JP2000274871A - 熱電装置、並びに、熱電マニホールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数段の熱電モジュールを有する熱電マニホ
ールドにおいて、吸熱面と放熱面の熱分布を均一化させ
て熱交換効率の向上を図るとともに、熱電モジュールの
熱ひずみを抑え、湾曲した場合でも熱電モジュール間の
熱伝達が良好に行われるようにする。 【解決手段】 吸熱面７ａと放熱面７ｂとを有し電流を
流すことにより放熱面７ｂが加熱され吸熱面７ａが冷却
される複数の熱電モジュール７を備え、隣り合う一方の
熱電モジュール７の放熱面７ｂと他方の熱電モジュール
７の吸熱面７ａとが対向するように複数の熱電モジュー
ル７がマニホールド本体１９内に並設されており、マニ
ホールド本体１９内には、冷却端側の吸熱面７ａとの間
に冷却キャビティ２０ｃが設けられ、加熱端側の放熱面
７ｂとの間に加熱キャビティ１０ｄが設けられ、隣り合
う熱電モジュール７の間に伝熱キャビティ１７ａが設け
られている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却装置などに利
用可能な熱電モジュールを用いた熱電装置に関し、特
に、熱媒体の流通路においてこの熱媒体を熱電効果によ
って冷却又は加熱し得る熱電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
の開発が急務である。また、コンプレッサを用いる一般
的な冷却装置では、使用される環境が静寂である場合に
はコンプレッサの駆動音が耳障りである。フロンガス並
びにコンプレッサを使用しない冷却装置の一つとして、
ペルチェ効果を有する熱電モジュールを使用した冷却装
置が注目されている。ペルチェ効果とは、一般に、異種
の金属の接触面を通じて弱い電流が流れたときに熱が発
生したり吸収されたりする現象のことをいう。ペルチェ
効果を利用する熱電モジュールは、一般に、多数のＰ型
半導体素子とＮ型半導体素子とを縦横に整列させ、これ
ら多数の半導体素子を電極を介して直列に接続し、これ
を一対の伝熱板の間に挟み込んで全体としてほぼ平板状
を呈するものである。この熱電モジュールでは、多数の
半導体素子に一方向に直流電流を流すと、ペルチェ効果
により一方の伝熱板が冷却されるとともに他方の伝熱板
が加熱される。したがって、一方の伝熱板の表面が吸熱
面として用いられ、他方の伝熱板の表面が放熱面として
用いられる。

【０００３】熱電モジュールでは、半導体素子を流れる
電子の移動エネルギーと熱エネルギーとの交換作用によ
って、吸熱面から放熱面へと熱の搬送が行われると考え
られる。したがって、一方の伝熱板と他方の伝熱板との
間で半導体素子を介する熱伝導が一切行われないと仮定
するならば、単一の熱電モジュールの吸熱面と放熱面と
の温度差を、半導体素子の数や電流密度の設定によって
大きくさせることができる。

【０００４】しかし、現実には、半導体素子を介する熱
伝導によって加熱側の伝熱板の熱が冷却側の伝熱板に遷
移する。したがって、単一の熱電モジュールの吸熱面と
放熱面との温度差が大きくなると、ペルチェ効果による
冷却・加熱の熱量と、上記熱伝導の熱量とがつりあい、
電流を継続して印加しても温度差が大きくならない。

【０００５】そこで、熱電モジュールを内蔵する熱電装
置において、吸熱面を所望の温度にまで冷却するため
に、従来より、複数の熱電モジュールを積み重ね、段階
的に冷却することによって、冷却端側の吸熱面を所望の
温度にまで冷却することが行われている（例えば、特開
平８−２３６８２０号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の熱電モジュール
では、多数のＰ型半導体素子とＮ型半導体素子とを縦横
に整列させているものであって、各素子においてペルチ
ェ効果による熱の搬送が行われるものであるから、吸熱
面においては面中央側が周縁部に比して低温となり、一
方、放熱面においては面中央側が周縁部に比して高温と
なる。このように、吸熱面及び放熱面の温度分布に勾配
が生じると、吸熱面全体による冷却効率が悪くなる。特
に、上記した多段式熱電モジュールを用いた熱電冷却装
置では、温度勾配がより一層大きくなり易い。

【０００７】温度勾配が大きくなると、熱交換効率が悪
化するのみならず、熱電モジュールが湾曲変形し易くな
る。この場合、半導体素子と電極との接合部などに亀裂
が生じることがある。また、各熱電モジュール毎に一対
の伝熱板を設け、伝熱板同士を接合することにより複数
の熱電モジュールを積層させた場合には、各熱電モジュ
ールの湾曲によって、伝熱板相互が離反し、熱電モジュ
ール間の熱伝達が適正に行われなくなる。

【０００８】そこで、本発明は、複数段の熱電モジュー
ルを有する熱電マニホールドなどの熱電装置において、
吸熱面と放熱面の熱分布を均一化させることで熱交換効
率の向上を図るとともに、熱電モジュールの熱ひずみを
抑えるとともに湾曲した場合であっても熱電モジュール
間の熱伝達が良好に行われるようにすることを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、複数の熱電モジュールを備える熱電装置にお
いて、各熱電モジュールの間に熱媒体となる流体を介在
させ、この流体を介して冷却側の熱電モジュールの放熱
面から加熱側の熱電モジュールの吸熱面への熱伝達を行
わせることを特徴とするものである。このように、流体
を介して間接的に熱電モジュール間の熱伝達を行わせれ
ば、熱電モジュールに熱ひずみが生じた場合でも、熱媒
体は熱電モジュールの吸熱面及び放熱面に良好に接触
し、熱電モジュール間の熱伝達が良好に行われる。ま
た、流体に接触する各熱電モジュールの吸熱面又は放熱
面の熱分布が均一化され、熱交換効率が向上するととも
に、熱電モジュールの熱ひずみの低減をも図られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の熱電装置は、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複数の熱電モジュールを備
え、隣り合う一方の熱電モジュールの放熱面と他方の熱
電モジュールの吸熱面とが対向するように前記複数の熱
電モジュールが並設されているとともに、隣り合う熱電
モジュールの間に伝熱キャビティを形成するキャビティ
形成部材を備えるものである。

【００１１】かかる本発明では、伝熱キャビティ内に熱
媒体となる流体を封入若しくは流通させておくと、この
流体を介して隣り合う一方の熱電モジュールの放熱面か
ら他方の熱電モジュールの吸熱面への熱伝達が行われ
る。したがって、各熱電モジュールが熱ひずみにより湾
曲変形した場合であっても、熱媒体が放熱面及び吸熱面
に良好に接触し、冷却側の熱電モジュールの放熱面から
加熱側の熱電モジュールの吸熱面への熱伝達が良好に行
われ、全体の効率向上に大きく寄与する。また、熱媒体
を中間に介在させることで、各熱電モジュールの吸熱面
又は放熱面の熱分布の均一化が図られ、各熱電モジュー
ルの熱電効果の効率向上が図られるとともに、熱ひずみ
が可及的に抑えられる。

