JPH07253264A - 冷蔵庫 - Google Patents

冷蔵庫

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JPH07253264A
JPH07253264A JP6046798A JP4679894A JPH07253264A JP H07253264 A JPH07253264 A JP H07253264A JP 6046798 A JP6046798 A JP 6046798A JP 4679894 A JP4679894 A JP 4679894A JP H07253264 A JPH07253264 A JP H07253264A
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JP
Japan
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heat
refrigerator
insulating wall
heat insulating
peltier
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JP6046798A
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English (en)
Inventor
Mitsuo Hayashibara
光男 林原
Asako Koyanagi
阿佐子 小柳
Shigeo Hatamiya
重雄 幡宮
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/02Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/023Mounting details thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/04Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection

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  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】電極13あるいはリード線により電気的に接続
したペルチェ素子14,ペルチェ素子14の間に充填し
た断熱材17,ペルチェ素子14の高温側および低温側
に電気絶縁体12を介して装着した熱良導体11で構成
した断熱壁を用いた冷却システム。 【効果】冷蔵庫に利用してその内容積を大きくすること
ができ、可動部がないために騒音が無く、冷蔵庫表面か
ら放熱する、あるいは放熱面を選択できるため、設置あ
るいは使用する上での制約が少ない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ペルチェ素子を用いた
民生用の冷却システムに係り、特にペルチェ素子を用い
た冷蔵庫に関する。
【0002】
【従来の技術】ペルチェ素子を用いた冷蔵庫の公知例の
一つは、特開昭64−84084 号公報がある。これは、冷蔵
庫背部にペルチェ素子を設け、ペルチェ素子によって吸
い込んだ熱をファンによって放出するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、冷蔵庫に対し
て、内容積の大きなもの、あるいは、騒音低減の観点か
ら可動部の無いものが求められている。上記公知技術の
場合、ラジエータおよびファンが内容積を減らすととも
に、ファンが必須構成要素であるため、可動部を無くし
たいというニーズに十分応えられていない。また、実際
に公知技術の冷蔵庫を設置する場合、熱を放出する部分
を塞がぬ様に設置することが必要で、冷蔵庫周囲の構造
物によって設置に制約を受ける、あるいは、冷却能力が
低下する等の問題が生じる。
【0004】本発明の第1の目的は、内容積が大きく、
可動部を含まず、設置あるいは使用に関して周囲の構造
物からの制約を受けにくい冷却システムあるいは冷蔵庫
を提供することにある。
【0005】本発明の第2の目的は、第1の目的に加
え、冷凍機能も有する冷却システムあるいは冷蔵庫を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
る第1の手段は、互いに電気的に接続したペルチェ素
子,上記ペルチェ素子の間に充填した断熱材,上記ペル
チェ素子の高温側と低温側の両方または片方に電気絶縁
体を介して装着した熱良導体とで断熱壁を構成し、冷蔵
庫の一部にこの断熱壁を用いることにある。
【0007】上記第1の目的を達成する第2の手段は、
