JPH1194452A

JPH1194452A - 電子冷温装置

Info

Publication number: JPH1194452A
Application number: JP25657197A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Nishikawa; 一浩西川
Original assignee: Zojirushi Vacuum Bottle Co Ltd
Current assignee: Zojirushi Corp
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】商用電源を利用して安価に製作可能とする。【解決手段】直流電源１９は単純な整流回路からな
り、商用電源を整流して平滑化する。熱電素子１６ａ，
１６ｂは平板状で、前記直流電源によって得られた直流
電圧を直接印加されることにより、一方の面から吸熱
し、他方の面から放熱する。複数個の熱電素子１６ａ，
１６ｂを直列に接続することで、前記直流電源から各素
子に適切な電圧を供給して内部空間を冷却することがで
きる。また、吸熱側と放熱側の向きを設定することによ
り、内部空間を冷却又は加温することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵、冷凍又は加
温のいずれにも適した熱電素子を利用する電子冷温装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子冷温装置では、直流電源で動
作する熱電素子（ペルチェ素子）が利用されている。通
常、商用電源を利用する場合、スイッチング電源等の直
流電圧源により所望の直流電圧（一般に、ＤＣ１２Ｖ又
はＤＣ２４Ｖ）を得て熱電素子に印加するようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、電子冷温装置
は、コンプレッサー式のものに比べて小型・軽量という
特徴を有しているが、冷却能力が劣っており、性能を上
げるには、熱電素子の素子数を増やし、大容量の直流電
圧源を用いる必要がある。

【０００４】しかしながら、大容量の直流電圧を得るこ
とのできるスイッチング電源は非常に高価であるため、
実用に供しない。このため、冷却能力の高いものを製作
することが困難であった。

【０００５】そこで、本発明は、商用電源を利用して安
価に製作可能な電子冷温装置を提供することを第１の課
題とする。

【０００６】また、冷蔵庫としてだけでなく、冷凍庫と
しても利用可能な冷却能力の優れた電子冷温装置を提供
することを第２の課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記第１の課
題を解決するための手段として、直流電圧を印加されて
一方の面から吸熱し、他方の面から放熱する熱電素子と
を備え、前記直流電源に熱電素子を複数個直列接続した
ものである。

【０００８】前記構成により、直流電源を介して商用電
源を直接整流・平滑化して得た直流電圧は、熱電素子に
印加される。熱電素子は、この直流電圧によって一方の
面で吸熱し、他方の面で放熱する。吸熱側を内部に配設
すれば冷却装置として、放熱側を内部に配設すれば加温
装置として利用することができる。

【０００９】また、本発明は、前記第２の課題を解決す
るための手段として、熱電素子を複数段に積層し、放熱
側に配設した熱電素子の吸熱量が大きくなるようにした
ものである。

【００１０】市販されている熱電素子を利用する場合、
吸熱側に１つ、放熱側に２つ配設されて冷却ユニットを
構成すればよい。

【００１１】前記熱電素子の放熱量は、吸熱量に内部で
発生するジュール熱量を加算した値となるが、前記構成
により、吸熱側の熱電素子から放出された熱は、放熱側
の熱電素子によって確実に吸熱される。したがって、内
部空間を冷却する場合、熱電素子の冷却能力を最大限に
発揮させることができる。また、内部空間を加温する場
合、内部で発生するジュール熱を利用して消費電力を抑
制しつつ加温温度を高めることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に従って説明する。

【００１３】図１及び図２に、電子冷温装置の一例であ
る電子冷却装置を示す。この電子冷却装置は、大略、装
置本体１と蓋体２とから構成されている。

【００１４】装置本体１は略箱体形状で、上方が開口
し、断熱構造を有している。また、装置本体１の両側面
には略コ字形の取っ手３が回動自在に取り付けられてい
る。

【００１５】蓋体２は装置本体１の上方開口部に着脱自
在に載置される略箱体形状で、その底部４は２重構造と
なっている。蓋体２の両側面の対向位置には上下に延び
る複数のスリットを並設してなる吹出口５が形成されて
いる。また、蓋体２の天井部には、前記吹出口５の中間
位置に一対の吸引口６がそれぞれ形成され、そこには放
熱ファン７がそれぞれ取り付けられている。前記底部４
の両端面には突起８が形成され、前記取っ手３の回動位
置を規制するようになっている。また、底部４の上下面
には開口部９ａ，９ｂがそれぞれ形成されている。下面
側開口部９ｂの縁部には、下方に向かってガイド壁１０
が延設されている。前記底部４には開口部９ａ，９ｂを
利用して熱交換器１１が装着されている。