【００１２】上記本発明の熱電装置において、さらに、
伝熱キャビティ内の流体を攪拌する攪拌手段を備えるこ
とができる。これによれば、攪拌手段により伝熱キャビ
ティ内の流体を攪拌することによって、熱電モジュール
間の流体による熱伝達がより一層効率良く行われるよう
になる。かかる攪拌手段としては、伝熱キャビティの上
下にバイパス路を設けて、ポンプにより伝熱キャビティ
内の流体を循環させることで攪拌するものや、伝熱キャ
ビティ内に回転自在に支持された攪拌翼からなるものと
することができる。また、伝熱キャビティ内に多数の鉄
球を移動自在に封入しておき、該鉄球をキャビティ外部
から磁石の作用によって回転させることにより流体の攪
拌を行うことも可能である。

【００１３】攪拌手段として攪拌翼を用いる場合、この
攪拌翼を適宜の手段によって回転させて流体の攪拌を行
う。攪拌翼の回転駆動手段としては、電動モータや流体
圧モータなど種々の構造が考えられるが、例えば、攪拌
翼に回転子を設け、攪拌翼の外周側でキャビティ形成部
材に、前記回転子とともに電動モータを構成する固定子
を設けたものとすることができる。これによれば、攪拌
翼自体に回転子を設けたので、全体の構成の簡素化、小
型化が図られ、狭いスペースにも本発明の熱電装置を簡
単に取付けることが可能となる。

【００１４】また、簡素な構造で攪拌翼の安定した回転
動作を実現するために、上記攪拌翼を支軸に回転自在に
支持させ、この支軸を、伝熱キャビティ形成部材の内面
に当接する振れ防止部材に支持させることができる。な
お、かかる振れ防止部材は、平らな形状であって、少な
くとも伝熱キャビティ内面の３カ所に当接するものが良
く、好ましくはほぼ十字形状の平板により構成すること
ができる。

【００１５】複数段の熱電モジュールを備える上記熱電
装置において、各熱電モジュールの吸熱面と放熱面との
温度差を最適化させ、さらなる熱電効率の向上を図るた
めに、各熱電モジュールの能力を異ならせることができ
る。即ち、各熱電モジュールが、直列に接続された多数
のＰ型半導体とＮ型半導体とを備えるペルチェ素子から
なるものであれば、各熱電モジュールを構成する前記半
導体の数を異ならせることによって能力の調節を行い得
る。また、同じ熱電モジュールを複数用いる場合であっ
ても、各熱電モジュールに印加する電流密度を異ならせ
ることによって、作動時における各熱電モジュールの熱
電能力を異ならせることが可能である。

【００１６】さらに、並設された複数の熱電モジュール
のうち冷却端側の熱電モジュールの吸熱面との間で冷却
キャビティを形成するキャビティ形成部材を設け、前記
冷却キャビティ形成部材に流体導入口と流体吐出口とを
設けることができる。これによれば、冷却キャビティ形
成部材の流体導入口から冷却キャビティ内に導入された
流体を、冷却端側の吸熱面に接触させることによって効
率よく冷却させ、その後流体吐出口から吐出される。流
体吐出口を冷蔵庫等の熱交換器に接続することで、流体
を介して所望の空間を効率よく冷却し得る。さらに、熱
電モジュールが複数段に構成されているから、１段のも
のに比して低温が得られ易く、小型で低騒音でありなが
ら所望の温度を得ることができる。

【００１７】また、並設された複数の熱電モジュールの
うち加熱端側の熱電モジュールの放熱面との間で加熱キ
ャビティを形成するキャビティ形成部材を設け、前記加
熱キャビティ形成部材に流体導入口と流体吐出口とを設
けることができる。これによれば、加熱キャビティ形成
部材の流体導入口から加熱キャビティ内に導入された流
体を、加熱端側の放熱面に接触させることによって熱電
モジュールの熱を効率よく流体に放熱させることがで
き、加熱された流体を吐出口から吐出させることができ
る。この吐出口と導入口を外部の放熱管路に接続するこ
とで、加熱用熱媒体となる流体を効率良く自然冷却させ
て再利用することができ、冷却端側の吸熱面の温度を一
層低温にすることが可能となる。

【００１８】上記した熱電装置は、種々の用途、形態の
ものに適用できる。例えば、冷蔵庫、クーラーなどの冷
却装置として用いることができる。さらに、冷蔵庫等の
冷却側熱媒体及び／又は加熱側熱媒体の流通管となるマ
ニホールドに内蔵して、流通管内部で熱媒体の冷却又は
加熱を行わせることができる。

【００１９】本発明は、熱電モジュールをマニホールド
に内臓してなる熱電マニホールドとして実現することが
できる。かかる本発明の熱電マニホールドは、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複数の熱電モジュールを備
え、隣り合う一方の熱電モジュールの放熱面と他方の熱
電モジュールの吸熱面とが対向するように前記複数の熱
電モジュールがマニホールド本体内に並設されていると
ともに、マニホールド本体内には、冷却端側の吸熱面と
の間に冷却キャビティが設けられ、加熱端側の放熱面と
の間に加熱キャビティが設けられ、隣り合う熱電モジュ
ールの間に伝熱キャビティが設けられていることを特徴
とするものである。

【００２０】かかる本発明の熱電マニホールドでは、冷
却キャビティには冷却用熱媒体となる流体を流通させ、
加熱キャビティには加熱用熱媒体となる流体を流通さ
せ、伝熱キャビティには伝熱用熱媒体となる流体を封入
若しくは流通させて、熱電モジュールに所定方向の直流
電流を流す。すると、冷却端側の吸熱面に接触する冷却
用熱媒体が冷却されるとともに、加熱端側の放熱面に接
触する加熱用熱媒体が加熱される。また、各熱電モジュ
ール間の熱伝達は、伝熱キャビティ内の流体を介して行
われる。流体を介して各熱電モジュール間の熱伝達を行
うものであるから、熱電モジュールが熱ひずみにより湾
曲変形した場合でも、各熱電モジュール間の熱伝達効率
が大きく低減することがない。したがって、冷却用熱媒
体から加熱用熱媒体への熱の移動が効率良く行われ、冷
却用熱媒体を所望の低温にまで冷却し得る。

【００２１】上記本発明の熱電マニホールドにおいて、
冷却キャビティ、加熱キャビティ及び伝熱キャビティ内
に、これらキャビティ内の流体を攪拌する攪拌部材をそ
れぞれ設けることができる。これによれば、各攪拌部材
により各キャビティ内の流体を攪拌することによって、
冷却キャビティ内においては効率の良い流体の冷却を、
伝熱キャビティ内においては効率の良い熱伝達を、加熱
キャビティ内においては効率の良い流体への熱の放熱を
行い得る。

