JPH0257880A - 電子冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車や家庭等に於いて冷房又は冷蔵と冷凍
に用いられる電子冷凍装置に関するものである。

〔従来の技術〕

電子冷凍と冷凍サイクルを組合せた電子冷凍装置として
、例えば特公昭６２−４７７３０号公報に開示されてい
るように、冷凍サイクルの蒸発器の一部を熱電素子の高
温側の放熱端面に接触させて冷却することにより、通電
によって熱を吸熱して冷凍作用を行う熱電素子の冷凍能
力を引出して冷凍を行うと共に、冷凍サイクルの蒸発器
で通常の冷房又は冷蔵を行う電子冷凍装置が知られてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

併しながら、上記の電子冷凍装置に於いては、熱電素子
に一定の電圧を印加して通電することにより冷凍が行わ
れるが、冷凍能力とエネルギー消費効率カ（最大となる
熱電素子の作動電圧は異なるので、冷凍能力とエネルギ
ー消費効率を共に最大に引出すことが出来ず、そのため
熱電素子を効果的に使用することが出来なかった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、冷凍条
件に応じて冷凍能力又はエネルギー消費効率を最高に発
揮する電子冷凍装置を提供することを目的とするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記の目的を達成するために、（１）圧縮機
、凝縮器、蒸発器を備える冷凍サイクルに冷凍用蒸発器
を接続して冷凍室内に配設すると共に、この冷凍用蒸発
器に熱電素子の放熱端面を熱的に接触させ、この熱電素
子の冷却端面を冷凍室内に配設した冷凍用吸熱器に熱的
に接触させてなる電子冷凍装置に於いて、 上記冷凍室内の温度を検出する温度センサを配設し、こ
の温度センサの検出温度が 〔イ〕冷凍上限温度より高い場合は、上記熱電素子の冷
凍能力を発揮する第１の電圧を上記熱電素子に印加し、 〔口〕冷凍上限温度より低く冷凍下限温度より高い場合
は、上記熱電素子のエネルギー消費効率が高く、且つ上
記第１の電圧よりも低い第２の電圧を上記熱電素子に印
加し、 〔ハ〕冷凍下限温度より低い場合は、上記熱電素子に電
圧を印加しない ように制御する制御手段を有する技術的手段を用いるも
のであり、 （２）上記電子冷凍装置は、 冷却部が偏平状に形成された冷凍用蒸発器と、この冷凍
用蒸発器の冷却部の両面に放熱端面を熱的に接触させた
熱電素子と、 この熱電素子の冷却端面に熱的に接触させた冷凍用吸熱
器と、 この冷凍用吸熱器に送風する送風ファンと、を備える構
成とすることが、冷凍上からより効果的である。

〔作用〕

上記の手段によれば、 （１）冷凍能力を最も必要とする冷凍開始時のような冷
凍室が冷凍温度に達していない場合は、熱電素子に対し
て冷凍能力を発揮する第１の電圧が印加され、なお、電
力の消費を抑えたい保冷時のような冷凍室が冷凍温度に
達している場合は、熱電素子に対してエネルギー消費効
率が高く、且つ第１の電圧よりも低い第２の電圧が印加
され、また、冷凍室が冷凍温度よりも冷えている場合は
、熱電素子に電圧が印加されないため、冷凍条件に応じ
て熱電素子の特性が効果的に発揮される。

（２）なお、冷凍用蒸発器の冷却部の両面に、熱電素子
と冷凍用吸熱器が配設されるので、片面配設に比べて冷
凍能力が向上し、且つコンパクトにまとめられ、更に、
冷凍用吸熱器は送風されるので冷風が生じ迅速に冷凍さ
れる。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図は、本発明の電子冷凍装置を冷凍車に適用した一
実施例を電気回路図を併記して示す構成図である。

第１図に於いて、１は冷媒を圧縮する圧縮機、２は圧縮
された冷媒を凝縮する送風ファン２ａを有する凝縮器、
３は冷媒を気液に分離するレシーバ、４は冷媒を断熱膨
張する膨張弁、５は冷凍室１０内にあって室内を冷凍す
る電子冷凍ユニット、６は冷蔵室１１内にあって室内を
冷却する送風ファン６ａを有する蒸発器で、以上により
冷凍サイクルが形成される。

なお、上記電子冷凍ユニット５は、蒸発器６の一部が冷
凍室ＩＯ内に配された冷凍用蒸発器７と、この冷凍用蒸
発器７に放熱端面８ａを熱的に接触させた熱電素子８と
、この熱電素子８の冷却端面８ｂに熱的に接触させた冷
凍用吸熱器９とより構成されていて、熱電素子８は、例
えばＢｉ２Ｔｅ３Ｂ１□Ｓｅ＋合金のような半導体から
なるもので、通電により冷却端面８ｂで吸熱作用を行い
熱を奪うと共に、放熱端面８ａで放熱作用を行い熱を放
出する。

