、小径管部２ｅ内の第一空洞部１０ａを流れる。続い
て熱媒体は、大径管部２ｄの第二空洞部１０ｂのリブ１
１ｂの間を通過する。さらに熱媒体は、加熱側攪拌部材
５のボス部１５ａの中を流れ、リブ１５ｇの間を通過し
て加熱側攪拌部材５の円板部１５ｅの前面側に開口至
る。すなわち流体は、回転子１６の開口８の部分を抜
け、直線経路をもって直接的に第二キャビティ１０ｄに
入る。そのためマニホールド１内における圧力損失は小
さい。

【００７２】冷却側においても同様であり、熱媒体は、
冷却側マニホールド３の端部にある熱媒体導入口２１か
ら入り、第一空洞部２０ａを流れ、第二空洞部２０ｂの
リブ２２ｂの間を通過して冷却側攪拌部材６のボス部２
５ａの中を流れ、冷却側攪拌部材６の羽根部材２５ｃの
中心に至る。本実施例の熱電モジュールを内蔵するマニ
ホールド１では、熱媒体は、直線的な経路を流れ、直接
的に加熱側攪拌部材５，６の羽根部材１５ｃ，２５ｃの
中心部分に入る。ここで羽根部材１５ｃ，２５ｃの中心
部分は、回転によって負圧傾向となる部位であるから、
本実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホールド１
は、ポンプとして高い効率を発揮する。

【００７３】また羽根部材１５ｃ，２５ｃの中心部分に
入った熱媒体は、羽根部材１５ｃ，２５ｃによって攪拌
され、高い頻度で熱電モジュール７の放熱面又は吸熱面
と接触する。特に本実施例の熱電モジュールを内蔵する
マニホールド１では、熱電モジュール７の表面と羽根部
材１５ｃ，２５ｃの間に１ｍｍ〜２ｍｍ程度の隙間が確
保されているので、当該隙間に熱媒体が進入し、高い頻
度で熱電モジュール７の伝熱面７ａ，７ｂと接触する。
さらに本実施例では、係止部２８の先端と熱電モジュー
ル７との間にも隙間があるので、熱媒体は熱電モジュー
ル７の中心部にも回り込み、熱電モジュール７の中心部
においても熱交換が行われる。

【００７４】また本実施例では、攪拌部材５，６のボス
部１５ａ，２５ａ内に設けられたリブ（羽根部材）１５
ｇ，２５ｇが板状であり、且つ図１２の様にその面が軸
線に対して傾斜している。またリブ１５ｇ，２５ｇは、
攪拌部材５，６と共に回転する。そのため熱媒体がボス
部１５ａ，２５ａを通過する際、熱媒体がリブ１５ｇ，
２５ｇに巻き込まれて付勢され、より高い効率が期待で
きる。すなわち本実施例では、リブ１５ｇ，２５ｇが回
転することによって、軸流ポンプと同様の機能を発揮
し、熱媒体は付勢されて、直接的に熱電モジュールと衝
突する。

【００７５】羽根部材１５ｃ，２５ｃの中心部分に入っ
た熱媒体は、羽根部材１５ｃ，２５ｃの回転によって付
勢され、熱媒体排出口１４，２４からから排出される。
熱媒体の排出に伴い、熱媒体導入口１３，２１から新た
な熱媒体が吸い込まれる。なお本実施例の本実施例の熱
電モジュールを内蔵するマニホールド１では、熱媒体排
出口１４，２４の取り付け角度が、加熱側と冷却側で異
なる。すなわち前記した様に加熱側ではパイプ状部位１
４ａは、第二キャビティ１０ｄと同一平面上にあり、か
つパイプ状部位１４ａは、第二キャビティ１０ｄに対し
て接線方向に延びていたのに対し、冷却側ではキャビテ
ィ２０ｄの平面に対して外側に傾斜した角度に取り付け
られている。そのため加熱側ではパイプ状部位１４ａが
熱媒体の付勢方向のベクトルと一致するのに対し、冷却
側では両者のベクトルがずれている。従って本実施例の
熱電モジュールを内蔵するマニホールド１では、加熱側
と冷却側の吐出量が異なる。