【００２２】各攪拌部材は、それぞれ個別の駆動手段に
よって動作させることもできるが、構造の簡素化、部品
点数の削減並びに装置の小型化を図るために、磁気を用
いて連動させることが好ましい。即ち、熱電モジュール
の吸熱面と放熱面とを平行に配置し、各攪拌部材を、吸
熱面及び放熱面に対して直交する方向を軸心として回転
可能にマニホールド本体内に支持させ、各攪拌部材が連
動回転するように各攪拌部材に常磁性体を設けることが
できる。なお、各攪拌部材に設ける常磁性体の数は、回
転力を伝達するに十分な数を設けることが好ましいが、
すべてを常磁性体とする必要はなく、適宜、鉄などの軟
磁性体を設けることができる。

【００２３】攪拌部材の回転力伝達手段としての常磁性
体を設けた場合には、冷却キャビティ、加熱キャビティ
若しくは伝熱キャビティ内のいずれか一つの攪拌部材の
回転駆動手段を設ければ、すべての攪拌部材を回転させ
ることができる。このような回転駆動手段としては、例
えば、冷却キャビティ又は加熱キャビティ内の攪拌部材
に設けた回転子と、マニホールド本体に取付けられ且つ
前記回転子とともに電動モータを構成する固定子とを備
えるものとすることができる。

【００２４】また、少なくとも一つの伝熱キャビティ内
の攪拌部材の径方向外方に、前記攪拌部材に設けた常磁
性体を回転子として当該攪拌部材を回転駆動させる固定
子を設けることによっても、攪拌部材の回転駆動手段を
構成できる。これによれば、中間に位置する攪拌部材を
回転駆動させ、この回転力を加熱側と冷却側の両方の攪
拌部材に伝達させるものであるから、回転力のロスが少
なく、効率の良い回転駆動を行わせることができる。

【００２５】また、簡素な構造で伝熱キャビティ内の攪
拌部材の安定した回転動作を実現するために、当該攪拌
部材を支軸に回転自在に支持させ、この支軸を、マニホ
ールド本体に位置決めされる振れ防止部材に支持させる
ことができる。なお、かかる振れ防止部材は、平らな形
状であって、少なくともマニホールド本体内面の３カ所
に当接するものが良く、好ましくはほぼ十字形状の平板
により構成することができる。

【００２６】さらに、複数段の熱電モジュールを備える
上記熱電マニホールドにおいて、各熱電モジュールの吸
熱面と放熱面の温度差を最適化させ、さらなる熱電効率
の向上を図るために、各熱電モジュールの能力を異なら
せることができる。即ち、各熱電モジュールが、直列に
接続された多数のＰ型半導体とＮ型半導体とを備えるペ
ルチェ素子からなるものであれば、各熱電モジュールを
構成する前記半導体の数を異ならせることによって能力
の調節を行い得る。

【００２７】

【実施例】以下、本発明による熱電装置の実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００２８】（実施例１）

【００２９】図１〜図２３は、本発明の実施例１に係る
熱電装置である熱電マニホールド１を示している。この
マニホールド１は、加熱側マニホールド片２、冷却側マ
ニホールド片３、中間マニホールド片１７、加熱側攪拌
部材５、冷却側攪拌部材６、中間攪拌部材１８、ほぼ平
行な吸熱面７ａと放熱面７ｂとを有し直流電流を所定方
向に流すことにより放熱面７ｂが加熱され吸熱面７ａが
冷却される２つの熱電モジュール７、固定子８ｂを内蔵
するモータ外装部材８及び固定リング９によって主構成
されている。

【００３０】まず、本実施例１の構造の要部について説
明すると、本実施例１では、上記マニホールド片２，
３，１７を連結することによりマニホールド本体１９が
構成されている。このマニホールド本体１９内には、冷
却端側の吸熱面７ａ（図１において左側の熱電モジュー
ル７の左側面）との間に冷却キャビティ２０ｃが設けら
れ、加熱端側の放熱面７ｂ（図１において右側の熱電モ
ジュール７の右側面）との間に加熱キャビティ１０ｄが
設けられ、隣り合う熱電モジュール７の間（即ち隣り合
う２つの熱電モジュール７の対向する放熱面７ｂと吸熱
面７ａの間）に伝熱キャビティ１７ａが、それぞれ独立
して設けられている。即ち、冷却キャビティ２０ｃは冷
却マニホールド片３内の空間により形成され、加熱キャ
ビティ１０ｄは加熱マニホールド片２内の空間により形
成され、伝熱キャビティ１７ａは中間マニホールド片１
７（伝熱キャビティ形成部材）内の空間により形成され
ている。

【００３１】中間マニホールド片１７には、軸方向に貫
通する円形状の内部空間１７ａを有し、該空間１７ａの
両端開口部に、ほぼ円盤状の熱電モジュール７をそれぞ
れ配設することによって伝熱キャビティが形成されてい
る。なお、中間マニホールド片１７には、空間１７ａの
両端開口部の外周位置に環状のＯリング装着溝１７ｂが
設けられており、この溝１７ｂ内に装着したＯリング７
１を熱電モジュール７の周縁部に当接させることによっ
て、伝熱キャビティ１７ａの液密性を確保している。そ
して、この伝熱キャビティ１７ａ内に、水を主体とする
熱媒体が封入されている。

【００３２】冷却側の熱電モジュール７の放熱面７ｂ
（図１における左側の熱電モジュール７の右側面）、並
びに、加熱側の熱電モジュール７の吸熱面７ａ（図１に
おける右側の熱電モジュール７の左側面）は、対向配置
されているとともに、ともに伝熱キャビティ１７ａに面
している。したがって、冷却側の熱電モジュール７の放
熱面７ｂの熱は、まず伝熱キャビティ１７ａ内の熱媒体
に伝達され、この熱媒体を介して加熱側の熱電モジュー
ル７の吸熱面に伝達される。

【００３３】かかる熱伝達効率を良好なものとするため
に、伝熱キャビティ１７ａ内には、熱媒体を攪拌するた
めの攪拌部材１８が設けられている。この攪拌部材１８
は、図１１乃至図１４に示す攪拌翼１８ａと、該攪拌翼
１８ａの所定部位に埋設された複数の永久磁石１８ｂ
（常磁性体）と、該永久磁石１８ｂを保持する取付プレ
ート１８ｃ（図１５乃至図１７参照）により主構成され
ている。