冷蔵庫において、断熱壁の一部を互いに電気的に接続し
たペルチェ素子に置き換え、上記ペルチェ素子に通電す
ることにより、冷蔵庫内の熱もしくは冷蔵庫に入ってく
る熱を断熱壁(冷蔵庫)の表面へ送り、断熱壁表面の熱
を自然対流により放熱することにある。
【0008】上記第1の目的を達成する第3の手段は、
上記第1あるいは第2の手段において、熱良導体の一部
に凹凸構造を形成することにある。
【0009】上記第1の目的を達成する第4の手段は、
上記第1あるいは第2の手段において、各断熱壁を独立
した電気系統とし、それぞれの消費電力量を制御するこ
とにより、各断熱壁の放熱量を制御することにある。
【0010】上記第2の目的を達成する手段は、上記第
1あるいは第2の手段において、断熱材,ペルチェ素子
等からなる断熱壁の厚さを局所的に変えることにある。
【0011】
【作用】公知技術において、内容積が狭められたのは、
放熱用のファンとラジエータを用いたことによる。これ
らを用いなければ、その分、冷蔵庫の内容積は大きくな
るが、ペルチェ素子から十分に放熱できないため、冷蔵
庫内の冷却は難しい。例えば、典型的なペルチェ素子で
あるBi−Te系モジュール(厚さ5mm)により、ペルチ
ェ素子の低温側を4℃程度に保持しようとすると、1m
2 当たり2000W程度の熱をペルチェ素子の高温側
(温度30℃)から放熱する必要がある。ペルチェ素子
の高温側と気温との温度差を10℃とすると、高温側に
貯まった熱を自然対流の様な静的手段では放熱できな
い。
【0012】一方、第1の発明によれば、ペルチェ素子
の高温側に集まる熱エネルギを熱良導体によって分散で
き、自然対流の様な静的手段での放熱を可能にする。例
えば、図2は断熱材の体積の1/40をペルチェ素子と
した場合の、放熱に必要な熱伝達率の解析結果である。
断熱壁の厚さが24mmの場合、熱伝達率は5W/m2K程
度になる。この結果、自然対流により放熱できることを
意味する。
【0013】従って、本発明の構成にすれば放熱用のフ
ァン,ラジエータが不要であるので、公知技術に比べ
て、内容積の大きい冷却システムを構成できる。また、
可動部がないため、騒音が生じることはない。さらに、
断熱壁の表面(冷却システムの表面)全体から放熱する
ことも可能で、周囲に障害物が存在しても全体的な冷却
能力への影響は少ないため、設置あるいは使用上の制約
は少ない。
【0014】第2の発明によれば、ペルチェ素子のn型
からp型へ電気を通電すると接合部Aで吸熱が起き、接
合部Bで発熱が起こり、その結果、冷蔵庫内部の熱はペ
ルチェ素子で熱良導体へ運ばれ、熱の良導体の面方向に
拡散し、放熱される。この発明の場合も、公知技術に比
べ、内容積が大きく、可動部を含まず、設置あるいは使
用に周囲の構造物の影響を受けにくい冷蔵庫を提供でき
る。
【0015】第3の発明によれば、断熱壁面からの放熱
量を増加できるため、断熱材及びペルチェ素子から成る
壁の厚さを薄くしても、冷却部を所定の温度に保持でき
るため、内容積がさらに大きい冷却システムあるいは冷
蔵庫を構成できる。
【0016】第4の発明では、冷蔵庫内がある程度の温
度に下がれば、一般に障害物のないドア側の冷却断熱板
への投入電力量を増やす、あるいは、ユーザが使用環境
に合わせて、放熱面をあらかじめ選定し、その面への投
入電力を相対的に大きくするなどの操作が可能である。
従って、冷却ユニットあるいは冷蔵庫の周辺へ熱が停留
することを防止できる。このことは、本発明が設置ある
いは使用に周囲の構造物の影響を受けにくい、あるいは
柔軟に対応できることを意味する。
【0017】第5の発明も、第1および第2の発明と同
様の理由により、内容積が大きく、可動部を含まず、冷
蔵庫の設置あるいは使用に周囲の構造物の影響を受けに
くい冷蔵庫を提供できる。また、冷却断熱壁を厚くすれ
ば、冷却側の温度を低下できるため、冷凍機能も付与で
きる。
【0018】
【実施例】本発明の第1実施例を図1を用いて説明す
る。断熱壁は、外側から熱良導体11,断熱材17,熱
良導体18で構成し、断熱材の一部を電気絶縁体12,
電極13,ペルチェ素子14,電極15,電気絶縁体1
6で置き換えた構成とする。熱良導体11,18として
は鉄鋼板,電気絶縁体12,16はアルミナ系材料,ペ
ルチェ素子14はBi−Te系ペルチェ素子,断熱材1
7としてはポリウレタンを用いる。
【0019】例えば、断熱壁の厚さを25mmとし、性能
指数0.002 のペルチェ素子を用い、ペルチェ素子の
体積を断熱材の1/40にすると1m2 当たり5ないし
10Wの電力を投入することにより、気温20℃の条件
で低温側温度を4℃に保持できる。
【0020】本発明は、断熱壁の一部をペルチェにより
置き換える構成のため、冷却機能も備えた可動部のない
