JPH04174269A

JPH04174269A - 電子冷蔵庫

Info

Publication number: JPH04174269A
Application number: JP29957890A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Sakamoto; 則秋阪本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-05
Filing date: 1990-11-05
Publication date: 1992-06-22

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】［発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、熱電素子を冷熱源とした電子冷蔵庫に関する
。

（従来の技術）従来の電子冷蔵庫は、例えば実開平１−１０９７７１号
公報に示されているように、冷蔵庫本体の背面断熱壁に
熱電素子を埋め込むように設け、この熱電素子の吸熱面
を庫内側に、放熱面を庫外側に向けると共に、熱電素子
の吸熱面と放熱面に、それぞれアルミ製熱交換体を接触
させた構成となっている。この場合、熱電素子は、電流
を流すとベルチェ効果により吸熱面から熱を吸収してそ
の熱を放熱面から放出する現象を発生し、それによって
庫内の熱を庫内側のアルミ製熱交換体を通して熱電素子
の吸熱面から吸収して庫内を冷却する一方、熱電素子内
に吸収した熱は、その放熱面から庫外側のアルミ製熱交
換体を通して庫外に放散される。

（発明が解決しようとする課題）ところで、庫内の冷却効率を良くするには、庫内の空気
−庫内側アルミ製熱交換体−熱電素子−庫外側アルミ製
熱交換体−外気への熱伝達を効率良く行わせる必要があ
るが、前記従来構成では、アルミ製熱交換体を通しての
熱伝達に限界があり、どうしても冷却効率が低く抑えら
れてしまう。

近年、この冷却効率の問題を改善するために、実開昭６
４−４１８７１号公報（第１０図参照）に示すように、
冷蔵庫本体３１の背面に熱電素子３２を設けると共に、
この熱電素子３２の庫内側の吸熱面にアルミ製熱交換ブ
ロック３３を密着させ、このアルミ製熱交換ブロック３
３にサーモサイホン３４を密着させ、このサーモサイホ
ン３４により冷却室３５を冷却するように構成したもの
がある。このサーモサイホン３４による熱輸送の原理は
、庫内側の吸熱部３４ａ内の冷媒が冷却室３５から熱を
吸収して気化することにより、密度が小さくなった冷媒
がサーモサイホン３４内を上昇して熱電素子３２側の放
熱部３４ｂに至り、ここで放熱して再び液化することに
より、密度が大きくなった冷媒が、重力によりサーモサ
イホン３４内を下降して庫内側の吸熱部３４ａへ至ると
いう循環を繰り返して熱輸送を行うものである。従って
、サーモサイホン３４による熱輸送（即ち冷媒の循環）
を促進させるためには、冷媒の密度か小さくなる部分で
ある庫内側の一吸熱部３４ａの位置を、冷媒の密度が大
きくなる部分である放熱部３４ｂの位置よりも低くする
と共に、両者の高低差（揚程）を小さくする必要がある
。

しかしながら、上記公報記載のものては、熱電素子３２
が冷蔵庫本体３１の背面に配置されていて、サーモサイ
ホン３４の吸熱部３４ａが冷却室３５の側面の上部から
下部にかけて配設されているので、吸熱部３４Ｈの最下
部と放熱部３４ｂとの高低差（揚程）が大きくなり過ぎ
て、冷媒の循環（熱輸送）が妨げられてしまう欠点があ
る。しかも、サーモサイホン３４の放熱部３４ｂから熱
電素子３２の吸熱面への熱伝達経路中にアルミ製熱交換
ブロック３３が介在されているので、そのアルミ製熱交
換ブロック３３を通しての熱伝達に限界があり、これも
冷却効率を悪くする原因となる。更に、熱電素子３２の
放熱側は、従来と同じくアルミ製放熱フィン３６を通し
て放熱させるようになっているため、放熱を積極的に行
わせることができず、これも冷却効率を悪くする原因と
なる。