【００３４】攪拌翼１８ａは、軸中央側の円筒状ボス部
１８ｄと、ボス部１８ｄから径外方に延びるリブ１８ｅ
を介して一体的に設けられた４つの羽根部材１８ｆとを
備えている。羽根部材１８ｆは、図１４に示されるよう
に、中央部が厚肉とされ、回転方向両側が傾斜面に形成
されており、全体としてほぼ山形状を呈している。羽根
部材１８ｆの裏面中央には磁石取付凹部１８ｇが設けら
れており、該凹部１８ｇ内に直方体状の永久磁石１８ｂ
が嵌着されている。この磁石１８ｂの磁極の向きは、隣
り合う一方の熱電モジュール７側がＮ極、他方の熱電モ
ジュール７側がＳ極となるように配置している。各羽根
部材１８ｆには、裏面側に突出する突起１８ｈが設けら
れている。

【００３５】取付プレート１８ｃは、ほぼ円盤状であっ
て、その外径は攪拌翼１８ａの外径とほぼ等しくされて
いる。また、プレート１８ｃには、羽根部材１８ｆの内
径よりも若干大きい径の孔１８ｉが設けられているとと
もに、攪拌翼１８ａの突起１８ｈに対応する位置に取付
孔１８ｊが設けられている。そして、磁石１８ｂを攪拌
翼１８ａに取付けた状態で、すべての突起１８ｈが取付
孔１８ｊに挿通されるように取付プレート１８ｃを攪拌
翼１８ａの裏面側に取付固定されている。

【００３６】上記攪拌部材１８は、マニホールド本体１
９に対して位置決めされた支軸７２に回転自在に支持さ
れている。この支軸７２は、熱電モジュール７の吸熱面
７ａ及び放熱面７ｂに対して直交するものであり、中間
マニホールド片１７の内面に装着された前後一対の振れ
防止部材７３に支持されている。この振れ防止部材７３
は、図１８〜図２１に示すように、正面視ほぼ十字形の
板状部材であって、中央にボス部７３ａを有し、ボス部
７３ａから四方に向けて支持バー７３ｂが延設されたも
のである。ボス部７３ａには、図１８にも示すように、
ほぼ半月形状の支軸取り付け孔７３ｃが設けられてい
る。振れ防止部材７３の４つの支持バー７３ｂの先端
は、それぞれ、中間マニホールド片１７の円筒状内壁面
に当接されて、マニホールド本体１９に対する位置決め
がなされている。

【００３７】振れ防止部材７３のボス部７３ａの支軸取
り付け孔７３ｃに、上記支軸７２が挿通保持されてい
る。即ち、支軸７２の両端部は断面半月形状に切り欠か
れており、その一端部は、冷却側の熱電モジュール７に
近接配置した振れ防止部材７３の支軸取り付け孔７３ｃ
に挿通され、他端部が、加熱側の熱電モジュール７に近
接配置した振れ防止部材７３の支軸取り付け孔７３ｃに
挿通されており、これら振れ防止部材７３に支持される
ことによって支軸７２はマニホールド本体１９（中間マ
ニホールド片１７）に対して位置決めされている。

【００３８】上記攪拌部材１８は、伝熱キャビティ１７
ａ内で支軸７２に回転自在に支持されている。より詳細
には、支軸７２には円筒状のブッシュ７４が装着され、
このブッシュ７４に攪拌部材１８のボス部１８ｄが装着
されている。なお、ボス部１８ｄの軸方向長さは、一対
の振れ防止部材７３の間隔とほぼ同じ大きさとなされて
おり、これにより攪拌部材１８の軸方向位置の位置決め
をもなされている。また、攪拌部材１８の羽根部材１８
ｆの外径は、伝熱キャビティ１７ａの内径よりも若干小
さくなされている。好ましくは、羽根部材１８ｆの外端
と伝熱キャビティ１７ａの内周面とのクリアランスの攪
拌部材１８の直径に対する比が、０．０３程度（例え
ば、直径３０ｍｍの場合、クリアランスが１ｍｍ程度）
となるように設定することが、円滑な攪拌部材１８の回
転動作と、攪拌部材１８による流体の攪拌作用の最適化
のためには良い。

【００３９】この攪拌部材１８は、後述するように、加
熱側キャビティ１０ｄ内の攪拌部材５の回転力が、回転
力伝達手段によって攪拌部材１８に伝達されて回転駆動
される。このような回転力伝達手段として、本実施例１
では、両攪拌部材５，１８に取り付けた磁石１８ｂ，１
５ｄによる構成を示している。即ち、加熱側攪拌部材５
に取り付けた磁石１５ｄと、中間攪拌部材１８に取り付
けた磁石１８ｂとの間に作用する磁力によって、両攪拌
部材５，１８を連動回転させている。なお、両磁石１５
ｄ，１８ｂの磁極の配置は特に限定されない。例えば、
両磁石１５ｄ，１８ｂのＮ極とＳ極とを対向配置させて
おき、互いに引きつけ合う力を利用して連動回転させる
ことができ、また、両磁石１５ｄ，１８ｂの同極同士を
対向配置させておき、反発する力を利用して連動回転さ
せることもできる。

【００４０】本実施例１の熱電マニホールド１では、冷
却側（図１において左側）の熱電モジュール７の吸熱面
７ａとの間で冷却用熱媒体が流通する冷却キャビティを
形成する冷却側マニホールド片３と、加熱側（図１にお
いて右側）の熱電モジュール７の放熱面７ｂとの間で加
熱用熱媒体が流通する加熱キャビティを形成する加熱側
マニホールド片２とを備えている。

【００４１】加熱側マニホールド片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
て形成することができる。

【００４２】加熱側マニホールド片２の構造は、図１及
び図３に示す様に、円盤状のフランジ部２ａとこれに続
くボス部２ｂ，２ｃを持ち、さらに管部２ｄ，２ｅに繋
がっている。すなわち加熱側マニホールド片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。

【００４３】加熱側マニホールド片２の内部は空洞１０
になっており、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片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、外径は、小
径管部２ｅ側からフランジ部２ａ側にかけて順次漸次大
きくなって行く。

【００４４】すなわち加熱側マニホールド片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、第三空洞部
１０ｃ、第四空洞部１０ｄがある。第四空洞部１０ｄは
フランジ部２ａ側に開口しており、この開口端部に加熱
側の熱電モジュール７が設けられ、この熱電モジュール
７との間で加熱キャビティを形成している。本実施例で
は、小径管部２ｅ側の開口１３は熱媒体となる流体の導
入口として機能し、小径管部２ｅは流体導入管となされ
ている。

【００４５】そして加熱側マニホールド片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１
及び図２に示す様に、円柱状の軸支持部１１ａを持つ。
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１１
ｂの端部は、いずれも軸支持部１１ａ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と第三空洞部１０ｃに跨がった部位である。

