JP2632597B2 - 熱電アセンブリ、これを取付けた超断熱パネル、熱電アセンブリを超断熱パネルに結合する方法 - Google Patents
熱電アセンブリ、これを取付けた超断熱パネル、熱電アセンブリを超断熱パネルに結合する方法Info
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- F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、熱電装置、特に、熱電装置を備えた超断熱
パネルに関する。
パネルに関する。
背景技術 熱電装置の基本原理及び動作については、多年にわた
って研究されてきた。昨今の熱電装置は、通常、ペルチ
ェ効果を用いて作動する熱電対からなるアレイを備え
る。熱電装置は、機械式のヒートポンプ、冷蔵庫又は熱
エネルギーを伝達するのに用いられるその他の装置と同
様に、熱力学の法則に従う、基本的に小さなヒートポン
プである。原理上の相違は、より伝統的な機械式／流体
型加熱冷却部品に比べて、熱電装置は、固体電気部品
（熱電対）により機能する点にある。
って研究されてきた。昨今の熱電装置は、通常、ペルチ
ェ効果を用いて作動する熱電対からなるアレイを備え
る。熱電装置は、機械式のヒートポンプ、冷蔵庫又は熱
エネルギーを伝達するのに用いられるその他の装置と同
様に、熱力学の法則に従う、基本的に小さなヒートポン
プである。原理上の相違は、より伝統的な機械式／流体
型加熱冷却部品に比べて、熱電装置は、固体電気部品
（熱電対）により機能する点にある。
直流（DC）電力を、熱電対からなるアレイを備えた熱
電装置に印加すると、熱が、熱電対の低温側で吸収され
て、熱電対中を通り、熱電対の高温側で放熱される。ヒ
ートシンク（「ホットシンク」と呼ばれることもある）
は、熱電装置の高温側に取付けて、熱電対からの熱を周
囲に放熱するのを促進することが好ましい。同様に、ヒ
ートシンク（「コールドシンク」とも呼ばれる）を、熱
電装置の低温側に取付けて、周囲から熱を奪うのを促進
することもある。熱電装置は、熱電冷却器と呼ばれるこ
ともあるが、熱電装置はヒートポンプタイプであるの
で、冷却機及び加熱器のいずれとしても作用することが
できる。
電装置に印加すると、熱が、熱電対の低温側で吸収され
て、熱電対中を通り、熱電対の高温側で放熱される。ヒ
ートシンク（「ホットシンク」と呼ばれることもある）
は、熱電装置の高温側に取付けて、熱電対からの熱を周
囲に放熱するのを促進することが好ましい。同様に、ヒ
ートシンク（「コールドシンク」とも呼ばれる）を、熱
電装置の低温側に取付けて、周囲から熱を奪うのを促進
することもある。熱電装置は、熱電冷却器と呼ばれるこ
ともあるが、熱電装置はヒートポンプタイプであるの
で、冷却機及び加熱器のいずれとしても作用することが
できる。
選択された温度範囲内に維持されるようにした、多様
な容器や包囲構造体がある。この種の容器や包囲構造体
の例としては、これらに限定されるものではないが、ピ
クニック用の保冷箱（picnic cooler）、高感度の電子
部品を収容した匡体、臓器移植用容器がある。DC電圧で
作動する熱電装置を使用して、冷蔵庫或いは携帯型の保
冷箱内で所望の作動温度を維持することがよく知られて
いる。熱電冷却器を備えた容器の例が、温度制御型ピク
ニック用箱という名称のアメリカ合衆国特許第4726193
号に示されている。熱電装置により作動する冷却器の例
が、熱電冷蔵庫という名称のアメリカ合衆国特許第2837
899号と、熱電冷蔵庫という名称のアメリカ合衆国特許
第3177670号と、冷蔵庫−容器装置という名称のアメリ
カ合衆国特許第3280573号とに示されている。真空状態
で空気を遮断した多孔性構造体を備えた熱電半導体と、
Ｐ型及びＮ型熱電半導体を用いた熱電パネルという名称
のアメリカ合衆国特許第5168339号には、電子冷凍パネ
ルが開始されている。
な容器や包囲構造体がある。この種の容器や包囲構造体
の例としては、これらに限定されるものではないが、ピ
クニック用の保冷箱（picnic cooler）、高感度の電子
部品を収容した匡体、臓器移植用容器がある。DC電圧で
作動する熱電装置を使用して、冷蔵庫或いは携帯型の保