本発明は、この様な事情を考慮してなされたもので、従
ってその目的は、冷却効率を大幅に向上できる電子冷蔵
庫を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の電子冷蔵庫は、熱電素子を冷熱源としたものに
おいて、前記熱電素子を冷却室の天井部分に配置すると
共に、前記熱電素子の吸熱面と放熱面に、それ（れ冷媒
を封入したサーモサイホンの冷媒タンクを密着させ、庫
内側サーモサイホンを、放熱部になる前記冷媒タンクが
庫内側サーモサイホンの最上部で吸熱部が最下部となる
ように配置してその吸熱部により前記冷却室を冷却する
一方、庫外側サーモサイホンを、吸熱部になる前記冷媒
タンクが庫外側サーモサイホンの最下部で放熱部が最上
部となるように配置してその放熱部により前記熱電素子
の熱を庫外に放散するようにしたものである。

この場合、庫内側サーモサイホンの吸熱部を、冷却室の
天井断熱壁の内側板の裏面に添わせるように配置して、
前記内側板を冷却面としても良い。

また、少なくとも一方のサーモサイホンは、冷媒タンク
に出入りする冷媒の通路が複数本並列に設けられた構成
としても良い。

（作用）熱電素子に通電すると、ベルチェ効果により吸熱面から
熱を吸収してその熱を放熱面から放出する現象を発生し
、それによって両側のサーモサイホン内の冷媒を相変化
させて重力を利用して自熱循環させる。これにより、庫
内側サーモサイホンは、その吸熱部において冷却室内の
熱を吸収して冷却し、冷却室内から吸収した熱を冷媒の
循環作用により熱電素子の吸熱面へ輸送する。そして、
熱電素子内に吸収された熱は、その放熱面から庫外側サ
ーモサイホン内の冷媒に伝達され、この冷媒の循環作用
により庫外側サーモサイホンの放熱部から庫外に放散さ
れる。この様に、冷媒の循環作用により冷却室から庫外
への熱の移動を促進させることができるため、冷却室を
効率良く冷却することが可能となる。

この場合、両側のサーモサイホンの冷媒タンクがそれぞ
れ放熱部・吸熱部として熱電素子の吸熱面・放熱面に密
着されているので、従来のアルミ製熱交換ブロックを介
在させたものと比較してサーモサイホンと熱電素子との
間の熱伝達が直接的に効率良く行われる。

しかも、熱電素子を冷却室の天井部分に配置すると共に
、庫内側サーモサイホンを、その放熱部（冷媒タンク）
が庫内側サーモサイホンの最上部て吸熱部が最下部とな
るように配置する一方、庫外側サーモサイホンを、その
吸熱部（冷媒タンク）が庫外側サーモサイホンの最下部
で放熱部か最上部となるように配置しているので、冷媒
の密度か小さくなる部分（吸熱部）の位置を、冷媒の密
度が大きくなる部分（放熱部）の位置よりも低くさせる
理想的なサーモサイホンの配置形態となり、冷媒の循環
に重力を有効に利用できると共に、両者の高低差（揚程
）を小さくすることができて、サーモサイホン内の冷媒
の循環を促進させることができる。

その上、庫内側サーモサイホンの吸熱部（冷却器として
機能する部分）を冷却室の天井部分に配置することがで
きるので、その冷却作用により冷却室内の冷気が天井部
分から下向きに流れて冷却室内の隅々まで効率良く冷却
できる。

この場合、庫内側サーモサイホンの吸熱部を、冷却室の
天井断熱壁の内側板の裏面に添わせるように配置して、
前記内側板を冷却面とすれば、冷却室内にサーモサイホ
ンを露出させずに済み、冷却室内の外観を良くできると
共に、冷却室の有効容積を更に拡大できる。

また、少なくとも一方のサーモサイホンについては、冷
媒タンクに出入りする冷媒の通路が複数本並列に設けら
れた構成とすれば、冷媒の循環能力ひいては熱輸送能力
を更に向上できる。