【００４６】軸固定部１１の軸支持部１１ａには、ステ
ンレス等で作られた軸１２が一体的に固定されている。
従って軸１２は、空洞部１０と同心状に固定支持されて
いる。

【００４７】また大径ボス部２ｂには、内部の加熱キャ
ビティ１０ｄ（第四空隙部）から外に向かって連通する
パイプ状の流体吐出管１４が設けられている。この流体
吐出管１４の外端開口が、流体吐出口１４ａとなる。

【００４８】加熱側攪拌部材５は、攪拌翼１５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１５ａと円盤部１５ｂを持
ち、円盤部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、図２２
に示すように、正面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、さらに時計方向に
捩じれた形状をしている。かかる構造により、本実施例
の攪拌部材５は、渦巻きポンプのインペラ（羽車）とし
て機能し、流体導入口１３から加熱側熱媒体を吸入し、
流体吐出口１４ａから熱媒体を吐出する。

【００４９】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、あるいは円盤に板体が垂直に立設されたもの
であってもよい。

【００５０】そして、各羽根部材１５ｂの内部に立方体
形状の永久磁石１５ｄ（常磁性体）が取り付けられてい
る。

【００５１】一方、ボス部１５ａは、円板部１５ｂ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２２及び図２３に示
す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１５ｄ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。

【００５２】本実施例において、リブ１５ｇは、板状で
あり、その面が軸線に対して傾斜している。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おり、攪拌部
材５の回転によってリブ１５ｇが流体を内部に掻き込む
ように作用するので、導入口１３から流体を吸引する力
が与えられ、リブ１５ｇが存在するにもかかわらず流体
が円滑に空洞部１０内に導入される。

【００５３】モータの回転子１６は、具体的には円柱状
の永久磁石（常磁性体）である。回転子１６の外径は、
攪拌翼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１５ｄの外径と一致する孔１６ａ
が設けられている。

【００５４】そして回転子１６は、攪拌翼１５のボス部
１５ａに圧入され、両者は一体化されている。

【００５５】次に加熱側マニホールド片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片２の第三空洞部１０ｃと第四
空洞部１０ｄに配される。そして加熱側攪拌部材５の軸
受け部材１５ｆに、ブッシュ２７が介在された上で、加
熱側マニホールド片２の軸１２が挿通されている。また
軸１２は、加熱側攪拌部材５の軸受け部材１５ｆに挿通
された状態で、さらに軸１２の先端には、アルミニウム
等の高熱伝導性材料からなる抜け止め部材２８が取り付
けられている。抜け止め部材２８は、軸１２の先端部に
軸方向スライド自在に取付けられており、熱電モジュー
ル７に当接されている。また、抜け止め部材２８と軸受
け部材１５ｆの間にはワッシャ２９が軸１２に装着され
ている。したがって、加熱側攪拌部材５の軸受け部材１
５ｆの端面は、ワッシャ２９を介して抜け止め部材２８
と当接し、加熱側攪拌部材５の軸方向力は、抜け止め部
材２８を介して熱電モジュール７に伝達され、該モジュ
ール７によって支持される。従って、本実施例では、加
熱側攪拌部材５は、回転可能であるが、軸方向には位置
決めされている。そして加熱側攪拌部材５が加熱側マニ
ホールド片２に装着された状態において、抜け止め部材
２８の端面は、加熱側マニホールド片２のフランジ２ａ
面とほぼ同一平面上に位置する。

【００５６】また加熱側マニホールド片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
ド片２の熱媒体導入口１３と加熱側攪拌部材５の円板部
１５ｂ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１０
ａ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１５ｂの前面側に開口
している。従って加熱側マニホールド片２の熱媒体導入
口１３と加熱側攪拌部材５の円板部１５ｂの前面側が連
通する。

【００５７】次に冷却側マニホールド片３および冷却側
攪拌部材６の構成を説明する。冷却側マニホールド片３
は、前記した加熱側のマニホールド片２と略対掌形（左
右勝手違い）であり、円盤状のフランジ部３ａを持つ。
冷却側マニホールド片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片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。

【００５８】冷却側マニホールド片３の内部は前記した
加熱側のマニホールド片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２０ａ，第二空洞部
２０ｂ、第三空洞部２０ｃがある。第三空洞部２０ｃは
フランジ部３ａ側に開口しており、この開口端部に冷却
側の熱電モジュール７が設けられており、この熱電モジ
ュール７との間で冷却キャビティを形成している。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。

【００５９】冷却側マニホールド片３の内部には、加熱
側のマニホールド片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
ルド片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２２ａ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と第三空洞部２０ｃ
に跨がった部位である。

【００６０】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軸２３が一体的に固定さ
れ、軸２３は、空洞部２０と同心状に固定支持されてい
る。

【００６１】冷却側マニホールド片３についても、パイ
プ状の熱媒体吐出管２４が設けられている。この吐出管
２４の先端開口が、冷却キャビティ内で冷却された熱媒
体が外部に吐出される流体吐出口２４ａとなされてい
る。

【００６２】冷却側攪拌部材６は、攪拌翼である。すな
わち冷却側攪拌部材６は、回転子を持たない。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１５と
略同様の形状をしており、ボス部２５ａと円盤部２５ｂ
を持ち、円盤部２５ｂの一方の面に４個の羽根部材２５
ｃ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１５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。かかる構造により、本実施例の攪
拌部材５は、渦巻きポンプのインペラ（羽車）として機
能し、流体導入口２１から冷却側熱媒体を吸入し、流体
吐出口２４ａから熱媒体を吐出する。

【００６３】また各羽根部材１５ｃ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。

【００６４】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、流体導入口か
ら流体を吸引する力を与える。

【００６５】冷却側マニホールド片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片３の第三空洞部２
０ｃに配される。そして冷却側攪拌部材６の軸受け部材
２５ｆに、ブッシュ３１が介在された上で、冷却側マニ
ホールド片３の軸２３が挿通されている。また先端に
は、アルミニウム等の高熱伝導性材料からなる抜け止め
部材３２が軸方向スライド自在に取り付けられており、
この抜け止め部材３２は熱電モジュール７に当接してい
る。したがって、冷却側攪拌部材６の、軸受け部材２５
ｆの端面は、ワッシャ３３を介して抜け止め部材３２と
当接し、冷却側攪拌部材６の軸方向力は、抜け止め部材
３２を介して熱電モジュール７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、軸方向には位置決めされている。そして冷却側
攪拌部材６が冷却側マニホールド片３に装着された状態
において、固定部材３２の先端は、冷却側マニホールド
片３のフランジ３ａ面とほぼ同一平面上に位置する。

【００６６】また冷却側マニホールド片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
ド片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。

