JPH1120535A - 自動車用冷蔵又は温蔵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペルチェ素子による冷却又は加熱を効率よく
伝達する構造を提案する。 【解決手段】 内部容器１４に熱伝達用突出部１４ａを
形成し、この突出部１４ａをペルチェ素子１５の一面に
密接させ、該素子１５の他面にはヒートシンク部１７を
密接させて配置する。突出部１４ａによって内部容器１
４の本体をヒートシンク部１７から離隔し、熱伝達性を
確保しつつ断熱性を高める。また、ヒートシンク部１７
のベース面をカバーして内部容器１４の側と断熱する断
熱枠１６を設け、この断熱枠１６にペルチェ素子１５を
収納するために最小限必要な開口１６ａを設け、該開口
を介してペルチェ素子１５の各面がそれぞれ突出部１４
ａとヒートシンク部１７に接することを許して必要な熱
伝達機能を達成する一方で、それ以外の部分では、ヒー
トシンク部１７と内部容器１４との間での断熱を完璧に
する。内部容器１４の周囲も断熱材１２でカバーする。

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、熱電気素子（ペ
ルチェ素子）を利用した簡易な冷蔵又は温蔵装置に関
し、自動車の室内等に設置して使用し、庫内の飲料物等
に対する効率的な冷却及び加熱を選択的に行うことがで
きる自動車用簡易冷温庫に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平６−２１１０８３号公報において
は、乗用車あるいはタクシー等、自動車の室内に設置し
て缶飲料や瓶飲料を冷却することのできる簡易な冷蔵装
置を、ペルチェ素子を冷却源として使用して構成するこ
とが示されている。しかし、この従来技術においては温
蔵機能をもたせることについては何も考慮されていなか
った。また、冷却源であるペルチェ素子から発せられた
冷却熱を有効に庫内に伝達して効率のよい冷却を行うこ
とについての工夫も十分ではなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特に、ペルチェ素子の
ような熱電気素子を用いる場合、該素子の一面を冷却
（又は加熱）対象に密接させる一方で、他面を放熱（又
は集熱）のために外気に接触させる必要があるところ、
そのような熱電気素子の厚みは、例えば３乃至４ｍｍ程
度と、かなり薄手であるため、冷却（又は加熱）面と放
熱（又は集熱）面とがかなり近接しており、相反する熱
的作用が及ぼされる両面周囲の空間が近接していること
になる。従って、対象物に対する効率的な冷却（又は加
熱）を行なうためには、該素子の両面間の周囲の空間を
効率的に断熱することが望まれる。

【０００４】この発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、冷却源及び熱源として共通の熱電気素子を用いて冷
蔵機能と温蔵機能を選択的に実現することができ、かつ
効率のよい冷却又は加熱を達成し得るように熱伝達構造
を工夫し、また車載用の簡易冷温庫等として使用するの
にも適した、自動車用冷蔵又は温蔵装置を提供しようと
するものである。すなわち、熱電気素子の冷却（又は加
熱）面側の空間と放熱（又は集熱）面側の空間とを効率
的に断熱する構造を提案し、効率のよい冷却又は加熱を
達成し得るようようにした自動車用冷蔵又は温蔵装置を
提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る自動車用
冷蔵又は温蔵装置は、通電に応じて、一つの面が冷却
面、その裏面が放熱面となる面状の熱電気素子（１５）
と、前記熱電気素子の一面に接するヒートシンク部（１
７）と、熱伝導性の良い材質からなっていて、冷却又は
加熱の対象物を収納するための内部空間を形成してなる
内部容器（１４）であって、その外側の所定箇所におい
て前記熱電気素子の他面に接する熱伝達用の突出部（１
４ａ）が形成されてなるものと、前記ヒートシンク部と
前記内部容器との間を断熱するものであって、前記熱電
気素子を収納する開口（１６ａ）を有し、収納された熱
電気素子の前記一面と他面が該開口より露出してそれぞ
れ前記ヒートシンク部と前記熱伝達用の突出部に接する
ことを許す第１の断熱部（１６）と、前記内部容器の周
囲を断熱する第２の断熱部（１２）とを具えるものであ
る。なお、括弧内に示した数字は、後述する実施例にお
ける対応する部材の参照番号を参考のために記したもの
である。