冷箱内で所望の作動温度を維持することがよく知られて
いる。熱電冷却器を備えた容器の例が、温度制御型ピク
ニック用箱という名称のアメリカ合衆国特許第4726193
号に示されている。熱電装置により作動する冷却器の例
が、熱電冷蔵庫という名称のアメリカ合衆国特許第2837
899号と、熱電冷蔵庫という名称のアメリカ合衆国特許
第3177670号と、冷蔵庫−容器装置という名称のアメリ
カ合衆国特許第3280573号とに示されている。真空状態
で空気を遮断した多孔性構造体を備えた熱電半導体と、
Ｐ型及びＮ型熱電半導体を用いた熱電パネルという名称
のアメリカ合衆国特許第5168339号には、電子冷凍パネ
ルが開始されている。
従来の冷蔵庫は、通常、フッ素化炭化水素（登録商標
FREON）又は他のタイプの炭化水素の上記圧縮サイクル
に基づく中央冷却システムを備えた断熱エンクロージャ
ーからなる。冷却システムは、通常、実際の熱負荷より
も冷却能力が大きく、このため、冷却システムは、二元
デューティサイクルで間欠的に働く、すなわち、オン又
はオフのいずれかとなる。この様な二元デューティサイ
クルのため、冷蔵庫は、圧縮機がオフである間は温度が
上昇し、圧縮器が動いている時は温度が下降するため、
温度変動が生じている。このため、通常の冷蔵庫内の温
度は、安定しておらず、上限と下限との間で反復する。
FREON）又は他のタイプの炭化水素の上記圧縮サイクル
に基づく中央冷却システムを備えた断熱エンクロージャ
ーからなる。冷却システムは、通常、実際の熱負荷より
も冷却能力が大きく、このため、冷却システムは、二元
デューティサイクルで間欠的に働く、すなわち、オン又
はオフのいずれかとなる。この様な二元デューティサイ
クルのため、冷蔵庫は、圧縮機がオフである間は温度が
上昇し、圧縮器が動いている時は温度が下降するため、
温度変動が生じている。このため、通常の冷蔵庫内の温
度は、安定しておらず、上限と下限との間で反復する。
現在市販されている冷却システムは、多くの場合、空
気と蒸発器間の界面を含むので、最良の冷却効率を得、
霜又は氷が蒸発器に形成されないようにするため、かな
り大きな空気流量を必要としている。この様な空気流量
は、冷蔵庫の内部を冷却するのに必要な気流速度を上回
っていることが多い。
気と蒸発器間の界面を含むので、最良の冷却効率を得、
霜又は氷が蒸発器に形成されないようにするため、かな
り大きな空気流量を必要としている。この様な空気流量
は、冷蔵庫の内部を冷却するのに必要な気流速度を上回
っていることが多い。
蒸気圧縮冷却システムは、多くの場合、作動流体とし
て登録商標FREONなどのCFC（クロロフルオロカーボン）
を用いている。環境に与えるCFCの悪影響がよく知られ
ており、この種のCFCの使用を禁止する国内及び国際規
則の双方が存在する。HCFC、HFCなどの他の炭化水素
は、それぞれ固有の限界があり、冷凍システムに用いる
には問題がある。
て登録商標FREONなどのCFC（クロロフルオロカーボン）
を用いている。環境に与えるCFCの悪影響がよく知られ
ており、この種のCFCの使用を禁止する国内及び国際規
則の双方が存在する。HCFC、HFCなどの他の炭化水素
は、それぞれ固有の限界があり、冷凍システムに用いる
には問題がある。
発明の開示 本発明によれば、上述した冷蔵庫内で選択された温度
を維持するのい用いる従来の熱電冷蔵庫にまつわる欠点
及び問題が、大幅に軽減され又は解消される。本発明
は、環境的に安全で、しかもエネルギー的にも効率的で
ある、効率的な、非フルオロカーボン冷却システムを提
供するものである。
を維持するのい用いる従来の熱電冷蔵庫にまつわる欠点
及び問題が、大幅に軽減され又は解消される。本発明
は、環境的に安全で、しかもエネルギー的にも効率的で
ある、効率的な、非フルオロカーボン冷却システムを提
供するものである。
熱電装置をこれに関連付けられた２個のヒートシンク
（ホットシンク及びコールドシンクと呼ばれることもあ
る）とともに備えた熱電アセンブリを有する超断熱パネ
ルが、冷蔵庫などの容器又は包囲構造体への取付け用と
して提供される。熱電装置とホットシンクとは、超断熱
パネルの一方の面に設けられるのが好ましい。コールド
シンクは、超断熱パネルの他方の面に設けるのが好まし