（実施例）以下、本発明の第１実施例を第１図及び第２図に基づい
て説明する。

冷蔵庫本体１は、外箱２と内箱３との間に断熱材４を充
填した断熱壁５から構成され、この断熱壁５で囲まれた
庫内空間を冷却室６としている。

この冷却室６の前面は扉７によって開閉される。

一方、冷却室６の天井部分の断熱壁５には、熱電素子８
が埋設され、この熱電素子８の吸熱面８ａが庫内側（下
側）に、放熱面８ｂが庫外側（上側）に向けられている
。そして、熱電素子８の吸熱側（庫内側）と放熱側（庫
外側）に、それぞれ冷媒を封入した閉ループ形のサーモ
サイホン９゜１０が配置されている。これら各サーモサ
イホン９．１０は、熱電素子８と熱交換するために冷媒
タンク９ａ、１０ａを備えている。これら各冷媒タンク
９ａ、１０ａは、熱電素子８と略同−若しくはそれより
大きな扁平箱形に形成され（第２図参照）、熱電素子８
の吸熱面８ａと放熱面８ｂの全面に密着されている。そ
して、各冷媒タンク９ａ、１０ａの前後両側面にバイブ
９ｂ、１０ｂの両端を連結することにより、閉ループ形
のサーモサイホン９，１０が構成されており、庫内側サ
ーモサイホン９の吸熱部９ｃは、冷却室６内の天井部分
に露出され、その吸熱部９Ｃには、多数のフィン１１が
設けられている。一方、庫外側サーモサイホン１０の放
熱部１０ｃは庫外に突出され、その放熱部１０ｃにも、
多数のフィン１２が設けられている。

この場合、庫内側サーモサイホン９を、その放熱部（冷
媒タンク９ａ）が庫内側サーモサイホン９の最上部で吸
熱部９Ｃが最下部となるように配置すると共に、その吸
熱部９Ｃを冷却室６内の天井部分に配置している。一方
、庫外側サーモサイホン１０を、その吸熱部（冷媒タン
ク１０ａ）が庫外側サーモサイホン１０の最下部で放熱
部１０Ｃが最上部となるように配置している。

この実施例では、サーモサイホン９．１０を構成するパ
イプ９ｂ、１０ｂは、冷蔵庫等で一般に使用されている
内径３〜１０ＩＩｍ程度の細い冷媒管を使用して低コス
ト化を図っている。この場合でも、サーモサイホン９，
１０を閉ループ形に構成しているので、たとえバイブ９
ｂ、１０ｂか細くても冷媒の循環（熱輸送）がスムーズ
に行われる。

次に、上記構成の作用について説明する。

熱電素子８に通電して冷却を開始すると、ベルチェ効果
により熱電素子８の吸熱面８ａから熱を吸収してその熱
を放熱面８ｂから放出する現象を発生し、それによって
両側のサーモサイホン９゜１０内の冷媒を相変化と重力
の作用により自然循環させて熱輸送する。このサーモサ
イホン９．１０による熱輸送の原理は、吸熱部９ｃ、冷
媒タンク１０ａ内の冷媒が外部から熱を吸収して気化す
ることにより、密度が小さくなった冷媒がサーモサイホ
ン９．１０内を上昇して放熱部９ａ、冷媒タンクＩＯＣ
に至り、ここで放熱して再び液化することにより、密度
か大きくなった冷媒が、重力によりサーモサイホン９．
１０内を下降して吸熱部９ｃ、冷媒タンク１０ａへ至る
という循環を繰り返して熱輸送を行うものである。従っ
て、庫内側サーモサイホン９は、吸熱部９Ｃにおいて冷
却室６内の熱を吸収して冷却室６内を冷却し、冷却室６
内から吸収した熱を冷媒の循環作用により熱電素子８の
吸熱面８ａへ輸送する。そして、熱電素子８内に吸収さ
れた熱は、その放熱面８ｂから庫外側サーモサイホン１
０内の冷媒に伝達され、この冷媒の循環作用により庫外
側サーモサイホン１０の放熱部１０ｃから庫外に放散さ
れる。この様に、相変化と重力を利用した冷媒の循環作
用により冷却室６内から庫外への熱の輸送を促進させる
ことができるため、従来構造（サーモサイホンを利用し
ないもの）に比して１０〜１００倍程度の熱輸送能力を
もたせることができて、冷却室６内を効率良く冷却する
ことが可能となる。