【００７６】本実施例の熱電モジュールを内蔵するマニ
ホールド１では、キャビティ内で、熱媒体が攪拌される
ので、熱媒体と伝熱面７ａ，７ｂの接触機会が多い。特
に本実施例では、熱媒体は、熱電モジュール７の伝熱面
７ａ，７ｂに対して垂直方向に入る。そのため熱媒体は
熱電モジュール７に対して垂直に当たる。従って、本実
施例の熱電モジュールを内蔵するマニホールド１は、熱
媒体と伝熱面７ａ，７ｂとの熱交換効率が高い。

【００７７】また本実施例の熱電モジュールを内蔵する
マニホールド１は、壁面を貫通する回転軸を持たない。
すなわち本実施例の熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルド１は、密閉状態の中で回転子１６が回転し、攪拌部
材５，６を回転する。そのため本実施例のマニホールド
１は、熱媒体の漏れが少ない。

【００７８】（実施例２）次に本発明の第２実施例につ
いて説明する。なお、以下に説明する第２以降の実施例
の説明では、第１実施例と同一の機能を発揮する部材に
同一の番号を付して、重複した説明を省略する。図２１
は、本発明の第２実施例の熱電モジュールを内蔵するマ
ニホールドの正面断面図及びその一部詳細図である。図
２２は、図２１の熱電モジュールを内蔵するマニホール
ドの平面図である。図２１，２２に示す第２実施例のマ
ニホールド６０は、マニホールドが加熱側だけにあり、
冷却側には設けられていない。加熱側マニホールド２の
構造は、先の実施例１のそれと全く同一であり、本実施
例は、先の例の冷却側マニホールド３をフィン部材６１
に置き換えたものである。すなわち第２実施例のマニホ
ールド６０では、熱電モジュール７の冷却側伝熱面７ｂ
は、直接的にフィン部材６１の壁面（熱伝導板）６１ａ
当接されている。本実施例のマニホールドは、フィン部
材６１によって庫内の空気を冷やす冷蔵庫に採用するこ
とが望ましいものである。

【００７９】以上説明した二つの第１，第２実施例で
は、回転子１６は、いずれも永久磁石を採用したが、通
常の誘導モータと同様の捲線も使用できる。ただし捲線
を本発明の固定子として活用する場合には、絶縁に注意
を要する。

【００８０】また以上説明した実施例では、いずれも攪
拌部材５，の中心部に貫通孔を設け、当該貫通孔を熱媒
体の流路としたが、回転子１６と、第二キャビティ１０
ｂとの間のクリアランスを大きく設計し、当該クリアラ
ンスの部分を熱媒体の流路とする構成も考えられる。

【００８１】

【発明の効果】請求項１に記載の熱電モジュールを内蔵
するマニホールドでは、回転子はマニホールド本体の中
にあり、攪拌部材と一体化され、外部に設けられた固定
子と共に一つのモータを構成している。そのため本発明
の熱電モジュールを内蔵するマニホールドでは、外部の
固定子に通電することによりキャビティ内で攪拌部材が
回転する。本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルドでは、回転子がマニホールドの中に設けられている
ので、軸シールが不要である。従って本発明の熱電モジ
ュールを内蔵するマニホールドは、流体の漏れが少ない
という効果がある。加えて本発明の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドでは、流体は回転子の内部及び／又
は外周部を通過して前記キャビティに至る。そのため本
発明の熱電モジュールを内蔵するマニホールドでは、流
体の流路が直線的となる。従って本発明の熱電モジュー
ルを内蔵するマニホールドは、圧力損失が小さいという
効果がある。

【００８２】また請求項２に記載の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドは、流体の流れがより直線的であ
り、圧力損失のさらなる低減が可能である。

【００８３】さらに請求項３に記載の熱電モジュールを
内蔵するマニホールドでは、流体は攪拌部材に設けられ
た貫通孔を経由してキャビティに至る。そのため本発明
の熱電モジュールを内蔵するマニホールドでは、流体の
流路が直線的となり、圧力損失が小さいという効果があ
る。加えて本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルドでは、貫通孔には羽根部材が設けられており、流体
は、羽根部材によって付勢される。そのため本発明の熱
電モジュールを内蔵するマニホールドでは、流体は勢い
よくと接触する。従って本発明の熱電モジュールを内蔵
するマニホールドは、熱電モジュールと流体との熱交換
効率が高い。