い。超断熱パネルの一方の面に設けた、熱電装置及びこ
れに取付けたホットシンク、ならびに超断熱パネルの他
方の面に設けたコールドシンクの間で、超断熱構造体内
に、コールドフィンガーを設ける。１本以上のくいを、
超断熱パネル内に設けて、コールドフィンガーを断熱パ
ネルの両面間に位置付けたまま、ホットシンクとコール
ドシンクとこれらに組合せた熱電装置と断熱パネルの外
面に取付けるのに用いることができる。
（ホットシンク及びコールドシンクと呼ばれることもあ
る）とともに備えた熱電アセンブリを有する超断熱パネ
ルが、冷蔵庫などの容器又は包囲構造体への取付け用と
して提供される。熱電装置とホットシンクとは、超断熱
パネルの一方の面に設けられるのが好ましい。コールド
シンクは、超断熱パネルの他方の面に設けるのが好まし
い。超断熱パネルの一方の面に設けた、熱電装置及びこ
れに取付けたホットシンク、ならびに超断熱パネルの他
方の面に設けたコールドシンクの間で、超断熱構造体内
に、コールドフィンガーを設ける。１本以上のくいを、
超断熱パネル内に設けて、コールドフィンガーを断熱パ
ネルの両面間に位置付けたまま、ホットシンクとコール
ドシンクとこれらに組合せた熱電装置と断熱パネルの外
面に取付けるのに用いることができる。
本発明の重要な技術的な効果は、超断熱パネルとこれ
に取付けた熱電アセンブリとが、広範囲な容器、箱及び
その他のタイプの包囲構造体を冷却するのい用いること
ができる点にある。
に取付けた熱電アセンブリとが、広範囲な容器、箱及び
その他のタイプの包囲構造体を冷却するのい用いること
ができる点にある。
本発明のさらに重要な技術的効果は、冷却システムを
包囲構造体に取付け、包囲構造体内から熱を取去るのに
必要な開口をなくし又はその数を著しく減らす点にあ
る。所望ならば、コールドフィンガーを、超断熱パネル
内に設けて、パネルに開口を形成することなく、パネル
を通じて熱伝達を行うことができるようにしてもよい。
包囲構造体に取付け、包囲構造体内から熱を取去るのに
必要な開口をなくし又はその数を著しく減らす点にあ
る。所望ならば、コールドフィンガーを、超断熱パネル
内に設けて、パネルに開口を形成することなく、パネル
を通じて熱伝達を行うことができるようにしてもよい。
図面の簡単な説明 本発明とその効果をより良く理解してもらうため、添
付図面を引用しながらの以下の記載を参照されたい。添
付図面において、 図１は、本発明による熱電アセンブリを備えた超断熱
パネルを有する冷蔵庫、すなわち包囲構造体の等角図で
ある。
付図面を引用しながらの以下の記載を参照されたい。添
付図面において、 図１は、本発明による熱電アセンブリを備えた超断熱
パネルを有する冷蔵庫、すなわち包囲構造体の等角図で
ある。
図２は、熱電アセンブリの一部を取去った、図１に示
した超断熱パネルの概略平面図である。
した超断熱パネルの概略平面図である。
図３は、図２の線３−３における箇所の拡大断面図で
ある。
ある。
発明を実施する形態 本発明の好ましくいくつかの実施例と、本発明による
特有な効果とは、添付図面の図１乃至３を参照すること
により一番適切に理解される。添付図面では、同一及び
対応する部品には、同一の符号を用いている。
特有な効果とは、添付図面の図１乃至３を参照すること
により一番適切に理解される。添付図面では、同一及び
対応する部品には、同一の符号を用いている。
図１に示すように、冷蔵庫又は包囲構造体20は、熱電
アセンブリ50を取付けた超断熱パネル30を備える。図示
の適宜上、熱電アセンブリ50を備えた超断熱パネル30
は、冷蔵庫20の上部22に取付けられるように図示してあ
る。所望ならば、熱電アセンブリ50を備えた超熱電パネ
ル30は、冷凍機20の側面、背面、扉部又は底部に取付け
てもよい。超断熱パネル30とこれに取付けた熱電アセン
ブリ50の位置は、冷蔵庫20の具体的な使用に応じて最適
な性能をもたらすように変えてよい。超断熱パネル30と
熱電アセンブリ50とは、電子装置用の匡体、薬品保存
庫、臓器移植用容器などの種々のエンクロージャーにも
用いることができる。本発明による、熱電アセンブリ付
きの超断熱パネルは、冷蔵庫或いは冷凍庫への使用に限
定されない。
アセンブリ50を取付けた超断熱パネル30を備える。図示