この場合、両側のサーモサイホン９，１０の冷媒タンク
９ａ、１０ａを熱電素子８と略同−若しくはそれより大
きな扁平箱形に形成すると共に、その冷媒タンク９ａ、
１０ａをそれぞれ放熱部・吸熱部として熱電素子８の吸
熱面８ａ・放熱面８ｂに密着させているので、従来のア
ルミ製熱交換ブロックを介在させたものと比較して、サ
ーモサイホン９．１０と熱電素子８との間の熱伝達を直
接的に効率良く行わせることができる。

ところで、サーモサイホン９．１０による熱輸送は、前
述したように、重力を利用して冷媒を自然循環させて行
うものであるから、熱輸送効率（冷媒の循環効率）を高
めるには、重力を如何にして有効に利用するかが重要に
なる。

この点、前記実施例では、熱電素子８を冷却室６の天井
部分に配置すると共に、庫内側サーモサイホン９を、そ
の放熱部（冷媒タンク９ａ）が庫内側サーモサイホン９
の最上部で吸熱部９ｃが最下部となるように配置する一
方、庫外側サーモサイホン１０を、その吸熱部（冷媒タ
ンク１０ａ）が庫外側サーモサイホン１０の最下部で放
熱部１０ｃが最上部となるように配置しているので、冷
媒の密度が小さくなる部分（吸熱部９ｃ、冷媒タンク１
０ａ）の位置を、冷媒の密度が大きくなる部分（冷媒タ
ンク９ａ、放熱部１０ｃ）の位置よりも低くさせる理想
的な配置形態となり、重力を有効に利用して冷媒の自然
循環をスムーズに行わせることができる。しかも、上述
のような配置形態とすることにより、吸熱部と放熱部と
の間の高低差（揚程）を小さくすることができ、上述し
た事情と相俟ってサーモサイホン９．１０内の冷媒の自
然循環を極めてスムーズに行わせることができる。

その上、庫内側サーモサイホン９の吸熱部９Ｃ（冷却器
として機能する部分）を冷却室６の天井部分に配置する
ことができるので、その冷却作用により冷却室６内の冷
気が天井部分から下向きに流れて冷却室６内の隅々まで
効率良く冷却できる。

以上の諸効果により、冷却室６内の冷却効率を大幅に向
上できて、庫内容積の拡大も可能となる。

尚、前記実施例では、サーモサイホン９，１０を閉ルー
プ形に構成しているので、たとえパイプｇｂ、１ｏｂか
細くても冷媒の循環（熱輸送）をスムーズに行わせるこ
とができて、十分な熱輸送効率を確保できる。この場合
、サーモサイホン９゜１０を構成するパイプ９ｂ、１０
ｂは、冷蔵庫等で一般に使用されている内径３〜１０關
程度の細い冷媒管を使用することかできるので、低コス
ト化を図ることができるという利点もある。

一方、第３図乃至第５図は本発明の第２実施例を示した
もので、この第２実施例では、庫内側のサーモサイホン
１３の吸熱部１３Ｃを、冷却室６内に露出させずに、断
熱壁５の金属製の内側板１４の裏面に添わせて蛇行状に
配置し、その内側板１４を冷却面としたもので、いわゆ
るパイプオンシート形冷却器と同様の構成となっている
。そして、吸熱部１３ｃと内側板１４との熱伝達性（密
着性）を良くするために、吸熱部１３ｃは内側板１４に
接着されている。尚、冷却室６の上面（内側板１４）は
、扉７側に向けて僅かに斜め上向きとなるように１°以
上傾斜されている。この理由の１つは、吸熱部１３Ｃ内
で気化して密度か小さくなった冷媒の上向きの流れをで
きるだけ妨げないようにするためである。もう１つの理
由は、外気条件や負荷条件の如何によって、冷却面であ
る内側板１４の下面に水滴か結露することがあるため、
その水滴が食品に落下することなく背面側に流れ落ちる
ように配慮したものである。

