JPH09324992A - ヒートパイプの放熱フィン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】騒音が聞こえない冷蔵庫の提供。 【解決手段】放熱フィン２の一端にヒートパイプ１５を
伝熱性良く固定し、他端２ａに連結軸１を固定させ、コ
イル８ｃと戻しバネ８ｂなどで構成されるアクチュエー
タ８の可動子８ａと連結軸１の片端部１ａを接合させ、
一対の電気端子Ｔの電流を３０Ｈｚ以下の難聴周期で流
し、放熱フィン２を板厚方向に振動させて熱交換効率を
向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ペルチエ素子な
どの熱電素子を用いた電子冷凍式冷蔵庫（以下冷蔵庫と
略す）の冷却ユニットの、ヒートパイプと一体の放熱フ
ィンに関する。

【０００２】

【従来の技術】この発明に関する従来の冷蔵庫の主な冷
却機能の構成を図５に示す。冷蔵庫は断熱剤が充填され
た冷蔵庫筺体１０と扉１０ａで保冷空間を構成し、冷却
ユニットは、庫内吸熱フィン１１，伝熱ブロック１２，
熱電素子１３，受熱ブロック１４およびヒートパイプ１
５と放熱フィン１６とで構成される。

【０００３】冷却ユニットは、熱電素子１３を中央とし
て、吸熱面に伝熱ブロック１２及び庫内吸熱フィン１１
を、放熱面に受熱ブロック１４を伝熱結合できるように
重ね合わせており、受熱ブロック１４はヒートパイプ１
５の端部と一体化されている。冷蔵庫の冷却の原理は、
熱電素子１３に通電することにより、熱電素子１３の伝
熱ブロック１２側の面、すなわち冷却面から吸熱し、熱
電素子１３の受熱ブロック１４側の面、すなわち発熱面
より放熱するペルチエ効果を利用している。また、冷蔵
庫内は、伝熱ブロック１２，庫内吸熱フィン１１を介し
て冷却し、吸収した熱は受熱ブロック１４，ヒートパイ
プ１５，放熱フィン１６を介して大気に放熱している。

【０００４】図６はこのヒートパイプ１５と放熱フィン
１６の構成である。放熱フィン１６は、ヒートパイプ１
５に圧入されて固定され、これにより伝熱結合されてい
る。この熱伝導を更に良くするため、必要に応じて放熱
フィン１６の圧入面に熱伝導性が良好の接着剤を用い
る。図７はこの冷蔵庫の背面図で、放熱フィン１６は冷
蔵庫の背面に位置し、庫内から吸熱した熱と熱電素子１
３自体のジュール熱をヒートパイプ１５内で移動させて
放熱フィン１６周囲の空気の自然対流の気流９９によっ
て周囲空気と熱交換する構成である。

【０００５】この冷蔵庫は、冷却ユニットとして可動部
がなく、放熱も自然対流のために無騒音を実現してお
り、ホテルの寝室や病室など無騒音が必要な所に設置す
るには最適である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の例では、放熱を
自然対流に依存しているので上昇気流を増すためにフィ
ンの間隔を大きくしている。また、自然対流は強制対流
と比較して単位面積毎の熱交換量が極めて少ないため、
フィンの表面積を大きくする必要がある。更に、小型に
するため強制対流させるとフィンの表面の空気を強制送
風するため熱交換には適しているが、無騒音の要求に応
えることが出来ない。

【０００７】この発明の課題は、騒音が聞こえない冷蔵
庫の提供である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、ヒートパイ
プに伝熱性良く固定され、薄板のフィン列として構成さ
れる放熱フィンにおいて、各フィンは一端がヒートパイ
プと、他端が連結軸と固定され、連結軸の片端はアクチ
ュエータが接続され、アクチュエータは連結軸によって
放熱フィンを板厚方向に振動させる構造である。