【００６７】上記した本実施例の熱電モジュール７は、
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、多数のＰ型半導体とＮ型半導
体が交互に並べて設けられたものであって、これら多数
の半導体は電極を介して直列に接続されており、この多
数の半導体が、セラミック板やアルミニウム板などの一
対の伝熱板の間に挟みこまれている。

【００６８】本実施例では２つの熱電モジュール７を備
えているが、伝熱キャビティ１７ａ内の熱媒体を介する
熱交換の効率の向上を図るために、各熱電モジュール７
の能力が異なるように構成されている。熱電モジュール
７の能力は、１対の伝熱板の間に設けられた半導体の
数、密度や、モジュール７に印加される電流密度の大小
によって決定される。熱電モジュール７を構成する半導
体の数を異ならせることにより能力の設定を行えば、各
モジュール７に流す電源を共通にしつつ、異なる熱電能
力を発揮させることができる。一方、電流密度を変える
ことにより能力の設定を行う場合には、２つの熱電モジ
ュール７に同じ構成のものを用いながらも、異なる熱電
能力を発揮させることができる。いずれの場合において
も、常温下での使用環境で冷却側熱媒体を１０°Ｃ以下
に冷却するとき、加熱側熱電モジュール７の熱電能力
を、冷却側熱電モジュール７の熱電能力よりも大きくす
ることが好ましい。

【００６９】固定子８ｂは、攪拌部材５に設けた回転子
とともに電動モータを構成するものであり、一般的には
電磁石により構成される。固定子８ｂを内蔵するモータ
外装部材８の外径形状は、ほぼ円筒状であり、中央に孔
８ａが設けられている。この孔８ａ内に、マニホールド
本体１９のボス部２ｃが嵌挿されており、固定リング９
によってモータ外装部材８が固定されている。

【００７０】固定リング９は、ほぼ円板状であり、中央
にねじ孔９ａが設けられている。一方、マニホールド本
体１９のボス部２ｄの外周にはねじ溝が設けられてお
り、固定リング９はボス部２ｄに対してねじ固定されて
いる。

【００７１】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。

【００７２】本実施例のマニホールド１は、図２４に示
すような熱交換器４０，４１及び空気抜きチャンバー４
３，４４を含む冷凍装置４５の一部として活用される。

【００７３】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、熱媒体液が減少した場合でも熱媒
体が円滑に循環することを目的として設けられるもので
ある。高温側空気抜きチャンバー４３，４４は、要する
にガスが集まる溜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るもので
ある。

【００７４】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及び高温側気抜きチャンバー４
３と配管結合される。

【００７５】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。

【００７６】こうしてマニホールド１の高温側は、マニ
ホールド１、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。

【００７７】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。

【００７８】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もの
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。

【００７９】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。

【００８０】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。する
と、各熱電モジュール７の吸熱面７ａの温度が低下し、
放熱面７ｂの温度が上昇する。冷却側熱電モジュール７
の放熱面７ｂと加熱側熱電モジュール７の吸熱面７ａと
は、伝熱キャビティ１７ａ内の熱媒体を介して間接的に
接触されているので、これら両面はほぼ同一温度に均一
化される。冷却側熱電モジュール７の吸熱面７ａ（冷却
端側の吸熱面）はその放熱面７ｂよりも低温となり、加
熱側熱電モジュール７の放熱面７ｂ（加熱端側の放熱
面）はその吸熱面７ａよりも高温となるため、複数段の
熱電モジュール７全体としてみれば、冷却端側の吸熱面
７ａと加熱端側の放熱面７ｂとの温度差が、一つの熱電
モジュールのみの場合に比して大幅に大きくなる。ま
た、２つの熱電モジュール７間の熱伝達は流体を介して
行われるので、複数の熱電モジュールの中間の熱伝達面
の温度分布が均一化され、両端側の吸熱面７ａ及び放熱
面７ｂの温度分布をも均一化される。

【００８１】また固定子８ｂが励磁されると、磁力が加
熱側マニホールド片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片２内の回転子
１６に回転力が発生する。そして回転子１６およびこれ
と一体となった加熱側攪拌部材５が回転する。その結
果、加熱側攪拌部材５の攪拌翼１５が回転を始める。

【００８２】ここで本実施例のマニホールド１では、攪
拌部材５，６，１８に磁石１５ｄ，２５ｄが取り付けら
れており、さらに攪拌部材５，６，１８は熱電モジュー
ル７を挟んで対向した位置にある。加熱側攪拌部材５の
磁石１５ｄと中間攪拌部材１８の磁石１８ｂ同士が引き
付け合う（若しくは反発し合う）ことにより、加熱側攪
拌部材５の回転力が中間攪拌部材１８に伝達され、該攪
拌部材１８が連動回転を始める。さらに、中間攪拌部材
１８の磁石１８ｂと冷却側攪拌部材６の磁石２５ｄ同士
が引き付け合う（若しくは反発し合う）ことにより、中
間攪拌部材１８の回転力が冷却側撹拌部材６に伝達さ
れ、該攪拌部材６が連動回転を開始する。

【００８３】このようにして、固定子８を起動すること
により、各キャビティ内で攪拌部材５，６，１８が回転
し、各キャビティ内の熱媒体が攪拌される。さらに、加
熱側攪拌部材５と冷却側攪拌部材６は、渦巻きポンプの
羽根車として機能し、各流体導入口１３，２１から熱媒
体を吸引し、遠心作用によって熱媒体をキャビティ外周
側へ送出して、流体吐出口１４ａ，２４ａから吐出す
る。

【００８４】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。

【００８５】すなわち本実施例の熱電マニホールド１の
加熱側においては、熱媒体は、加熱側マニホールド片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部分の第一空洞部１０ａを流れる。続
いて熱媒体は、大径管部２ｄの第二第一空洞部１０ｂの
リブ１１ｂ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１５ｂの前面側に開
口至る。

【００８６】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片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
２５ａの中を流れ、加熱側攪拌部材６の羽根部材２５の
中心に至る。

【００８７】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１５，２５の中心
部分に入る。ここで羽根部材１５，２５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。

【００８８】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１５ｇ，２５ｇが
板状であり、且つ図１０の様にその面が軸線に対して傾
斜している。そのため熱媒体がボス部１５ａ，２５ａを
通過する際、熱媒体に送水力が付与されるので、より高
い効率が期待できる。

【００８９】羽根部材１５，２５の中心部分に入った熱
媒体は、羽根部材１５，２５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。

【００９０】本実施例の熱電マニホールド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，７
ｂとの熱交換効率が高い。