一方、庫外側サーモサイホン１６の放熱部１６Ｃは、第
５図に示すように、蛇行状に屈曲されて、空気との接触
面積（熱交換面積）が拡大されている。この放熱部１６
ｃには、第１実施例と同じく、多数のフィン１７が設け
られて放熱性が高められている。

この場合、庫外側サーモサイホン１６の放熱部１６Ｃは
、冷蔵庫本体１の上部に設けられた通風ダクト１８内に
配置され、この放熱部１６ｃの後方には電動ファン１９
が設けられている。冷却運転中（熱電素子８への通電中
）は、この電動ファン１９が回転して、放熱部１６ｃに
冷却風を送り、その放熱を促進させる。そして、この冷
却風の流れを良くして放熱性を高めるために、放熱部１
６Ｃのフィン１７は、電動ファン１９の送風方向（第５
図の矢印Ａ方向）に沿って平行に配置され、そのフィン
１７の配置ピッチ（間隔）は風上にいくほど小さくなっ
ている。

その他、前述した第１実施例と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。

斯かる第２実施例では、庫内側サーモサイホン１３の吸
熱部１３ｃを断熱壁５の内側板１４の裏面に添わせるよ
うに配置したので、冷却室６内にサーモサイホン１３を
露出させずに済み、冷却室６内の外観を良くできると共
に、冷却室６の有効容積を更に拡大できる利点がある。

更に、電動ファン１９により庫外側サーモサイホン１６
の放熱部１６ｃを強制冷却するようにしたので、放熱性
を一層高めることができる。

尚、電動ファン１９としては、プロペラファンに限定さ
れず、例えば横流ファンを採用しても良く（横流ファン
を採用すれば通風ダクト１８を薄形化できる）、また、
その電動ファンの配置場所も放熱部１６ｃの後方に限定
されず、前方或は側方であっても良い。

また、前記各実施例では、各サーモサイホン９゜１０．
１３．１６は、冷媒タンク９ａ、１０ａ内の冷媒を１本
のバイブ９ｂ、１０ｂを通して循環させるようにしたが
、少なくとも一方のサーモサイホンは、冷媒タンク９ａ
、１０ａに出入りする冷媒の通路が複数本並列に設けら
れた構成としても良い。例えば、第６図に示すように、
庫内側サーモサイホン２１は、１つの冷媒タンク９ａに
対して２本以上のバイブ９ｂを接続して、各パイプ９ｂ
を通して冷媒を循環させるようにしても良い。

或は、第７図に示す庫内側サーモサイホン２２のように
、冷媒タンク９ａに接続されたバイブ２３を分岐させて
２本の分岐通路２３ａ、２３ｂを並列に設け、両分枝通
路２３ａ、２３ｂに冷媒を分流させるようにしても良い
。尚、第６図及び第７図の庫内側サーモサイホン２１．
２２は、吸熱部を断熱壁５の金属製の内側板１４の裏面
に添わせて蛇行状に配置し、その内側板１４を冷却面と
したもので、いわゆるバイブオンシート形冷却器と同様
の構成となっている。

一方、第８図に示すように、庫外側サーモサイホン２４
についても、１つの冷媒タンク１０ａに対して２本以上
のパイプ１０ｂを接続して、各バイブ１０ｂを通して冷
媒を循環させるようにしても良い。或は、第９図に示す
庫外側サーモサイホン２５のように、冷媒タンク１０ａ
に接続されたパイプ２６を分岐させて２本の分岐通路２
６ａ。

２６ｂを並列に設け、両分枝通路２６ａ、２６ｂに冷媒
を分流させるようにしても良い。

以上説明した第６図乃至第９図のように、少なくとも一
方のサーモサイホン２１，２２．２４゜２５について、
冷媒タンク９ａ、１０ａに出入りする冷媒の通路を複数
本並列に設けた構成とすれば、冷媒の循環能力が更に向
上して、熱輸送能力が更に向上する利点がある。

