JP2000329441A - ペルチェ式冷却貯蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペルチェ素子を用いた冷却貯蔵庫において、
その電力コストを低減し、経済性の改善を図る。 【解決手段】 ペルチェ式冷却貯蔵庫１は、断熱箱体２
内に構成した貯蔵室１１をペルチェ素子２にて冷却する
ものであって、ペルチェ素子の冷却面により冷却され、
貯蔵室内に配設された蓄冷剤１４と、ペルチェ素子の運
転を制御する制御装置１５とを備え、この制御装置は時
限手段を備え、この時限手段に基づき、夜間時間帯のみ
ペルチェ素子を運転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、断熱箱体内に構成
された貯蔵室内をペルチェ素子により冷却する冷却貯蔵
庫に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のペルチェ式冷却貯蔵庫は、ペルチ
ェ素子を採用した電子式の冷蔵庫であり、このペルチェ
素子は、Ｐ型素子とＮ型素子からなる二種類の熱電半導
体を金属電極でπ型に接合して構成され、Ｎ型素子から
Ｐ型素子に向かって電流を流すと、ペルチェ効果により
一方の面（冷却面）から吸熱して他方の面（放熱面）か
ら放熱するものであり、このときの吸熱作用を利用して
冷蔵庫の貯蔵室内を冷却するものである。

【０００３】次ぎに、係る従来のペルチェ式冷却貯蔵庫
１００につき、図６を参照して説明する。従来の冷却貯
蔵庫１００の貯蔵室１０１内背面上部には、ペルチェ素
子２がその冷却面を貯蔵室１０１側として取り付けられ
ている。図中３は冷却板であり、内部に低温コーナー１
０４を構成する構成とされている。そして、この冷却板
３は例えばアルミニウムなどの熱伝導性材料にて構成さ
れており、冷却板３の背面は、前記ペルチェ素子２の冷
却面に交熱的に取り付けられている。また、ペルチェ素
子２の放熱面には放熱シンク５が交熱的に取り付けら
れ、この放熱シンク５は庫外に臨んでいる。

【０００４】以上の構成により、ペルチェ素子２が通電
されると、その冷却面にて冷却された冷却板３内の低温
コーナー１０４が冷却されると共に、係る冷却板３にて
冷却された貯蔵室１０１内冷気の自然循環により下方の
貯蔵室１０１内全体も冷却されるものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年では、需
要電力の平準化が叫ばれており、係る冷却貯蔵庫におい
ても例外ではない。特に、夜間電力を用いて昼間の冷却
を達成できれば、電力コスト（電気料金）の著しい低減
が期待できる。そして、この種ペルチェ素子の運転音は
通常の圧縮機を用いた冷却装置に比較して著しく低く、
夜間の運転に適していると云える。

【０００６】そこで本発明では、ペルチェ素子を用いた
冷却貯蔵庫において、その電力コストを低減し、経済性
の改善を図ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のペルチェ式冷却
貯蔵庫は、断熱箱体内に構成した貯蔵室をペルチェ素子
にて冷却するものであって、ペルチェ素子の冷却面によ
り冷却され、貯蔵室内に配設された蓄冷剤と、ペルチェ
素子の運転を制御する制御装置とを備え、この制御装置
は時限手段を備え、この時限手段に基づき、夜間時間帯
のみペルチェ素子を運転することを特徴とするものであ
る。

【０００８】本発明によれば、断熱箱体内に構成した貯
蔵室をペルチェ素子にて冷却する冷却貯蔵庫において、
ペルチェ素子の冷却面により冷却され、貯蔵室内に配設
された蓄冷剤と、ペルチェ素子の運転を制御する制御装
置とを設け、この制御装置は時限手段を備えると共に、
この時限手段に基づき、夜間時間帯のみペルチェ素子を
運転するようにしたので、安価な夜間電力を利用してペ
ルチェ素子により蓄冷剤及び貯蔵室内を冷却し、昼間は
この蓄冷剤によって貯蔵室内を冷却することができるよ
うになる。

【０００９】これにより、電力コスト（電気料金）の著
しい低減を図ることができるようになると共に、需要電
力の平準化にも寄与できるようになる。また、ペルチェ
素子による冷却は圧縮機によって冷却する場合と比して
運転音が小さいため、夜間の騒音を発生する問題や振動
による問題も回避することができるようになる。