【０００６】この種の熱電気素子としては、ペルチェ素
子が知られているのでそれを使用するとよい。周知のよ
うに、ペルチェ素子は、印加電圧の極性（つまり電流の
向き）を反転することにより、冷却面と放熱面を反転さ
せることができるので、１つの装置を冷蔵装置としても
使用することができるし、温蔵装置としても使用するこ
とができる。勿論、冷蔵と温蔵の切り換え可能な実施形
態に限らず、冷蔵又は温蔵の一方の単機能を実現する装
置として本発明を実施してもよい。冷却の場合は、熱電
気素子（１５）の冷却面に内部容器（１４）の突出部
（１４ａ）が接し、該突出部（１４ａ）を介して冷気が
伝達されて内部容器（１４）全体が冷却される。反対
に、加熱の場合は、内部容器（１４）の突出部（１４
ａ）に接する熱電気素子（１５）の一面が発熱面とな
り、突出部（１４ａ）を介して熱が伝達されて内部容器
（１４）全体が加熱される。

【０００７】熱電気素子（１５）の一面（冷却面又は発
熱面）に対して、内部容器（１４）がその容器壁面で直
接的に接するのではなく、突出部（１４ａ）を介して接
するようになっているので、内部容器（１４）の本体
は、突出部（１４ａ）の存在によって熱電気素子（１
５）から離隔されることになり、熱電気素子（１５）の
他面（放熱面又は集熱面）からの離隔を大きくすること
ができる。従って、冷却時においては、熱電気素子（１
５）の他面（放熱面）からヒートシンク部（１７）を介
して放出される排熱が、内部容器（１４）での冷却作用
に対して悪影響を及ぼす可能性を、できるだけ小さくす
ることができる。同様に、加熱時において、熱電気素子
（１５）の他面（集熱面）からヒートシンク部（１７）
を介して放出される冷気が、内部容器（１４）での加熱
作用に対して悪影響を及ぼす可能性を、できるだけ小さ
くすることができる。

【０００８】また、熱電気素子（１５）を収納するため
の開口（１６ａ）を有する第１の断熱部（１６）を、前
記ヒートシンク部（１７）と前記内部容器（１４）との
間に設けていることにより、該開口（１６ａ）に収納さ
れた熱電気素子（１５）の前記一面と他面が該開口（１
６ａ）より露出してそれぞれ前記ヒートシンク部（１
７）と前記熱伝達用の突出部（１４ａ）に接することを
許して必要な熱伝達機能を達成する一方で、それ以外の
部分では、前記ヒートシンク部（１７）と前記内部容器
（１４）との間での断熱を完璧にすることができるもの
である。また、内部容器（１４）周囲を断熱する第２の
断熱部（１２）の存在によって、外気との断熱を図るこ
とができるのは、通常知られている通りである。勿論、
第１の断熱部（１６）と第２の断熱部（１２）は、必ず
しも別体である必要はなく、一体的な断熱部材として構
成されていても本発明の範囲に含まれる。このように、
本発明によれば、熱電気素子（１５）の冷却（又は加
熱）面側の空間と放熱（又は集熱）面側の空間とを効率
的に断熱する構造を提案することができ、効率のよい冷
却又は加熱を達成することができる、という優れた効果
を奏するものであり、自動車内に配置される簡易な冷蔵
又は温蔵装置として最適である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明しよう。図に示す実施例
は、この発明に係る冷蔵又は温蔵装置を、自動車内に配
置される簡易な冷温庫として構成した例を示す。図１は
その側面断面図、図２は平面断面図、図３はその分解斜
視図、である。冷却又は加熱の対象物を収納するための
内部空間１４ｓを形成してなる内部容器１４は、例え
ば、アルミニウム・ダイカストのような熱伝導性の良い
材質からなっており、図の例では、２個の缶飲料３６
を、その内部空間１４ｓに収納しうるサイズに形成され
ている。この内部容器１４の外側の所定箇所において熱
伝達用の突出部１４ａが形成されている。この内部容器
１４の突出部１４ａの端面は、冷却源又は加熱源となる
所定の熱電気素子すなわちペルチェ素子１５の一面と略
同寸法からなっていて、この突出部１４ａの端面が該ペ
ルチェ素子１５の一面に密接するように配置される。突
出部１４ａは内部容器１４の本体と一体成形されてい
て、突出部１４ａから内部容器１４の本体への熱伝導効
率が損なわれないようになっている。