尚、並列に設ける冷媒の通路は、２本に限定されず、３
本以上であっても良いことは言うまでもない。

［発明の効果］本発明は以上の説明から明らかなように、熱電素子を冷
却室の天井部分に配置すると共に、前記熱電素子の吸熱
面と放熱面に、それぞれ冷媒を封入したサーモサイホン
の冷媒タンクを密着させ、庫内側サーモサイホンを、放
熱部（冷媒タンク）が庫内側サーモサイホンの最上部で
吸熱部が最下部となるように配置する一方、庫外側サー
モサイホンを、吸熱部（冷媒タンク）が庫外側サーモサ
イホンの最下部で放熱部が最上部となるように配置した
構成としたので、サーモサイホンの配置形態を理想的な
ものにすることができて、サーモサイホンによる冷却室
内から庫外への熱の移動を極めて効率良く行わせること
がで、き、冷却効率を大幅に向上できて、庫内容積の拡
大も可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示したもので
、第１図は全体の縦断側面図、第２図はサーモサイホン
の冷媒タンク部分の破断斜視図である。そして、第３図
乃至第５図は本発明の第２実施例を示したもので、第３
図は全体の縦断側面図、第４図は庫内側サーモサイホン
の配置形態を示す斜視図、第５図は庫外側サーモサイホ
ンの配置形態を示す斜視図である。一方、第６図及び第
７図はそれぞれ庫内側サーモサイホンの変形例を示す斜
視図、第８図及び第９図はそれぞれ庫外側サーモサイホ
ンの変形例を示す斜視図である。そして、第１０図は従来例を示す全体の縦断側面図であ
る。図面中、１は冷蔵庫本体、２は外箱、３は内箱、４は断
熱材、５は断熱壁、６は冷却室、８は熱電素子、８ａは
吸熱面、８ｂは放熱面、９は庫内側サーモサイホン、１
０は庫外側サーモサイホン、９ａ及び１０ａは冷媒タン
ク、９ｂ及び９Ｃはパイプ、９ｃは吸熱部、１０ｃは放
熱部、１１及び１２はフィン、１３は庫内側サーモサイ
ホン、１４は内側板、１６は庫外側サーモサイホン、１
７はフィン、１９は電動ファン、２１及び２２は庫内側
サーモサイホン、２３はバイブ、２３ｇ及び２３ｂは分
岐通路、２４及び２５は庫外側サーモサイホン、２６は
バイブ、２６ａ及び２６ｂは分岐通路である。代理人　　弁理士　佐　　藤　　　強１０庫外（ＩＩＩサーモサイホン第　１　図第　２　図す第　３　図第　４　図　　　　　　　　　　　　　ｊＰ、５　　図
沢第　６　図日Ｃ第７図第　８　図第　９　図

Claims

【特許請求の範囲】

１．　熱電素子を冷熱源とした電子冷蔵庫において、前
記熱電素子を冷却室の天井部分に配置すると共に、前記
熱電素子の吸熱面と放熱面に、それぞれ冷媒を封入した
サーモサイホンの冷媒タンクを密着させ、庫内側サーモ
サイホンを、放熱部になる前記冷媒タンクが庫内側サー
モサイホンの最上部で吸熱部が最下部となるように配置
してその吸熱部により前記冷却室を冷却する一方、庫外
側サーモサイホンを、吸熱部になる前記冷媒タンクが庫
外側サーモサイホンの最下部で放熱部が最上部となるよ
うに配置してその放熱部により前記熱電素子の熱を庫外
に放散するようにしたことを特徴とする電子冷蔵庫。
２．　庫内側サーモサイホンの吸熱部を、冷却室の天井
断熱壁の内側板の裏面に添わせるように配置して、前記
内側板を冷却面としたことを特徴とする請求項１記載の
電子冷蔵庫。
３．　少なくとも一方のサーモサイホンは、冷媒タンク
に出入りする冷媒の通路が複数本並列に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の電子冷蔵庫。