【００１０】請求項２の発明のペルチェ式冷却貯蔵庫
は、上記に加えて断熱壁により貯蔵室内を冷蔵室と、蓄
冷剤が設けられた冷凍室とに区画し、冷却用送風機によ
って冷凍室内の冷気を冷蔵室内に供給すると共に、蓄電
器を設け、制御装置は、夜間時間帯に蓄電器に充電を行
い、当該蓄電器に充電された電力を用いて前記冷却用送
風機を運転することを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明によれば、上記に加えて断
熱壁により貯蔵室内を冷蔵室と、蓄冷剤が設けられた冷
凍室とに区画し、冷却用送風機によって冷凍室内の冷気
を冷蔵室内に供給すると共に、蓄電器を設け、制御装置
は、夜間時間帯に蓄電器に充電を行い、当該蓄電器に充
電された電力を用いて冷却用送風機を運転するようにし
たので、貯蔵室内に凍結温度の冷凍室と冷蔵温度の冷蔵
室とを円滑に構成できるようになる。

【００１２】特に、夜間時間帯に蓄電器に充電を行い、
当該蓄電器に充電された電力を使用して冷却用送風機の
運転を行うので、安価な夜間電力を利用して冷蔵室内の
冷却を行うことができるようになり、更なる電力コスト
の低減を図ることが可能となる。

【００１３】請求項３の発明のペルチェ式冷却貯蔵庫
は、上記各発明に加えて、ペルチェ素子の放熱面を空冷
する放熱用送風機を設け、制御装置は、ペルチェ素子が
運転される夜間時間帯のみ放熱用送風機を運転すること
を特徴とする。

【００１４】請求項３の発明によれば、上記各発明に加
えて、ペルチェ素子の放熱面を空冷する放熱用送風機を
設け、制御装置は、ペルチェ素子が運転される夜間時間
帯のみ放熱用送風機を運転するようにしたので、ペルチ
ェ素子の放熱面における放熱を促進してその能力向上を
達成できるようになると共に、ペルチェ素子が通電され
ていない昼間は、放熱用送風機の運転も行わないため、
電力コストが低減されると共に、冷却面と放熱面との間
の熱リークも減少するものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図１は本発明を適用した実施例として
の冷却貯蔵庫１の縦断側面図、図２は冷却貯蔵庫１の電
気回路図を示している。冷却貯蔵庫１は例えば家庭用に
使用される冷蔵庫であって、前面に開口する断熱箱体６
により本体が構成されている。

【００１６】この断熱箱体６は前面に開口する例えば硬
質樹脂製の内箱７と、前面に開口する鋼板製の外箱８
と、これら両箱７、８間に発泡充填されたポリウレタン
断熱材９により構成されている。そして、この断熱箱体
６の内箱７の内側が前面に開口１０を有した貯蔵室１１
とされている。また、断熱箱体６の前面には開口１０を
開閉自在に閉塞する断熱性の扉１２が回動自在に枢支さ
れている。

【００１７】内箱７の背面上部にはペルチェ素子２が取
り付けられており、このペルチェ素子２の冷却面は貯蔵
室１１側とされ、放熱面は外箱８側とされている。そし
て、ペルチェ素子２の放熱面には交熱的に放熱シンク５
が取り付けられ、庫外に臨むと共に、庫外には係る放熱
シンク５の熱を効率的に除去するための放熱用送風機
（ＤＣモータ又はＡＣモータにて駆動される）１３が取
り付けられている。

【００１８】また、貯蔵室１１内上部には前記ペルチェ
素子２の冷却面が臨むと共に、この冷却面に交熱的に取
り付けられた冷却器としての冷却板３が配設されてい
る。この冷却板３は、アルミニウムなどの熱伝導性材料
にて構成されると共に、前面に開口する箱状とされてい
る。また、冷却板３の内壁には蓄冷剤１４が冷却板３と
交熱的、且つ、着脱可能に取り付けられている。

【００１９】一方、前記ペルチェ素子２と放熱用送風機
１３は、図２に示す如く制御装置（基板）１５に接続さ
れる。この制御装置１５は汎用のマイクロコンピュータ
にて構成されており、制御装置１５には、冷却板３内の
温度を検出する温度センサ１６も接続されており、検出
された冷却板３内の温度は制御装置１５に取り込まれ
る。