【００１０】ペルチェ素子１５の他面には、ヒートシン
ク部１７が密接するように配置される。ヒートシンク部
１７は、アルミニウムのような熱伝導性の良い材質から
なっており、ベース１７ａとこのベース１７ａ上に削り
出し形成された多数のスカイブ・フィン３２とからなっ
ている。ヒートシンク部１７は、その放熱（又は集熱）
効率を良くするために、十分に大きなサイズを有してい
る。すなわち、ペルチェ素子１５の他面（放熱面又は集
熱面）にはヒートシンク部１７のベース１７ａが密接す
るが、図示のように、このベース１７ａの一面の面積は
ペルチェ素子１５の一面の面積よりも大きい。

【００１１】ペルチェ素子１５の厚みは薄く（例えば３
〜４ｍｍ程度）、冷却面（又は発熱面）とその反対側の
放熱面（又は集熱面）が近接している上、上記のように
ペルチェ素子１５の放熱面（又は集熱面）に接するヒー
トシンク部１７のサイズは比較的大きなものであるた
め、その放熱（又は集熱）現象が、内部容器１４での冷
却（又は加熱）作用に悪影響を及ぼさないように工夫す
る必要がある。この点を考慮して、内部容器１４におい
て突出部１４ａを形成し、この突出部１４ａを介して内
部容器１４の本体部分とペルチェ素子１５との間の熱伝
達を行なうようにしている。これにより、内部容器１４
の本体部分が、突出部１４ａの分だけ、ペルチェ素子１
５から、ひいてはヒートシンク部１７から、離隔される
ことになり、ヒートシンク部１７の放熱（又は集熱）現
象が、内部容器１４の本体での冷却（又は加熱）作用に
できるだけ悪影響を及ぼさないようにすることができ
る。

【００１２】更に、内部容器１４の側とヒートシンク部
１７の側との間の断熱を効果的に行なうために、断熱枠
１６が設けられている。断熱枠１６は、所定の断熱物質
（例えばプラスチック）からなり、面板状のペルチェ素
子１５を収納するための開口１６ａが所定位置に開けら
れており、他の部分は、ヒートシンク部１７のベース１
７ａをすっぽりカバーしうる寸法に形成されている。開
口１６ａに収納されたペルチェ素子１５の一面（冷却又
は発熱面）と他面（放熱又は集熱面）が、該開口１６ａ
より露出して、それぞれ内部容器１４の突出部１４ａと
ヒートシンク部１７のベース１７ａに接することができ
るようになっている。これによって、開口１６ａを介し
てペルチェ素子１５の各面がそれぞれ内部容器１４の突
出部１４ａとヒートシンク部１７のベース１７ａに接す
ることを許して必要な熱伝達機能を達成する一方で、そ
れ以外の部分では、ヒートシンク部１７と内部容器１４
との間での断熱を完璧にすることができるものである。

【００１３】ペルチェ素子１５を収納した断熱枠１６を
挟んでヒートシンク部１７と内部容器１４との間を締め
付けて、ペルチェ素子１５の各面にヒートシンク部１７
と内部容器１４の突出部１４ａとが密接されるようにす
るために、適宜の締め付け手段を具備している。この締
め付け手段は、図３の分解斜視図、図４の分解側面断面
図、図５の分解平面断面図等に示されるように、例えば
４つのねじ３１を用いて４点でヒートシンク部１７、断
熱枠１６、内部容器１４の３者の締め付けを行ない、ペ
ルチェ素子１５に接する面全体で均一な締め付け圧が得
られるような構成からなっている。これにより、効率的
な熱伝達効果が得られる。なお、座金３０としては、断
熱座金を用いることが好ましい。