【００９１】加えて本実施例の熱電マニホールド１で
は、攪拌部材５，６が固定軸１２，２３に取り付けられ
た抜け止め部材２８，３２によって軸方向力が支持され
ていると共に、抜け止め部材２８，３２が、熱電モジュ
ール７の伝熱面のほぼ中央部に当接して、熱電モジュー
ル７の熱が抜け止め部材２８，３２に伝達するようにし
ている。そして、この抜け止め部材２８，３２の外周側
が熱媒体の流通路となされているので、本実施例の熱電
マニホールド１では、高い熱交換効率が期待される。な
お、抜け止め部材を、マニホールド片２，３のフランジ
２ａ，３ａ面よりも僅かに内側に位置するように固定軸
１２，２３に固定し、攪拌部材５，６と熱電モジュール
７及びその支軸１２，２３先端との間に隙間を確保する
こともできる。これによれば、上記隙間にも熱媒体が円
滑に流入することで、熱電モジュール７の表面に必ず熱
媒体が存在するようになり、高い熱交換効率が期待され
る。

【００９２】（実施例２）

【００９３】次に本発明の実施例２について説明する
が、上記実施例１と同様の構成については同符号を付し
て詳細説明を省略し、異なる構成、作用効果について説
明する。図２５及び図２６は、本発明の実施例２に係る
熱電装置である熱電マニホールド６０を示している。こ
のマニホールド６０では、撹拌部材５，６，１８を回転
駆動させる固定子６１が、中間撹拌部材１８の外周側で
中間マニホールド片１７に設けられている。そして、中
間撹拌部材１８に設けた磁石１８ｂが回転子として機能
し、この回転子１８ｂと固定子６１とにより電動モータ
を構成している。したがって、固定子６１に電圧を印加
すると、まず中間撹拌部材１８が回転駆動される。この
中間撹拌部材１８の回転力は、磁石１８ｂ，２５ｄ，１
５ｄの磁力の作用によって冷却側撹拌部材６及び加熱側
撹拌部材５へと伝達され、これら撹拌部材５，６が連動
回転を開始する。

【００９４】また、加熱マニホールド片２’は、上記実
施例１の冷却マニホールド片３と対称の構造となされて
おり、加熱側撹拌部材５には回転子が設けられていな
い。

【００９５】本実施例２によれば、中央の撹拌部材１８
に回転子１８ｂを設け、この撹拌部材１８を回転駆動さ
せるとともに、中間撹拌部材１８の回転力を、軸方向両
側の撹拌部材５，６に磁力によって伝達するものである
から、構造の簡素化、部品点数の削減、小型化を図りつ
つ、動力伝達のロスを低減させ、効率よくすべての撹拌
部材５，６，１８を回転させて、各キャビティ内の流体
を確実に撹拌するとともに、撹拌部材のポンプ作用を確
実に発揮させることが可能となる。

【００９６】（実施例３）

【００９７】次に本発明の実施例３について説明する
が、上記実施例１と同様の構成については同符号を付し
て詳細説明を省略し、異なる構成、作用効果について説
明する。図２７及び図２８は、本発明の実施例３に係る
熱電装置６５を示している。この熱電装置６５では、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片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
側マニホールド片３をフィン部材６６に置き換えたもの
である。すなわち実施例３の熱電装置６５では、冷却側
の熱電モジュール７の吸熱面７ａは、直接的にフィン部
材６６の壁面（熱伝導板）６６ａに当接されている。本
実施例のマニホールドは、フィン部材６６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。

【００９８】（実施例４）

【００９９】次に本発明の実施例４について説明する
が、上記実施例２と同様の構成については同符号を付し
て詳細説明を省略し、異なる構成、作用効果について説
明する。図２９は本発明の実施例４に係る熱電装置７５
を示している。この熱電装置７５ではマニホールドは設
けられておらず、２つの熱電モジュール７間に伝熱キャ
ビティを形成するキャビティ形成部材１７の加熱側端部
に放熱フィン部材７６が設けられ、冷却側端部に冷蔵室
を形成する箱体７７が設けられている。

【０１００】放熱フィン部材７６は、加熱側の熱電モジ
ュール７の放熱面７ｂに直接的に面接されている。ま
た、冷蔵室形成箱体７７は、冷却側の熱電モジュール７
の吸熱面７ａに直接的に面接されている。

【０１０１】本実施例の熱電冷却装置７５は、ポンプ構
造を有さず、配管も必要としないので、小型の簡易冷蔵
庫として構成することができ、携帯冷蔵庫としての利便
性も高いものである。

【０１０２】

【発明の効果】本発明によれば、複数の熱電モジュール
を対向配置させ、隣り合う熱電モジュールの間に熱媒体
となる流体を介在させるための伝熱キャビティを形成し
たものであるから、流体を介して隣り合う一方の熱電モ
ジュールの放熱面から他方の熱電モジュールの吸熱面へ
の熱伝達が行われることとなり、各熱電モジュールが熱
ひずみにより湾曲変形した場合であっても、熱媒体が放
熱面及び吸熱面に良好に接触し、冷却側の熱電モジュー
ルの放熱面から加熱側の熱電モジュールの吸熱面への熱
伝達効率の向上が図られる。さらに、伝熱キャビティ内
の流体によって各熱電モジュールの吸熱面又は放熱面の
熱分布の均一化が図られ、各熱電モジュールの熱電効果
の効率向上が図られるとともに、熱ひずみを可及的に抑
えることができる。

【０１０３】また、本発明は、伝熱キャビティ内の流体
を攪拌する攪拌手段を設けたので、攪拌手段により伝熱
キャビティ内の流体を攪拌することによって、熱電モジ
ュール間の流体による熱伝達をより一層効率良く行わせ
ることができるとともに、熱分布の一層の均一化を図る
ことができる。

【０１０４】さらに、撹拌手段を撹拌翼により構成し、
この撹拌翼に電動モータの回転子を設けたので、全体の
構成の簡素化と小型化とを図ることができる。

【０１０５】また、撹拌翼の振れ防止部材を設ければ、
撹拌翼の微振動を防止して、騒音の発生の抑制、撹拌効
率の向上を図ることができる。

【０１０６】また、各熱電モジュールの能力を最適化す
ることにより、効率の良い熱電効果を発揮させることが
でき、比較的少ない消費電力で所望の冷却温度を得るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による熱電マニホールドの実施例１の全
体縦断面図

【図２】（ａ）は同実施例１の熱電マニホールドの加熱
側の分解斜視図、（ｂ）は加熱側攪拌部材の分解斜視
図、（ｃ）は加熱側マニホールド片の小径ボス部の段面
図、（ｄ）は加熱側攪拌部材のボス部の段面図