断熱壁が構成でき、これを用いると、内容積が大きく、
可動部のない冷却システムが構成できる。また、本発明
の場合、放熱面が広いため、周囲の構造物が冷却特性に
与える影響は少ない。
【0021】本発明の第2実施例を図3を用いて説明す
る。ペルチェ素子14を図1に示すp型材料とn型材料
で構成した場合、n型材料からp型材料に通電すること
によって、熱良導体18から熱が吸収され、ペルチェ素
子14を介して、熱良導体11へ熱が放出される。そし
て、その熱は、熱良導体11の面方向に拡散し、大気中
へ放熱される。その結果、熱良導体18の内側は冷却さ
れる。本実施例の場合も、第1実施例と同様の理由によ
り、内容積が大きく、可動部を含まず、設置あるいは使
用に制約を受けにくいシステムを構成できる。
【0022】図4は本発明の第3実施例を示し、断熱壁
21の一部に凹凸を形成し、実効的に熱伝達率を上げる
ものである。例えば、断熱壁21の外側(冷蔵庫の外
側)の熱良導体11を図4の様なフィン構造にし、図1
と同様のペルチェ素子14を平坦部に装着する。この場
合、1cm間隔で高さ5mm程度のフィン構造とすることに
より、放熱量を1.2ないし1.5倍に増加させることが
可能である。その結果、冷蔵庫内を低温に保持するため
に必要な断熱壁を1ないし3割薄肉化することが可能
で、内容積を増加できる効果がある。
【0023】図5は本発明の第4実施例である。本発明
では、電源31から各断熱壁に投入する電力をスイッチ
ング回路32あるいはデューティ比調整回路によって制
御することにより、各断熱壁からの放熱量を制御する。
例えば、冷蔵庫を開けた後は、断熱壁41ないし44の
全てに一定電力を供給し、ある程度冷却した後は、スイ
ッチング回路32あるいはデューティ比制御回路によ
り、冷蔵庫のドア以外の断熱壁に供給する電力を減らす
操作を行えば、冷蔵庫の側面あるいは背面へ熱が貯まる
ことがない。従って、収納する上で制約の少ない冷蔵庫
を構成できる。
【0024】図6は本発明の第5実施例である。断熱壁
は第1実施例と同様の構成にし、冷蔵庫の上部および側
面上部の断熱壁は厚さを35mm、他の部分は24mmとす
る。断熱壁の厚さを35mmとすると、冷却側は−10℃
に保持できるため、冷蔵庫上部に冷凍庫を設けた冷蔵庫
として使用できる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、冷却システムあるいは
冷蔵庫の内容積を大きくすることができ、可動部がない
ため、騒音の生じないシステムを構成できる。さらに、
断熱壁表面から放熱できる、あるいは放熱面を選択でき
るため、設置あるいは使用する上での制約が少ない冷却
システムあるいは冷蔵庫を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的な説明図。
【図2】熱熱壁からの放熱に必要な熱伝達率の解析結果
の特性図。
【図3】本発明を冷蔵庫に応用した実施例の説明図。
【図4】断熱壁の一部をフィン状の構造にした実施例の
説明図。
【図5】各断熱壁への投入電力を制御する回路の説明
図。
【符号の説明】
11,18…熱良導体、12…電気絶縁体、13,15
…電極、14…ペルチェ素子、16…電気絶縁体、17
…断熱材。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに電気的に接続した複数のペルチェ素
    子,前記ペルチェ素子の相互間に充填した断熱材,前記
    ペルチェ素子の高温側と低温側の両方または片方に電気
    絶縁体を介して装着した熱良導体とで構成した断熱壁を
    含むことを特徴とする冷却システム。
  2. 【請求項2】断熱壁の一部を、互いに電気的に接続した
    ペルチェ素子に置き換え、前記ペルチェ素子に通電する
    ことにより、冷蔵庫内の熱もしくは前記冷蔵庫に入って
    くる熱を断熱壁の表面へ送り、前記断熱壁の表面の熱を
    自然対流により放熱することを特徴とする冷蔵庫。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、熱良導体の一
    部に凹凸構成を形成した冷却システムまたは冷蔵庫。
  4. 【請求項4】請求項1または2において、前記各断熱壁
    を独立した電気系統とし、それぞれの消費電力量を制御
    することにより、各断熱壁の放熱量を制御する冷却シス
    テムまたは冷蔵庫。
  5. 【請求項5】請求項1または2において、前記断熱材,
    前記ペルチェ素子等からなる断熱壁の厚さを局所的に変
    化させた冷却システムまたは冷蔵庫。
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