【００１６】熱交換器１１は、吸熱フィン１２及び放熱
フィン１３と、両フィン１２，１３の間に配設される冷
却ユニット１４とから構成されている。

【００１７】前記吸熱フィン１２及び放熱フィン１３は
共に、銅合金等の熱伝導性に優れた材料で形成される。
吸熱フィン１２は前記底部４のガイド壁１０の内側に配
設され、各フィン部１２ａは下方に向かって突設されて
いる。放熱フィン１３は底部４の上面側に配設され、各
フィン部１３ａは上方に向かって突設されている。放熱
フィン１３の各フィン部１３ａは前記吸引口から吹出口
５に向かって並設され、スムーズな空気流れを形成可能
となっている。

【００１８】前記冷却ユニット１４は、金属板１５ａ，
１５ｂと、熱電素子であるペルチェ素子１６ａ，１６ｂ
とを交互に積層したもので、前記各フィン１２，１３に
対して２箇所ずつ、合計４箇所に設けられている。下方
に配設される金属板１５ａは吸熱フィン１２に面接触し
ている。

【００１９】前記ペルチェ素子１６ａ，１６ｂは平板状
に形成され、通電により下面から吸熱し、上面から放熱
するように配設されている。本実施形態では、ペルチェ
素子１６ａ，１６ｂには１２Ｖ仕様のものが使用されて
いる。このペルチェ素子１６ａ，１６ｂによれば、１２
Ｖの直流電圧を印加することにより、表裏面間に３０℃
の温度差を形成可能である。

【００２０】下方側のペルチェ素子１６ａは下方の金属
板１５ａと上方の金属板１５ｂの間に１枚挟持され、上
方側のペルチェ素子１６ｂは放熱フィン１３と上方の金
属板１５ｂの間に２枚挟持されている。つまり、下段側
のペルチェ素子１６ａに比べて上段側のペルチェ素子１
６ｂの吸熱量が大きくなるように配設されている。

【００２１】前記各ペルチェ素子１６ａ，１６ｂは、図
３に示すように、直列接続されており、両端にはダイオ
ード１７をブリッジ接続した整流回路と、この整流回路
によって得られた電圧を平滑化するコンデンサ１８とか
らなる直流電源１９から直流電圧が印加されるようにな
っている。この直流電源１９は、商用電源Ａを直接整流
して平滑化し、ペルチェ素子１７に印加するもので、前
述のように、ダイオード１７とコンデンサ１８のみから
なる簡単な構成の安価なものである。

【００２２】なお、前記ペルチェ素子１６ａ，１６ｂに
は２４Ｖ仕様のものを６個使用するようにしてもよい。

【００２３】次に、前記構成からなる電子冷却装置の動
作を説明する。

【００２４】図示しないスイッチを入れると、１００Ｖ
の商用電源Ａが直流電源１９で約１４１Ｖの直流電圧に
整流・平滑化される。この直流電圧は直列接続したペル
チェ素子１６ａ，１６ｂの両端に印加される。各ペルチ
ェ素子１６ａ，１６ｂは、１２個設けられているため、
１つ当たり約１２Ｖの直流電圧が印加される。これによ
り、ペルチェ素子１６ａ，１６ｂは、下面から約１０Ｗ
のエネルギーを吸収し、上面から約２０Ｗのエネルギー
（このうち、約１０Ｗは内部で発生するジュール熱に相
当する。）を放出する。

【００２５】この場合、上段側には２つのペルチェ素子
１６ｂが配設されているため、下段側の１つのペルチェ
素子１６ａから放出された約２０Ｗのエネルギーは上段
側の２つのペルチェ素子１６ｂで完全に吸熱される。し
たがって、下段側のペルチェ素子１６ａの冷却能力が抑
制されることはなく、金属板１５ａ及び吸熱フィン１２
を介して内部空間を効果的に冷却可能である。

【００２６】また、上段側の各ペルチェ素子１６ｂから
放出される熱は、放熱フィン１３を介して放熱される。
蓋体２内では放熱ファン７が回転し、吸引口６を介して
蓋体２内に外気を取り入れ、放熱フィン１３の各フィン
部１３ａの間を通過させた後、吹出口５から吹き出させ
る。これにより、放熱フィン１３での熱交換をスムーズ
に行うことが可能である。