【００１４】図示の例において、ヒートシンク部１７に
おける多数のスカイブ・フィン３２は、４つの列Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄを成しており、各列のフィン３２の配置傾き
は、各列間で互い違いに（千鳥状に）ずらしてある。す
なわち、図で、点線で示すフィン３２’は、隣の列のフ
ィン３２の配置傾きを示している。例えば、列ＡとＣの
フィン３２の配置傾きが実線に示すものであり、列Ｂと
Ｄのフィン３２の配置傾きが破線３２’に示すものであ
る。これによって、フィン３２による外気との間での熱
交換効率を向上させることができる。ヒートシンク部１
７における外気との間の熱交換を促進するために、ファ
ンモータ１８が設けられている。ファンモータ１８の回
転によって、図示の矢印３５方向に排気がなされる。す
なわち、ファンモータ１８の回転に応じてヒートシンク
部１７の両側面から吸引された外気（正確には、この冷
温庫を設置した自動車室内の空気）が多数のフィン３２
の間を通って矢印３５方向に排気され、その過程で、ヒ
ートシンク部１７と外気との間での熱交換がなされ、放
熱（又は集熱）が促進される。なお、矢印３５方向の排
気は、そのままこの冷温庫を設置した自動車室内に放出
してもよいし、あるいは、図示しない適宜のダクトを介
して自動車室外に放出するようにしてもよい。なお、図
２や図３にみられるように、ファンモータ１８の一端に
短いダクト部３３が形成されており、このダクト部３３
にヒートシンク部１７のフィン３２の先端側が入り込ん
でいる。これにより、空気取り入れ空間３４がヒートシ
ンク部１７のベース１７ａ寄りに形成されることにな
り、該空間３４寄り（つまりベース１７ａ寄り）での吸
入外気の流速が増し、放熱（又は集熱）を効率的に行な
うことができる。

【００１５】勿論、通常知られるように、内部容器１４
の周囲を断熱するために、例えば発泡スチロールのよう
な断熱材１２が、内部容器１４の周囲全体をカバーする
ように設けられる。この断熱材１２は、勿論、突出部１
４ａの存在によって内部容器１４の本体と断熱枠１６と
の間に生じている空間をも十分に満すようにし、内部容
器１４の本体側とヒートシンク部１７の側との間の断熱
を２つの断熱部（断熱枠１６と断熱材１２）によって完
璧にしている。勿論、ヒートシンク部１７のベース１７
ａをカバーする断熱枠１６（第１の断熱部）と、内部容
器１４の周囲全体を断熱するため断熱材１２（第２の断
熱部）は、必ずしも実施例に示されたような別体のもの
である必要は無く、同一の断熱物質で一体的に構成して
あってもよい。

【００１６】以上説明した本発明の主要構成要素は、図
１あるいは図２に示すように、外側ケーシング１０内に
適切に収納される。内部容器１４の上部は、冷却又は加
熱対象物３６の出し入れのために開口していて、図１に
示されるように、その開口をカバー１１によって開閉自
在に蓋うようにしている。カバー１１の内側には断熱材
１３が設けられており、内部容器１４の上部の開口を断
熱するようになっている。例えば、カバー１１はヒンジ
部１１ａを介して開閉自在となっているが、勿論、ヒン
ジ部１１ａを設けずに、カバー１１を全面的に取り外す
ことができる構造であってもよい。また、カバー１１を
全く設けない構造であってもよい。