【０００９】請求項２に記載のこの発明は、ヒートパイ
プに伝熱性良く固定され、薄板のフィン列として構成さ
れる放熱フィンにおいて、各フィンは一端がヒートパイ
プと固定され、他端は、連結軸に固定されると連結軸に
接しないとが組み合わされて構成され、連結軸の片端は
アクチュエータが接続され、アクチュエータは連結軸に
固定されている放熱フィンを板厚方向に振動させる構造
である。

【００１０】請求項３に記載のこの発明は、ヒートパイ
プに伝熱性良く固定され、薄板のフィン列として構成さ
れる放熱フィンにおいて、各フィンは放熱面と平行な扇
板が放熱面近くに設けられ、扇板は連結軸によって一体
に構成され、連結軸は一端がアクチュエータと接続さ
れ、アクチュエータは連結棒によって扇板を板厚方向に
動かす構造である。

【００１１】請求項４に記載のこの発明は、請求項３に
記載のヒートパイプの放熱フィンにおいて、各フィンは
ヒートパイプと反対側の他端に切り欠きが設けられ、ヒ
ートパイプの端のフィンの外側に連結軸の端を位置決め
する可撓板が固定され、冷却フィン間に入れられて空気
を移動させる扇板が固定される連結軸は、各フィンの切
り欠きを通されてから一端が可撓板に固定され、他端は
アクチュエータと接続され、アクチュエータは連結軸に
固定される扇板を板厚方向に動かす構造である。

【００１２】また、この発明は、請求項１ないし請求項
４のいずれかに記載のヒートパイプの放熱フィンにおい
て、アクチュエータは電磁式であり、周波数が０．１〜
３０Ｈｚで駆動される構造である。更に、この発明は、
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のヒートパイ
プの放熱フィンにおいて、アクチュエータはセラミック
式振動アクチュエータであり、周波数が２０〜１０００
ｋＨｚで駆動される構造である。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明は、冷却フィンを可撓性
とし、また、冷却フィン間に扇板を設け、人が聞きとり
にくい周波数でアクチュエータを駆動させて放熱効果を
高められる冷蔵庫の提供である。

【００１４】

【実施例】

実施例１：この発明の実施例で、ヒートパイプと放熱フ
ィンの構成に放熱フィン２を動かすアクチュエータ８を
加えた構成を図１に示す。長方形の放熱フィン２の一端
にヒートパイプ１５を圧入して固定させ、略等ピッチの
放熱フィン２の列を形成する。圧入によらず伝熱性に優
れた接着剤を用いても良い。また、放熱フィン２の他端
２ａ近くにヒートパイプ１５と平行に連結軸１を固定
し、全ての放熱フィン２も同様に固定する。一方、連結
軸１の片端部１ａを放熱フィン２を厚さ方向に振動させ
るアクチュエータ８の可動部８ａと結合させる。

【００１５】この構成にて、不図示の電源で一対の端子
Ｔを経てコイル８ｃに電流を流し、可動子８ａを移動さ
せ、戻しバネ８ｂを圧縮方向に移動させ、同時に連結軸
１によって放熱フィン２も同方向に曲げられる。次ぎに
コイル８ｃの電力を遮断すると、可動子８ａは戻しバネ
８ｂによって右方向に戻され、連結軸１によって放熱フ
ィン２も戻される。即ち、コイル８ｃへの電力を通電・
遮断することにより放熱フィン２を扇と同じ動きの厚さ
方向に振動させることができ、放熱面に沿った上昇気流
が加速されて強制対流と同じ効果が生じて熱伝達が促進
されるため、放熱効果が上がって放熱フィンの枚数や大
きさ、即ち放熱フインの体積を少なくでき、小型化が図
れる。

【００１６】なお、電力を通電・遮断する図示しない電
源は、低周波発振する発振器とその発振周波数によって
オンオフする電力スイッチング回路と組み合わせれば容
易に実現でき、その周波数を聞こえにくく、かつ、不快
に感じない略３０Ｈｚ以下にすれば、少し離れた所では
無騒音の冷蔵庫として用いることができる。また、電圧
波形は他でも良い事は当然である。