【００８４】また請求項４に記載の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドでは、撹拌部材は、伝熱面と交差す
る軸心回りに回転する。そのため流体は、キャビティ内
に、伝熱面と交差する方向から進入する。従って本発明
では、流体と吸熱面又は放熱面との衝突機会が多い。そ
のため本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホールド
は、熱電モジュールと流体との熱交換効率が高いという
効果かある。

【００８５】また請求項５に記載の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドでは、攪拌部材の中心部に貫通孔が
設けられている。本発明のマニホールドでは、流体は前
記した貫通孔を流れ、キャビティに直接的に導入され
る。そのため本発明の熱電モジュールを内蔵するマニホ
ールドでは、流体は直接的に熱電モジュールと接触す
る。

【００８６】また請求項６に記載の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドでは、軸受けを支持するリブに傾斜
面が設けられている。本発明の熱電モジュールを内蔵す
るマニホールドでは、リブの回転に伴って流体がキャビ
ティ側に押おされる。そのため本発明の熱電モジュール
を内蔵するマニホールドでは、流体は相当の勢いをもっ
て直接的に熱電モジュールと接触する。

【００８７】また請求項７，８に記載の熱電モジュール
を内蔵するマニホールドでは、流体が軸受け部内に進入
し、軸受けの潤滑を助ける。そのため本発明のマニホー
ルドは、攪拌部材の回転が滑らかである。

【００８８】また請求項９に記載の熱電モジュールを内
蔵するマニホールドは、部品点数が少なく、外形形状が
小型となる効果がある。

【００８９】さらに請求項１０に記載の熱電モジュール
を内蔵するマニホールドでは、熱伝導板によって直接的
に冷却対象物や空気等を冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の熱電モジュールを内蔵す
るマニホールドの正面図

【図２】図１の右側面図

【図３】図１の左側面図

【図４】図１の熱電モジュールを内蔵するマニホールド
の正面断面図

【図５】図４の支軸周辺部の拡大図及びその変形例の拡
大図

【図６】図４の熱電モジュール端部の拡大図

【図７】図１のマニホールドの分解斜視図

【図８】（ａ）は、図１のマニホールドの加熱側の詳細
分解斜視図、（ｂ）はさらに加熱側攪拌部材の分解斜視
図、（ｃ）は加熱側マニホールドの小径ボス部の断面
図、（ｄ）は加熱側攪拌部材のボス部の断面図