【００２７】各ペルチェ素子１６ａ，１６ｂでは上下面
間に約３０℃の温度差を形成することができる。前述の
ように、上下２段に設けたので、外気温度に対して内部
温度を−６０℃とすることが可能である。例えば、外気
温度が３０℃であれば、吸熱フィン１２の表面温度を−
３０℃とすることが可能である。したがって、熱電素子
を利用したものであっても冷凍庫として使用することが
できる。

【００２８】図４に冷凍室及び冷蔵室を備えた電子冷却
装置の一例を示す。

【００２９】この電子冷却装置では、吸熱フィン１２の
下方側の空間が、例えば、ポリプロピレンからなる仕切
壁２１で、冷凍室２２と冷蔵室２３とに仕切られてい
る。また、蓋体２内に設けた放熱ファン７は、側方に配
設され、側面に形成した吸引口６から外気を吸引し、ガ
イド壁２４を介して放熱フィン１３の各フィン部１３ａ
の間を通過させ、反対側の側面に形成した吹出口５から
排気するようになっている。

【００３０】このように構成したことにより、前記冷凍
室２２は外気温度に対して−６０℃まで冷却された吸熱
フィン１２から直接吸熱されることにより、氷点下まで
冷却可能である。冷蔵室２３は、仕切壁２１を介して間
接的に冷却されるので、冷凍室２２と冷蔵室２３の容量
比、仕切壁２１の断熱性能等を調整することにより、冷
蔵室２３内の温度を冷蔵に適した所望の温度（例えば、
５℃）に設定することができる。

【００３１】なお、前記実施形態では、電子冷温装置の
一例として電子冷却装置について説明したが、前記蓋体
２を取り替えることにより電子加温装置とすることもで
きる。すなわち、冷却ユニット１４を上下反対方向に配
設することにより、外気から吸熱し、内部空間を加温す
るように構成することが可能である。この場合、２段に
配設したペルチェ素子１６ａ，１６ｂでは、放熱側すな
わち内部空間側のペルチェ素子１６ｂでの吸熱量が大き
くなるようにすればよい。これにより、ペルチェ素子１
６ａ，１６ｂによる吸熱及び放熱作用のみならず、内部
で発生するジュール熱をも有効利用して内部空間を効果
的に加温することができる。

【００３２】また、冷却ユニット１４を上下反対方向に
した加温ユニットを並設することにより、蓋体２に冷却
及び加温の両機能を設けるようにしてもよい。この場
合、加温には前記加温ユニットに代えてヒータを用いる
ようにしてもよい。

【００３３】さらに、直流電源１９を、図５に示すよう
に、トライアック２５及びそのコントローラ２６を備え
た構成としてもよい。なお、整流回路とコンデンサとの
間にはコイル２７が接続されている。これによれば、コ
ントローラ２６で、トライアック２５でオン状態となっ
たときの電圧上昇を滑らかにしてリップル成分を小さく
できる。この結果、ペルチェ素子に印加する電圧値を抑
制し、例えば、ペルチェ素子（ＤＣ１２Ｖ仕様）を６個
あるいは３個だけ直列接続した構成とすることも可能と
なる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る電子冷温装置によれば、直流電源により商用電源
を直接整流・平滑化して直流電圧を得るようにしたの
で、従来のような高価なスイッチング電源が不要とな
り、安価に製作できる。

【００３５】また、熱電素子を複数段に積層し、放熱側
に配設した熱電素子の吸熱量が大きくなるようにしたの
で、熱電素子の能力を最大限に発揮させて内部空間のよ
り効果的な冷却又は加温が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子冷温装置の一例である電子
冷却装置の断面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１の電気回路図である。

【図４】本発明に係る電子冷温装置の他の例である冷
凍室及び冷蔵室を備えた電子冷却装置の断面図である。

【図５】他の電気回路図である。

【符号の説明】

１６ａ，１６ｂペルチェ素子（熱電素子）１９直流電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源を整流して平滑化する直流電源
と、前記直流電源からの直流電圧を印加されて一方の面
から吸熱し、他方の面から放熱する熱電素子とを備え、
前記直流電源に熱電素子を複数個直列接続したことを特
徴とする電子冷温装置。
【請求項２】熱電素子を複数段に積層し、放熱側に配
設した熱電素子の吸熱量が大きくなるようにしたことを
特徴とする請求項１に記載の電子冷温装置。
【請求項３】前記熱電素子は、吸熱側に１つ、放熱側
に２つ配設されて冷却ユニットを構成することを特徴と
する請求項２に記載の電子冷温装置。