【００１７】図１において、ブロック２１は制御回路ボ
ードの配置を例示しており、ブロック２２は電源入力端
子の配置を例示している。図６は、制御回路の構成例を
示す。図６において、符号２２で示す電源入力端子に
は、図示しない自動車のシガーライターソケットから図
示しないシガーライタープラグ付き配線を介して直流１
２ボルトの電源が入力される。電源の取り方は、これに
限らず、電池を用いてもよいし、あるいは交流電源から
交流−直流コンバータを介して入力してもよい。図７
は、この冷温庫のカバー１１を閉じた状態の平面（上
面）図であり、各スイッチ及び表示器の配置例を示して
いる。

【００１８】図６及び図７において、ロックタイプの押
しボタンスイッチからなる電源スイッチ２３がオンされ
ると、回路全体に通電がなされ、電源表示器２８が点灯
して通電を知らせる。同時に、ファンモータ１８がオン
し、温度表示器２７は庫内の温度表示を行なう。すなわ
ち、図２に示されるように、内部容器１４の適宜箇所に
接して温度センサ２０と自動復帰サーマルプロテクタ１
９が設けられており、温度センサ２０で検知した温度が
温度表示器２７で表示される。ロックタイプの押しボタ
ンスイッチからなる冷却／加熱選択スイッチ２４は、図
示のような２連接点からなっており、冷却又は加熱の選
択操作に応じて、ペルチェ素子１５に対する印加電圧の
極性（通電方向）を冷却時と加熱時とで反転させるよう
通電回路を切り換えるものである。冷却表示器２５と加
熱表示器２６は、それぞれ冷却時と加熱時において一方
が通電され、対応する表示を行なうように接続されてい
る。

【００１９】自動復帰サーマルプロテクタ１９と抵抗２
９の並列回路は、加熱時の温度制御を行なうためのもの
であり、内部容器１４の温度が所定の設定温度（例えば
約＋７０°Ｃ）以下の場合は、自動復帰サーマルプロテ
クタ１９が短絡しており、所定の設定温度（例えば約＋
７０°Ｃ）以上のとき自動復帰サーマルプロテクタ１９
が開いて抵抗２９を通し通電が行なわれる。従って、冷
却／加熱選択スイッチ２４が図示のように冷却（COOL）
側に選択されている場合は、ペルチェ素子１５が冷却素
子として機能し、内部容器１４が冷却され、自動復帰サ
ーマルプロテクタ１９が短絡し、該ペルチェ素子１５に
定格の直流１２ボルトが印加される。一方、冷却／加熱
選択スイッチ２４が図示とは逆に加熱（HOT）側に切り
換えられた場合は、ペルチェ素子１５が加熱素子として
機能し、内部容器１４が加熱され、その温度が上昇す
る。庫内温度がサーマルプロテクタ１９の設定温度（約
＋７０°Ｃ）を超えると、自動復帰サーマルプロテクタ
１９の回路が開放し、抵抗２９を通して該ペルチェ素子
１５に電流が流れる。これによりペルチェ素子１５の印
加電圧が低下し、発熱が制御される。