次に、第１図に於ける電気回路図を説明すると、冷凍室
１０と冷蔵室１１には、室内の温度を検出する温度セン
サ１２と１３が配設され、この温度センサ１２と１３は
制御回路２０に接続されている。制御回路２０からは、
蒸発器６の送風ファン６ａの通電回路を開閉する接点１
４ａを有する送風ファンリレー１４と、圧縮機ｌを駆動
する電磁クラッチ１７のコイル１７ａの通電回路を開閉
する接点１５ａを有する電磁クラッチリレー１５が接続
され、熱電素子８への印加電圧を可変する電圧可変器１
６が接続されている。なお、送風ファンリレー１４の接
点１４ａ、電磁クラッチリレー１５の接点１５ａ、電圧
可変器１６は、車載バッテリ１９に接続された運転スイ
ッチ１８から並列に接続され、以上により電気回路が構
成されている。

ここで、冷凍室１０の温度が、冷凍上限温度（例えば−
１９°Ｃ）より高い場合は、電圧可変器１６によって熱
電素子８に冷凍能力を発揮する第１の電圧が印加され、
冷凍上限温度（例えば−１９°Ｃ）より低く冷凍下限温
度（例えば−２１°Ｃ）より高い場合は、電圧可変器１
６によって熱電素子８にエネルギー消費効率が高く、且
つ第１の電圧よりも低い第２の電圧が印加され、冷凍下
限温度（例えば−２１’Ｃ）より低い場合は、熱電素子
８に電圧が印加されないように制御回路２０の指示によ
り制御される。

なお、冷蔵室１１の温度が、冷蔵上限温度（例えば１°
Ｃ）より高い場合は、送風ファンリレー１４に通電され
接点１４ａが閉じて送風ファン６ａが作動し、冷蔵下限
温度（例えば−ビＣ）より低い場合は、送風ファンリレ
ー１４の通電は断たれ接点１４ａが開いて送風ファン６
ａが停止するように制御回路２０の指示により制御され
る。

さらに、熱電素子８への電圧印加が断たれ、且つ送風フ
ァン６ａが停止している期間は、電磁タランチリレー１
５への通電が断たれ接点１５ａが開いてコイル１７ａへ
の通電゛が断たれ、電磁クラッチ１７が切れて圧縮機１
が停止するように制御回路２０の指示により制御される
。

次に、上記の構成に於いてその作動を説明する。

第１図に於いて、運転スイッチ１８を投入すると制御回
路２０からの指示により、電磁クラッチリレー１５に通
電されて電磁クラッチ１７が入り圧縮機１が作動する。

そのため、圧縮機ｌの作動により圧縮された冷媒は、凝
縮器２で凝縮され、レシーバ３で気液に分離され、膨張
弁４で断熱膨張し、電子冷凍ユニット５の冷凍用蒸発気
７と冷蔵用の蒸発器６で熱交換されて周囲より熱を奪っ
てから圧縮機ｌに戻る図の矢印で示す循環を行う。

同時に、制御回路２０からの指示により、送風ファンリ
レー１４に通電されて蒸発器６の送風ファン６ａが作動
すると共に、電圧可変器１６より熱電素子８に電圧が印
加される。

ところで、熱電素子８は、第２図に示すように冷凍能力
が最大となる作動電圧Ｅ１と、エネルギー消費効率が最
大となる作動電圧Ｅ２とは異なっている。そのため、冷
凍開始時のような冷凍室１０の温度が冷凍上限温度より
も高い場合数、冷凍能力が最大となる作動電圧Ｅ１の近
傍の第１の電圧が熱電素子８に印加されて速く冷凍され
る。ところが、保冷時のような冷凍室１０の温度が冷凍
上限温度と冷凍下限温度の間でコントロールされる場合
は、エネルギー消費効率が最大となる作動電圧Ｅ２の近
傍の第２の電圧が熱電素子８に印加されて少ない電力で
冷凍される。さらに冷凍下限温度よりも低い場合は、熱
電素子８への電圧印加は断たれ、過冷凍が抑えられる。

一方、冷蔵室１１の温度が冷蔵上限温度より高い場合は
、送風ファン６ａが作動して蒸発器６に送風されて室内
は冷却され、冷蔵下限温度より低い場合は、送風ファン
６ａが停止して室内の冷却は止まり、そのため冷蔵室１
１の温度は、冷蔵上・下限温度の間でコントロールされ
る。

また、送風ファン６ａの作動が停止し、且つ熱電素子８
への電圧印加が断たれている期間、つまり、冷蔵室１１
と冷凍室１０の温度が共に下限温度よりも低い場合は、
電磁クラッチ１７が切れ圧縮機ｌの作動が停止して、圧
縮機１の無駄な運転が止められる。