【図３】同実施例１の右側面図

【図４】同実施例１の左側面図

【図５】図３のＡ−Ａ線断面図

【図６】同実施例１の中間マニホールド片の右側面図

【図７】同中間マニホールド片の左側面図

【図８】同中間マニホールド片の背面図

【図９】図６のＢ−Ｂ線断面図

【図１０】図６のＣ−Ｃ線断面図

【図１１】同実施例１の中間撹拌部材の撹拌翼の正面図

【図１２】同中間撹拌部材の攪拌翼の背面図

【図１３】図１２のＤ−Ｄ線断面図

【図１４】図１２のＥ−Ｅ線断面図

【図１５】同実施例１の中間撹拌部材の取付プレートの
正面図

【図１６】同取付プレートの背面図

【図１７】図１５のＦ−Ｆ線断面図

【図１８】同実施例１の振れ防止部材の正面図

【図１９】図１８のＧ−Ｇ線断面図

【図２０】同振れ防止部材の背面図

【図２１】同振れ防止部材の側面図

【図２２】同実施例１の加熱側撹拌部材（冷却側撹拌部
材）の正面図

【図２３】図２２のＨ−Ｈ線断面図

【図２４】同実施例１の熱電マニホールドを用いた冷凍
装置の全体配管図

【図２５】本発明による熱電マニホールドの実施例２の
全体縦断面図

【図２６】同熱電マニホールドの右側面図

【図２７】本発明による熱電装置の実施例３の全体縦断
面図

【図２８】同熱電装置の平面図

【図２９】本発明による熱電装置の実施例４の全体縦断
面図

【符号の説明】

１ 熱電マニホールド（熱電装置） ２，２’ 加熱キャビティ形成部材（加熱マニホールド
片） ３ 冷却キャビティ形成部材（冷却マニホールド片） ５ 加熱側攪拌部材 ６ 冷却側攪拌部材 ７ 熱電モジュール ７ａ 吸熱面 ７ｂ 放熱面 １０ｄ 加熱キャビティ １３ 加熱キャビティの流体導入口 １４ａ 加熱キャビティの流体吐出口 １７ 伝熱キャビティ形成部材（中間マニホールド
片） １７ａ 伝熱キャビティ １８ 中間攪拌部材（伝熱キャビティ内の流体攪拌手
段） １８ａ 攪拌翼 １８ｂ 常磁性体（回転子） １９ マニホールド本体 ２０ｃ 冷却キャビティ ２１ 冷却キャビティの流体導入口 ２４ａ 冷却キャビティの流体吐出口 ６０ 熱電マニホールド（熱電装置） ６１ 固定子 ６５ 熱電装置 ７２ 中間撹拌部材の回転支軸 ７５ 熱電装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 (15)

【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複
   数の熱電モジュールを備え、隣り合う一方の熱電モジュ
   ールの放熱面と他方の熱電モジュールの吸熱面とが対向
   するように前記複数の熱電モジュールが並設されている
   とともに、隣り合う熱電モジュールの間に伝熱キャビテ
   ィを形成するキャビティ形成部材を備えていることを特
   徴とする熱電装置。
2. 【請求項２】 伝熱キャビティ内の流体を攪拌する攪拌
   手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱電装
   置。
3. 【請求項３】 攪拌手段は、伝熱キャビティ内に回転自
   在に支持された攪拌翼からなることを特徴とする請求項
   ２に記載の熱電装置。
4. 【請求項４】 攪拌翼に回転子が設けられ、前記攪拌翼
   の外周側でキャビティ形成部材に、前記回転子とともに
   電動モータを構成する固定子が設けられていることを特
   徴とする請求項３に記載の熱電装置。
5. 【請求項５】 攪拌翼は支軸に回転自在に支持されてお
   り、前記支軸は、伝熱キャビティ形成部材の内面に当接
   する振れ防止部材に支持されていることを特徴とする請
   求項３又は４に記載の熱電装置。
6. 【請求項６】 各熱電モジュールは、直列に接続された
   多数のＰ型半導体とＮ型半導体とを備えるペルチェ素子
   からなり、各熱電モジュールを構成する前記半導体の数
   が異なっていることを特徴とする請求項１乃至５のいず
   れか１項に記載の熱電装置。
7. 【請求項７】 並設された複数の熱電モジュールのうち
   冷却端側の熱電モジュールの吸熱面との間で冷却キャビ
   ティを形成するキャビティ形成部材を備え、前記冷却キ
   ャビティ形成部材には流体導入口と流体吐出口とが設け
   られていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか
   １項に記載の熱電装置。
8. 【請求項８】 並設された複数の熱電モジュールのうち
   加熱端側の熱電モジュールの放熱面との間で加熱キャビ
   ティを形成するキャビティ形成部材を備え、前記加熱キ
   ャビティ形成部材には流体導入口と流体吐出口とが設け
   られていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか
   １項に記載の熱電装置。
9. 【請求項９】 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複
   数の熱電モジュールを備え、隣り合う一方の熱電モジュ
   ールの放熱面と他方の熱電モジュールの吸熱面とが対向
   するように前記複数の熱電モジュールがマニホールド本
   体内に並設されているとともに、マニホールド本体内に
   は、冷却端側の吸熱面との間に冷却キャビティが設けら
   れ、加熱端側の放熱面との間に加熱キャビティが設けら
   れ、隣り合う熱電モジュールの間に伝熱キャビティが設
   けられていることを特徴とする熱電マニホールド。
10. 【請求項１０】 冷却キャビティ、加熱キャビティ及び
    伝熱キャビティ内に、これらキャビティ内の流体を攪拌
    する攪拌部材がそれぞれ設けられていることを特徴とす
    る請求項９に記載の熱電マニホールド。
11. 【請求項１１】 熱電モジュールの吸熱面と放熱面とが
    平行であり、各攪拌部材は、吸熱面及び放熱面に対して
    直交する方向を軸心として回転可能にマニホールド本体
    内に支持されており、各攪拌部材が連動回転するように
    各攪拌部材には常磁性体が設けられていることを特徴と
    する請求項１０に記載の熱電マニホールド。
12. 【請求項１２】 冷却キャビティ又は加熱キャビティ内
    の攪拌部材に回転子を設け、マニホールド本体に、前記
    回転子とともに電動モータを構成する固定子を取付けた
    ことを特徴とする請求項１１に記載の熱電マニホール
    ド。
13. 【請求項１３】 少なくとも一つの伝熱キャビティ内の
    攪拌部材の径方向外方に、前記攪拌部材に設けた常磁性
    体を回転子として当該攪拌部材を回転駆動させる固定子
    を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の熱電マニ
    ホールド。
14. 【請求項１４】 伝熱キャビティ内の攪拌部材は支軸に
    回転自在に支持されており、前記支軸は、マニホールド
    本体に位置決めされる振れ防止部材に支持されているこ
    とを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記
    載の熱電マニホールド。
15. 【請求項１５】 各熱電モジュールは、直列に接続され
    た多数のＰ型半導体とＮ型半導体とを備えるペルチェ素
    子からなり、各熱電モジュールを構成する前記半導体の
    数が異なっていることを特徴とする請求項９乃至１４の
    いずれか１項に記載の熱電マニホールド。