【００１７】実施例２：図２にアクチュエータとしてセ
ラミック製振動アクチュエータ９を用いた例を示す。セ
ラミック製振動アクチュエータ９は図１と同様に放熱フ
ィン２の端２ａ近くにヒートパイプ１５と平行に連結軸
１と固定し、この片端部１ａをセラミック製振動アクチ
ュエータ９の端に固定する。電圧を受けると軸方向に変
化するセラミック製振動アクチュエータ９の各素子は図
のように配線されて一対の端子Ｕから電圧を受けると連
結軸１を左方へ移動させ、放熱フィンを左側に曲げる。
電圧を遮断すると、図１と同様に無電圧の状態に戻り、
この反復で放熱効果を上げることができる。また、電源
の周波数を可聴領域外の２０ｋＨｚ以上とすれば実施例
１と同様に少し離れた所では無騒音の冷蔵庫として用い
ることができる。また、高周波駆動が容易なセラミック
製振動アクチュエータを用いたため、放熱フィンの埃付
着を振動で軽減でき、長期にわたって放熱特性を保つこ
とができる。

【００１８】実施例３：図３に請求項２に記載の例の主
要部を示す。一片が連結軸１に固定され他端がヒートパ
イプ１５に固定される可撓性の放熱フィン２と、一端が
ヒートパイプ１６に固定され、他端に連結軸１と接しな
い孔３ａがある放熱フィン３を交互に配置する。そして
連結軸１の一端を図１または図２のアクチュエータで振
動させると、可撓性の放熱フィン２が放熱フィン３の間
を振動して空気の流れを乱して放熱効果が向上し、少し
離れた所では無騒音の冷蔵庫として用いることができ
る。更に振動させる放熱フィン数は全体の約半分のた
め、振動の駆動力を実施例１，２に対して半減させるこ
とができる。

【００１９】なお、この放熱フィン２は放熱効果がない
材質を用いても良く、また、放熱フィン２と放熱フィン
３の配置は交互でなくとも可である。 実施例４：図４に請求項４に記載の例の主要部を示す。
放熱フィン４の切り欠き４ａと反対側をヒートパイプ１
５と固定し、放熱フィン４の外側に一端をヒートパイプ
１５と固定して他端に連結軸１の端と固定できる可撓板
６を設ける。一方、放熱フィン４の各間に入る扇板５を
連結軸１と固定させ、切り欠き４ａを通してから一端を
可撓板６に固定して他端を図１または図２のアクチュエ
ータで振動させると扇板５が放熱フィン４間を振動して
空気の流れを乱して放熱効果が向上し、振動の駆動力を
極めて少なくすることができ、少し離れた所では無騒音
の冷蔵庫として用いることができる。

【００２０】

【発明の効果】

１）可撓性の全放熱フィンの片側を厚さ方向に振動させ
るため、強制通風と同じ冷却効果が得られ、放熱フィン
の体積を小さくできて小型の冷却部を提供できる。（請
求項１，５，６，７，８） ２）可撓性の放熱フィンの片側を一枚置きに厚さ方向に
振動させるため、空気の出入りが激しくなって更に効率
が良い強制通風と同じ冷却効果が得られ、アクチュエー
タの駆動力は請求項１の約半分でよく、小型で安価な冷
却部を提供できる。（請求項２，５，６，７，８） ３）各放熱フィン面近くに厚さ方向に一体で振動できる
扇板を設けるため、放熱フィンのほぼ全面の空気の出入
りが生じるため、極めて効率が良い強制通風と同じ冷却
効率が得られ、アクチュエータの駆動力は極めて小さい
値で良いため、更に小型で安価な冷却部を提供できる。
（請求項３，４，５，６，７，８） ４）各放熱フィン面近くに一体で厚さ方向に振動できる
扇板を設け自由端を可撓板で保持し、扇板は中心で振動
されるため、請求項３と比較して振動は扇板の慣性に影
響されずに安定し、更に良い冷却効果が得られる。（請
求項４，５，６，７，８） ５）連結軸を振動させるアクチュエータを電磁式に定め
たため、小型で安価な冷却部を提供できる。（請求項
５，６） ６）アクチュエータの駆動周波数を低周波の難聴範囲に
限定したため、少し離れた所では無音と感じられる冷却
部を提供できる。（請求項６） ７）連結軸を振動させるアクチュエータをセラミック式
振動アクチュエータに定めたため、小型の冷却部を提供
できる。（請求項７，８） ８）アクチュエータの駆動周波数を高周波の難聴範囲に
限定したため、少し離れた所では無音と感じられ、ま
た、埃が付着しにくい冷却部を提供できる。（請求項
８）