第３図は、以上述べた作動の一例を示すタイムチャート
図で、冷蔵室１１と冷凍室１０の夫々の室内温度の推移
に対し、冷蔵室１１を冷却する送風ファン６ａの作動、
冷凍室１０を冷凍する熱電素子８への電圧印加、圧縮機
１を作動させる電磁クラッチ１７の作動を表わす。

第４図は、冷凍室１０内に配され室内を冷凍する電子冷
凍ユニット５の別の実施例を示す斜視図である。

第４図に示すように、冷凍用蒸発器７の冷却部を偏平状
に形成し、この偏平状冷却部７ａの両面に熱電素子８の
放熱端面８ａを熱的に接触させ、両面に接触された熱電
素子８の冷却端面８ｂに冷凍用吸熱器９を熱的に接触さ
せ、この冷凍用吸熱器９に送風する送風ファン２１を設
け、これ等にカバー２２と２３を被せてまとめ、ビス止
め等で固定することにより電子冷凍ユニット５を構成す
るものである。このような構成とすることにより、冷凍
用蒸発器７の冷却部への片面配設に比べて、両面配設の
ため冷凍能力が向上し、且つコンパクトにまとめられ、
さらに冷凍用吸熱器９は送風されるので、冷風が生じて
迅速に冷凍される等の利点が得られる。

なお、上記構成とは逆に、冷凍用蒸発器７の偏平状冷却
部７ａの両面に熱電素子８の冷却端面８ｂを熱的に接触
させ、熱電素子８の放熱端面８ａに冷凍用吸熱器９を熱
的に接触させ、この冷凍用吸熱器９に送風すれば温風が
得られるので、ヒートポンプ弐の電子冷凍装置として利
用することも出来る。

次に、本実施例では、冷°凍サイクルの冷媒回路を、膨
張弁５．冷凍用蒸発器７．蒸発器６の順で接続したが、
冷凍用蒸発器７と蒸発器６の順を入替えて接続しても良
く、両者を並列に接続しても良い。

なお、本実施例では、冷凍車に適用した場合について述
べたが、冷凍車以外の車輌、或いは家庭等に於ける電子
冷凍装置として勿論適用出来るものである。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載するような効果を奏する。

（１）冷凍条件に応じて、冷凍能力又はエネルギー消費
効率が、より発揮される電圧が熱電素子に印加されるの
で、強力な冷凍が得られると共に、冷凍に要する電力の
消費が少くなる。

（２）熱電素子と冷凍用吸熱器の冷凍用蒸発器の両面へ
の配設により、冷凍能力が向上すると共に、よりコンパ
クトにもなり、さらに冷凍用吸熱器への送風により迅速
な冷凍が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子冷凍装置の一実施例を電気回路図
を併記して示す構成図、第２図は同装置の熱電素子の作
動電圧と特性の関係図、第３図は同装置の作動の一例を
示すタイムチャート図、第４図は同装置の電子冷凍ユニ
ット部に関する別の実施例を示す斜視図である。 １・・・圧縮機、２・・・凝縮器、６・・・蒸発器、７
・・・冷凍用蒸発器、８・・・熱電素子、８ａ・・・放
熱端面、８ｂ・・・冷却端面、９・・・冷凍用吸熱器、
１０・・・冷凍室。 １２・・・温度センサ、１６・・・電圧可変器（制御手
段）２０・・・制御回路（制御手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機，凝縮器，蒸発器を備える冷凍サイクルに
   冷凍用蒸発器を接続して冷凍室内に配設すると共に、こ
   の冷凍用蒸発器に熱電素子の放熱端面を熱的に接触させ
   、この熱電素子の冷却端面を冷凍室内に配設した冷凍用
   吸熱器に熱的に接触させてなる電子冷凍装置に於いて、 上記冷凍室内の温度を検出する温度センサを配設し、こ
   の温度センサの検出温度が 〔イ〕冷凍上限温度より高い場合は、上記熱電素子の冷
   凍能力を発揮する第１の電圧を上記熱電素子に印加し、 〔口〕冷凍上限温度より低く冷凍下限温度より高い場合
   は、上記熱電素子のエネルギー消費効率が高く、且つ上
   記第１の電圧よりも低い第２の電圧を上記熱電素子に印
   加し、 〔ハ〕冷凍下限温度より低い場合は、上記熱電素子に電
   圧を印加しない ように制御する制御手段を有することを特徴とする電子
   冷凍装置。
2. （２）上記電子冷凍装置は、 冷却部が偏平状に形成された冷凍用蒸発器と、この冷凍
   用蒸発器の冷却部の両面に放熱端面を熱的に接触させた
   熱電素子と、 この熱電素子の冷却端面に熱的に接触させた冷凍用吸熱
   器と、 この冷凍用吸熱器に送風する送風ファンと、を備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子冷凍装置。