【００２０】また、制御装置１５を構成するマイクロコ
ンピュータは時限手段としてのタイマ機能を有するもの
であり、このタイマに基づき時間帯によってペルチェ素
子２と放熱用送風機１３の運転を制御する。また、制御
装置１５はＡＣ１００Ｖから所定電圧の直流電圧を生成
する直流電源を備えている。

【００２１】次に、係る冷却貯蔵庫１の動作について説
明する。冷却貯蔵庫１は、前記制御装置１５のタイマに
基づき夜間時間帯、例えば午後１１時から午前７時の間
のみペルチェ素子２と放熱用送風機１３の運転を実行す
る。即ち、制御装置１５は、前記温度センサ１６の出力
に基づき、冷却板３内の温度が０℃以下となるようにペ
ルチェ素子２の通電をＯＮ／ＯＦＦ制御する。また、放
熱用送風機１３はペルチェ素子２の通電ＯＮ／ＯＦＦに
同期して運転／停止する。これにより、ペルチェ素子２
の冷却面によって冷却された冷却板３内は０℃以下まで
冷却され、この冷却板３内に収納されている蓄冷剤１４
は０℃以下の過冷却状態まで冷却されて凍結すると共
に、その下方の貯蔵室１１内も冷却板３にて冷却された
冷気の自然循環で冷却される。

【００２２】そして、前記制御装置１５のタイマに基づ
き夜間時間帯以外の時間帯、即ち、午前７時から午後１
１時の間には、制御装置１５は前記ペルチェ素子２及び
放熱用送風機１３の運転を停止する。

【００２３】このとき、冷却板３は夜間時間帯に過冷却
状態まで冷却されて凍結された蓄冷剤１４の冷熱により
冷却され、貯蔵室１１内はこの冷却板３と熱交換した冷
気の自然循環により冷却される。尚、冷却板３内は昼夜
を問わず、蓄冷剤１４により囲繞されるため、貯蔵室１
１内よりも温度の低い低温コーナー１７とされる。

【００２４】以上の構成により、安価な夜間電力を利用
して貯蔵室１１内の冷却を行うことができるようにな
り、電力コスト（電気料金）の削減を図ることができる
ようになると共に需要電力の平準化にもなる。特に、ペ
ルチェ素子２による冷却は圧縮機によって冷却する場合
と比して運転音がないため、夜間の騒音を発生する問題
や振動による問題も未然に回避される。

【００２５】また、ペルチェ素子２の放熱面を空冷する
放熱用送風機１３によりペルチェ素子２の冷却能力が向
上すると共に、制御装置１５は夜間時間帯にペルチェ素
子２が通電される場合のみ放熱用送風機１３を運転する
ので、ペルチェ素子２が通電されていない昼間は放熱用
送風機１３の運転は行われず、従って、昼間の熱リーク
（冷却面と放熱面の間の熱移動）も抑制される。

【００２６】次に、本発明のもう一つの実施例の冷却貯
蔵庫２０を図３乃至図５を参照して説明する。図３はこ
の場合の実施例の冷却貯蔵庫２０の縦断側面図、図４は
図３の冷却貯蔵庫２０上部の拡大断面図、図５は冷却貯
蔵庫２０の電気回路図を示している。冷却貯蔵庫２０
は、前述の実施例と同様に例えば家庭用に使用される冷
蔵庫であって、前面に開口する同様の断熱箱体６により
本体が構成され、扉１２も備えている。

【００２７】特にこの場合には内箱７内を上下に区画す
るための断熱性の仕切板２１が設けられており、仕切板
２１の上側を冷凍室２２とされると共に、仕切板２１の
下方は冷蔵室２３とされている。そして、前記冷凍室２
２の背面に位置する内箱７には、同様のペルチェ素子２
が取り付けられている。このペルチェ素子２の冷却面は
冷凍室２２側とされ、放熱面は外箱８側とされると共
に、ペルチェ素子２の放熱面には交熱的に放熱シンク５
が取り付けられ、庫外の臨んでいる。また、この放熱シ
ンク５の外側には係る放熱シンク５の熱を効率的に除去
するための放熱用送風機（ＤＣモータ又はＡＣモータに
て駆動される）１３が取り付けられている。

【００２８】また、冷凍室２２内には前記ペルチェ素子
２の冷却面が臨むと共に、この冷却面に交熱的に取り付
けられた冷却器としての冷却板３が配設されている。こ
の冷却板３は、アルミニウムなどの熱伝導性材料にて構
成されると共に、前面に開口する箱状とされている。ま
た、冷却板３の内壁には蓄冷剤１４が冷却板３と交熱
的、且つ、着脱可能に取り付けられている。