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の説明図

【図２】この発明の他の実施例の説明図

【図３】請求項３に記載のヒートパイプの放熱フィンの
斜視図

【図４】請求項４に記載のヒートパイプの放熱フィンの
斜視図

【図５】従来の電子冷凍式冷蔵庫の斜視図

【図６】従来のヒートパイプと放熱フィンの斜視図

【図７】従来の電子冷凍式冷蔵庫の背面図

【符号の説明】

１ 連結軸 ２ 放熱フィン ３ 放熱フィン ３ａ 孔 ５ 扇板 １１ 冷蔵庫筺体 １５ ヒートパイプ １６ 放熱フィン

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヒートパイプに伝熱性良く固定され、薄板
   のフィン列として構成される放熱フィンにおいて、 各フィンは、一端がヒートパイプと、他端が連結軸と固
   定され、 連結軸の片端は、アクチュエータが接続され、 アクチュエータは、連結軸によって放熱フィンを板厚方
   向に振動させることを特徴とするヒートパイプの放熱フ
   ィン。
2. 【請求項２】ヒートパイプに伝熱性良く固定され、薄板
   のフィン列として構成される放熱フィンにおいて、 各フィンは、一端がヒートパイプと固定され、他端は、
   連結軸に固定されると連結軸に接しないとが組み合わさ
   れて構成され、 連結軸の片端は、アクチュエータが接続され、 アクチュエータは、連結軸に固定されている放熱フィン
   を板厚方向に振動させることを特徴とするヒートパイプ
   の放熱フィン。
3. 【請求項３】ヒートパイプに伝熱性良く固定され、薄板
   のフィン列として構成される放熱フィンにおいて、 各フィンは、放熱面と平行な扇板が放熱面近くに設けら
   れ、 扇板は、連結軸によって一体に構成され、 連結軸は、一端がアクチュエータと接続され、 アクチュエータは、連結棒によって扇板を板厚方向に動
   かすことを特徴とするヒートパイプの放熱フィン。
4. 【請求項４】請求項３に記載のヒートパイプの放熱フィ
   ンにおいて、 各フィンは、ヒートパイプと反対側の他端に切り欠きが
   設けられ、 ヒートパイプの端のフィンの外側に連結軸の端を位置決
   めする可撓板が固定され、 冷却フィン間に入れられて空気を移動させる扇板が固定
   される連結軸は、各フィンの切り欠きを通されてから一
   端が可撓板に固定され、他端はアクチュエータと接続さ
   れ、 アクチュエータは、連結軸に固定される扇板を板厚方向
   に動かすことを特徴とするヒートパイプの放熱フィン。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
   のヒートパイプの放熱フィンにおいて、 アクチュエータは、電磁式であることを特徴とするヒー
   トパイプの放熱フィン。
6. 【請求項６】請求項５に記載の放熱フィンにおいて、 アクチュエータは、周波数が０．１〜３０Ｈｚで駆動さ
   れることを特徴とするヒートパイプの放熱フィン。
7. 【請求項７】請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
   のヒートパイプの放熱フィンにおいて、 アクチュエータは、セラミック式振動アクチュエータで
   あることを特徴とするヒートパイプの放熱フィン。
8. 【請求項８】請求項７に記載の放熱フィンにおいて、 アクチュエータは、周波数が２０〜１０００ｋＨｚで駆
   動されることを特徴とするヒートパイプの放熱フィン。