【００２０】以上の構成からなる本発明の冷温庫は自動
車室内の適宜の場所に配置して利用することができる。
勿論、内部容器１４の具体的形状や容量は、適宜に設計
変更可能である。また、冷蔵又は温蔵の一方の単機能の
みを具備する装置として構成してもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上の通り、この発明によれば、熱電気
素子（１５）の一面（冷却面又は発熱面）に対して、内
部容器（１４）がその容器壁面で直接的に接するのでは
なく、突出部（１４ａ）を介して接するようになってい
るので、内部容器（１４）の本体は、突出部（１４ａ）
の存在によって熱電気素子（１５）から離隔されること
になり、熱電気素子（１５）の他面（放熱面又は集熱
面）からの離隔を大きくすることができるものであり、
従って、冷却時においては、熱電気素子（１５）の他面
（放熱面）からヒートシンク部（１７）を介して放出さ
れる排熱が、内部容器（１４）での冷却作用に対して悪
影響を及ぼす可能性を、できるだけ小さくすることがで
き、同様に、加熱時において、熱電気素子（１５）の他
面（集熱面）からヒートシンク部（１７）を介して放出
される冷気が、内部容器（１４）での加熱作用に対して
悪影響を及ぼす可能性を、できるだけ小さくすることが
でき、これによって、熱電気素子（１５）の冷却（又は
加熱）面側の空間と放熱（又は集熱）面側の空間とを効
率的に断熱する構造が提案され、効率のよい冷却又は加
熱を達成することができる、という優れた効果を奏す
る。また、熱電気素子（１５）を収納するための開口
（１６ａ）を有する第１の断熱部（１６）を、前記ヒー
トシンク部（１７）と前記内部容器（１４）との間に設
けていることにより、該開口（１６ａ）に収納された熱
電気素子（１５）の前記一面と他面が該開口（１６ａ）
より露出してそれぞれ前記ヒートシンク部（１７）と前
記熱伝達用の突出部（１４ａ）に接することを許して必
要な熱伝達機能を達成する一方で、それ以外の部分で
は、前記ヒートシンク部（１７）と前記内部容器（１
４）との間での断熱を完璧にすることができるものであ
り、これによっても、熱電気素子（１５）の冷却（又は
加熱）面側の空間と放熱（又は集熱）面側の空間とを効
率的に断熱する構造が提案され、効率のよい冷却又は加
熱を達成することができる、という優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る自動車用冷蔵又は温蔵装置の
一実施例を示す側面断面図。

【図２】 同実施例の平面断面図。

【図３】 同実施例の分解斜視図。

【図４】 同実施例の分解側面断面図。

【図５】 同実施例の分解平面断面図。

【図６】 同実施例の制御回路の一例を示す回路図。

【図７】 カバーを閉じた状態における同実施例の平面
（上面）図。

【符号の説明】

１０ 外側ケーシング １１ カバー １２，１３ 断熱材 １４ 内部容器 １４ａ 突出部 １５ ペルチェ素子（熱電気素子） １６ 断熱枠 １６ａ 開口 １７ ヒートシンク部 １７ａ ベース １８ ファンモータ １９ 自動復帰サーマルプロテクタ ２０ 温度センサ ２３ 電源スイッチ ２４ 冷却／加熱選択スイッチ ３１ 締め付け用のねじ ３２ フィン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電に応じて、一つの面が冷却面、その
   裏面が放熱面となる面状の熱電気素子と、 前記熱電気素子の一面に接するヒートシンク部と、 熱伝導性の良い材質からなっていて、冷却又は加熱の対
   象物を収納するための内部空間を形成してなる内部容器
   であって、その外側の所定箇所において前記熱電気素子
   の他面に接する熱伝達用の突出部が形成されてなるもの
   と、 前記ヒートシンク部と前記内部容器との間を断熱するも
   のであって、前記熱電気素子を収納する開口を有し、収
   納された熱電気素子の前記一面と他面が該開口より露出
   してそれぞれ前記ヒートシンク部と前記熱伝達用の突出
   部に接することを許す第１の断熱部と、 前記内部容器の周囲を断熱する第２の断熱部とを具える
   自動車用冷蔵又は温蔵装置。
2. 【請求項２】 前記第１の断熱部を挟んで前記ヒートシ
   ンク部と内部容器との間を締め付け、前記熱電気素子の
   各面に前記ヒートシンク部と前記内部容器の突出部とが
   密接されるようにした締め付け手段を更に具える請求項
   １に記載の自動車用冷蔵又は温蔵装置。
3. 【請求項３】 前記ヒートシンク部は、ベース部と、こ
   のベース部に設置された多数の熱交換用フィンとを含
   み、この多数の熱交換用フィンは、各列間で互いにフィ
   ンの配置傾きをずらしてなる複数列のフィン配列からな
   る請求項１又は２に記載の自動車用冷蔵又は温蔵装置。
4. 【請求項４】 前記熱電気素子に対する印加電圧の極性
   を切り換えることにより、該熱電気素子の冷却面と放熱
   面を反転させる電気回路を更に具え、これによって冷蔵
   と温蔵の選択を行なうことができることを特徴とする請
   求項１乃至３のいずれかに記載の自動車用冷蔵又は温蔵
   装置。