【００２９】また、仕切板２１には冷凍室２２と冷蔵室
２３とを連通する開口２５が形成されると共に、この開
口２５には冷却用送風機（ＤＣモータにて駆動される）
２４が取り付けられている。

【００３０】一方、前記ペルチェ素子２、放熱用送風機
１３、冷却用送風機２４は、図５に示す如く制御装置２
６に接続されている。この制御装置２６は汎用のマイク
ロコンピュータにて構成されており、制御装置２６には
冷蔵室２３内に取り付けられた温度センサ３０と冷凍室
２２の温度を検出する前述同様の温度センサ１６も接続
され、検出された冷蔵室２３内の温度及び冷却板３の温
度は制御装置１５に取り込まれる。

【００３１】また、制御装置２６はＡＣ１００Ｖから所
定電圧の直流電圧を生成する直流電源を備えていると共
に、庫外に配設された蓄電器２７も接続されている。更
に、制御装置２６のマイクロコンピュータは時限手段と
してのタイマの機能を有するものであり、このタイマに
基づき時間帯によってペルチェ素子２、放熱用送風機１
３、冷却用送風機２４が制御される。

【００３２】次に、この場合の冷却貯蔵庫２０の動作に
ついて説明する。冷却貯蔵庫２０の制御装置２６は、そ
のタイマ機能によりペルチェ素子２と放熱用送風機１３
の運転を、夜間時間帯、例えば午後１１時から午前７時
の間のみ実行する。即ち、制御装置２６は、前記温度セ
ンサ１６の出力に基づき、冷凍室２２及び冷却板３の温
度が０℃以下となるようにペルチェ素子２の通電をＯＮ
／ＯＦＦ制御する。また、放熱用送風機１３はペルチェ
素子２の通電ＯＮ／ＯＦＦに同期して運転／停止する。
これにより、ペルチェ素子２の冷却面によって冷却され
た冷凍室２２及び冷却板３は０℃以下まで冷却され、こ
の冷却板３内に収納されている蓄冷剤１４は０℃以下の
過冷却状態まで冷却されて凍結する。

【００３３】また、制御装置２６は、前記温度センサ３
０の出力に基づき、冷蔵室２３内の温度が設定温度とな
るよう冷却用送風機２４の通電をＯＮ／ＯＦＦ、又は、
回転数制御を行うと共に、この夜間時間帯に蓄電器２７
に充電を行う。

【００３４】そして、前記夜間時間帯以外の時間帯、例
えば午前７時から午後１１時の間には、制御装置２６は
前記ペルチェ素子２及び放熱用送風機１３の運転を停止
すると共に、蓄電器２７への充電も停止する。そして、
制御装置２６は前記温度センサ３０の出力に基づき、前
記冷却用送風機２４の運転を制御する。このとき、冷却
用送風機２４は夜間時間帯に蓄電された前記蓄電器２７
の電力を使用して運転される。また、この時間帯の制御
装置２６の電源も蓄電器２７から賄われる。

【００３５】このとき、冷却板３は夜間時間帯に過冷却
状態まで冷却されて凍結された蓄冷剤１４の冷熱により
冷却され、この冷却板３と熱交換した冷気は、冷却用送
風機２４の運転により冷蔵室２３内に強制循環される。
このとき、制御装置２６は温度センサ３０の出力に基づ
き、冷却用送風機２４の運転を制御するため冷蔵室２３
内は正確且つ迅速に冷却される。

【００３６】尚、冷凍室２２内は冷却板３によって直接
冷却されると共に、冷蔵室２３とは区画されているた
め、円滑に冷蔵室２３内よりも低い温度となる。

【００３７】以上の構成により、この場合の冷却貯蔵庫
２０によれば、前述の実施例に加えて冷却用送風機２４
により冷蔵室２３内に冷気を強制循環するので、より一
層冷却効果を向上させることができる。また、夜間時間
帯のみ蓄電器２７に充電を行い、当該蓄電器２７に充電
された電力を使用して前記冷却用送風機２４の運転を行
うので、冷蔵室２３内の冷気強制循環も安価な夜間電力
を利用して行うことができる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、断熱
箱体内に構成した貯蔵室をペルチェ素子にて冷却する冷
却貯蔵庫において、ペルチェ素子の冷却面により冷却さ
れ、貯蔵室内に配設された蓄冷剤と、ペルチェ素子の運
転を制御する制御装置とを設け、この制御装置は時限手
段を備えると共に、この時限手段に基づき、夜間時間帯
のみペルチェ素子を運転するようにしたので、安価な夜
間電力を利用してペルチェ素子により蓄冷剤及び貯蔵室
内を冷却し、昼間はこの蓄冷剤によって貯蔵室内を冷却
することができるようになる。