【図９】図１のマニホールドの固定子周辺の詳細分解斜
視図

【図１０】図１のマニホールドの加熱側マニホールドの
正面図及び断面図

【図１１】図１のマニホールドに内蔵されている攪拌部
材の正面図

【図１２】図１１の攪拌部材の断面図

【図１３】（ａ）は、図１のマニホールドに内蔵されて
いる固定子の正面断面図であり、（ｂ）は左側面図

【図１４】熱電モジュールの正面図

【図１５】熱電モジールの断面図

【図１６】固定リングの正面断面図及び左右の側面図

【図１７】固定リングの締結手順を示す説明図

【図１８】図１のマニホールドを活用した冷凍機の構成
図

【図１９】空気抜きチャンバーの断面図

【図２０】空気抜きチャンバーの変形例の断面図

【図２１】本発明の第２実施例の熱電モジュールを内蔵
するマニホールドの正面断面図及びその一部詳細図

【図２２】図２１の熱電モジュールを内蔵するマニホー
ルドの平面図

【符号の説明】

１ 熱電モジュールを内蔵するマニホールド ２ 加熱側マニホールド ３ 冷却側マニホールド ５ 加熱側攪拌部材 ６ 冷却側攪拌部材 ７ 熱電モジュール ８ 固定子 １０ｃ 第一キャビティ １０ｄ 第二キャビティ １１，２２ 軸固定部 １１ａ，２２ａ 軸支持部 １１ｂ，２２ｂ リブ １２，２３ 支軸 １３，２１ 熱媒体導入口 １４，２４ 熱媒体排出口 １５ 攪拌翼（攪拌部） １５ａ，２５ａ ボス部 １５ｂ，２５ｂ 円板部 １５ｃ，２５ｃ 羽根部材 １５ｄ，２５ｄ 永久磁石 １５ｆ，２５ｆ 軸受け部材 １５ｇ，２５ｇ リブ（羽根部材） １６ 回転子 １７ マニホールド本体 ２０ｄ キャビティ ２９，３３ ブッシュ ６１ａ 壁面（熱伝導板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木戸 長生 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 森下 賢一 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 藤本 真嗣 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸熱面と放熱面とを有し電流を流すこと
   により前記放熱面が加熱され前記吸熱面が冷却される熱
   電モジュールと、前記熱電モジュールを内蔵し、前記吸
   熱面及び前記放熱面の少なくとも一方との間に流体が入
   るキャビティを形成すると共に外部からキャビティに至
   る空洞部が設けられたマニホールド本体と、攪拌部と回
   転子が一体化され前記マニホールド本体内に配されてい
   て少なくとも一つの前記キャビティ内の流体を撹拌する
   撹拌部材と、マニホールド本体に外装された固定子とを
   有し、前記マニホールド本体内に配された回転子と、前
   記マニホールド本体に外装された固定子とによってモー
   タが構成され、前記固定子に通電することにより前記キ
   ャビティ内で攪拌部材が回転し、流体は回転子の内部及
   び／又は外周部を通過して前記キャビティに至ることを
   特徴とする熱電モジュールを内蔵するマニホールド。
2. 【請求項２】 回転子には中心に開口が設けられ、前記
   開口を流体が通過することを特徴とする請求項１に記載
   の熱電モジュールを内蔵するマニホールド。
3. 【請求項３】 吸熱面と放熱面とを有し電流を流すこと
   により前記放熱面が加熱され前記吸熱面が冷却される熱
   電モジュールと、前記熱電モジュールを内蔵し、前記吸
   熱面及び前記放熱面の少なくとも一方との間に流体が入
   るキャビティを形成すると共に外部からキャビティに至
   る空洞部が設けられたマニホールド本体と、少なくとも
   一つの前記キャビティ内の流体を撹拌する撹拌部材を有
   し、前記攪拌部材には貫通孔が設けられ、当該貫通孔に
   は羽根部材が設けられ、流体は前記貫通孔を通過して前
   記キャビティに至ることを特徴とする熱電モジュールを
   内蔵するマニホールド。
4. 【請求項４】 撹拌部材は、前記吸熱面又は前記放熱面
   と交差する軸心回りに回転自在であることを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれかに記載の熱電モジュールを内
   蔵するマニホールド。
5. 【請求項５】 攪拌部材には中心部に貫通孔が設けら
   れ、前記貫通孔の内部には、リブによって支持された軸
   受け部が有り、マニホールド本体に対して固定された支
   軸に前記軸受け部が挿通され、攪拌部材が回転可能に支
   持されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
   かに記載の熱電モジュールを内蔵するマニホールド。
6. 【請求項６】 軸受け部を支持するリブには傾斜面が設
   けられていることを特徴とする請求項５に記載の熱電モ
   ジュールを内蔵するマニホールド。
7. 【請求項７】 軸受け部は、端面に拡径された穴が設け
   られていることを特徴とする請求項５又は６に記載の熱
   電モジュールを内蔵するマニホールド。
8. 【請求項８】 軸受け部は、端面にテーパ部が設けられ
   ていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記
   載の熱電モジュールを内蔵するマニホールド。
9. 【請求項９】 マニホールド本体は、熱電モジュールの
   吸熱面側と放熱面側の双方との間にキャビティを有し、
   双方のキャビティ内に攪拌部材が設けられ、二つの攪拌
   部材の少なくとも一方には磁石が設けられ、一方の攪拌
   部材の回転力が磁力によって他方の攪拌部材に伝達され
   ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の
   熱電モジュールを内蔵するマニホールド。
10. 【請求項１０】 マニホールド本体は、熱電モジュール
    の伝熱面の一方だけを覆い、熱電モジュールの他方の伝
    熱面は、熱伝導板に当接されていることを特徴とする請
    求項１乃至９のいずれかに記載の熱電モジュールを内蔵
    するマニホールド。