【００３９】これにより、電力コスト（電気料金）の著
しい低減を図ることができるようになると共に、需要電
力の平準化にも寄与できるようになる。また、ペルチェ
素子による冷却は圧縮機によって冷却する場合と比して
運転音が小さいため、夜間の騒音を発生する問題や振動
による問題も回避することができるようになる。

【００４０】請求項２の発明によれば、上記に加えて断
熱壁により貯蔵室内を冷蔵室と、蓄冷剤が設けられた冷
凍室とに区画し、冷却用送風機によって冷凍室内の冷気
を冷蔵室内に供給すると共に、蓄電器を設け、制御装置
は、夜間時間帯に蓄電器に充電を行い、当該蓄電器に充
電された電力を用いて冷却用送風機を運転するようにし
たので、貯蔵室内に凍結温度の冷凍室と冷蔵温度の冷蔵
室とを円滑に構成できるようになる。

【００４１】特に、夜間時間帯に蓄電器に充電を行い、
当該蓄電器に充電された電力を使用して冷却用送風機の
運転を行うので、安価な夜間電力を利用して冷蔵室内の
冷却を行うことができるようになり、更なる電力コスト
の低減を図ることが可能となる。

【００４２】請求項３の発明によれば、上記各発明に加
えて、ペルチェ素子の放熱面を空冷する放熱用送風機を
設け、制御装置は、ペルチェ素子が運転される夜間時間
帯のみ放熱用送風機を運転するようにしたので、ペルチ
ェ素子の放熱面における放熱を促進してその能力向上を
達成できるようになると共に、ペルチェ素子が通電され
ていない昼間は、放熱用送風機の運転も行わないため、
電力コストが低減されると共に、冷却面と放熱面との間
の熱リークも減少するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の冷却貯蔵庫の縦断側面図であ
る。

【図２】図１の冷却貯蔵庫の電気回路図である。

【図３】本発明の他の実施例の冷却貯蔵庫の縦断側面図
である。

【図４】図３の冷却貯蔵庫上部の拡大縦断側面図であ
る。

【図５】図３の冷却貯蔵庫の電気回路図である。

【図６】従来の冷却貯蔵庫の縦断側面図である。

【符号の説明】

１、２０ 冷却貯蔵庫 ２ ペルチェ素子 ３ 冷却板 ５ 放熱シンク １１ 貯蔵室 １３ 放熱用送風機 １４ 蓄冷剤 １５、２６ 制御装置 １６、３０ 温度センサ １７ 低温コーナー ２２ 冷凍室 ２３ 冷蔵室 ２７ 蓄電器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断熱箱体内に構成した貯蔵室をペルチェ
   素子にて冷却する冷却貯蔵庫において、 前記ペルチェ素子の冷却面により冷却され、前記貯蔵室
   内に配設された蓄冷剤と、前記ペルチェ素子の運転を制
   御する制御装置とを備え、 この制御装置は時限手段を備え、この時限手段に基づ
   き、夜間時間帯のみ前記ペルチェ素子を運転することを
   特徴とするペルチェ式冷却貯蔵庫。
2. 【請求項２】 断熱壁により貯蔵室内を冷蔵室と、蓄冷
   剤が設けられた冷凍室とに区画し、冷却用送風機によっ
   て前記冷凍室内の冷気を前記冷蔵室内に供給すると共
   に、蓄電器を設け、制御装置は、夜間時間帯に前記蓄電
   器に充電を行い、当該蓄電器に充電された電力を用いて
   前記冷却用送風機を運転することを特徴とする請求項１
   のペルチェ式冷却貯蔵庫。
3. 【請求項３】 ペルチェ素子の放熱面を空冷する放熱用
   送風機を設け、制御装置は、ペルチェ素子が運転される
   夜間時間帯のみ前記放熱用送風機を運転することを特徴
   とする請求項１又は請求項２のペルチェ式冷却貯蔵庫。