の適宜上、熱電アセンブリ50を備えた超断熱パネル30
は、冷蔵庫20の上部22に取付けられるように図示してあ
る。所望ならば、熱電アセンブリ50を備えた超熱電パネ
ル30は、冷凍機20の側面、背面、扉部又は底部に取付け
てもよい。超断熱パネル30とこれに取付けた熱電アセン
ブリ50の位置は、冷蔵庫20の具体的な使用に応じて最適
な性能をもたらすように変えてよい。超断熱パネル30と
熱電アセンブリ50とは、電子装置用の匡体、薬品保存
庫、臓器移植用容器などの種々のエンクロージャーにも
用いることができる。本発明による、熱電アセンブリ付
きの超断熱パネルは、冷蔵庫或いは冷凍庫への使用に限
定されない。
本願では、「超断熱パネル」という用語は、１インチ
（2.54cm）当りのＲ−値（熱エネルギーの伝達に対する
抵抗値）が約20（R20/inch）（20/2.54cm）よりも大で
ある、断熱材料を指すのに一般的に用いる。断熱性能
は、「Ｒ」値を用いて測定されることがしばしあり、こ
こではＲは、熱伝導抵抗であり、Ｒ−値が高いと、断熱
性能が良好であることを示す。Ｒ−値／インチ（Ｒ−値
/2.54cm）を用いて、種々の断熱材料の熱性能（thermal
performance）を比較する。たとえば、ガラス繊維は、
Ｒ−値／インチ（Ｒ−値/2.54cm）が約3.2hr−ft2−゜F
/BTU（0.56m2K/W）であり、発泡スチロールは、Ｒ−値
／インチ（Ｒ−値/2.54cm）が約5hr−ft2−゜F/BTU（0.
88m2K/W）である。
（2.54cm）当りのＲ−値（熱エネルギーの伝達に対する
抵抗値）が約20（R20/inch）（20/2.54cm）よりも大で
ある、断熱材料を指すのに一般的に用いる。断熱性能
は、「Ｒ」値を用いて測定されることがしばしあり、こ
こではＲは、熱伝導抵抗であり、Ｒ−値が高いと、断熱
性能が良好であることを示す。Ｒ−値／インチ（Ｒ−値
/2.54cm）を用いて、種々の断熱材料の熱性能（thermal
performance）を比較する。たとえば、ガラス繊維は、
Ｒ−値／インチ（Ｒ−値/2.54cm）が約3.2hr−ft2−゜F
/BTU（0.56m2K/W）であり、発泡スチロールは、Ｒ−値
／インチ（Ｒ−値/2.54cm）が約5hr−ft2−゜F/BTU（0.
88m2K/W）である。
種々の超断熱パネルに、本発明を満足いく形で使用で
きる。高いＲ−値を持つ、この種の超断熱パネルの例
は、高Ｒ超断熱パネルを製造する方法という名称のアメ
リカ合衆国特許第5090981号明細書と、高Ｒ超断熱パネ
ルという名称のアメリカ合衆国特許第5094899号とに示
されている。好ましい断熱パネルは、1992年12月23日に
出願された、出願係属中の明細書に記載されている。こ
れらの特許文献はすべて、実際上、引用としてそれらの
記載が本願明細書の一部をなす。この種の超断熱パネル
は、オハイオ州トレドに所在するオーエンス・コーニン
グ フアイバーグラス コーポレーシヨンから手に入
る。オーエンス・コーニング フアイバーグラス コー
ポレーシヨンは、この種の超断熱パネルに商標「AURA」
を用いている。超断熱パネルを用いて、冷蔵庫20の側
壁、底壁、扉部、及び／又は頂壁又はこれらの一部を形
成することができる。
きる。高いＲ−値を持つ、この種の超断熱パネルの例
は、高Ｒ超断熱パネルを製造する方法という名称のアメ
リカ合衆国特許第5090981号明細書と、高Ｒ超断熱パネ
ルという名称のアメリカ合衆国特許第5094899号とに示
されている。好ましい断熱パネルは、1992年12月23日に
出願された、出願係属中の明細書に記載されている。こ
れらの特許文献はすべて、実際上、引用としてそれらの
記載が本願明細書の一部をなす。この種の超断熱パネル
は、オハイオ州トレドに所在するオーエンス・コーニン
グ フアイバーグラス コーポレーシヨンから手に入
る。オーエンス・コーニング フアイバーグラス コー
ポレーシヨンは、この種の超断熱パネルに商標「AURA」
を用いている。超断熱パネルを用いて、冷蔵庫20の側
壁、底壁、扉部、及び／又は頂壁又はこれらの一部を形
成することができる。
超断熱パネル30は、図１及び図２では、全体が正方形
の形状のものとして図示してある。しかしながら、方
形、楕円形、円形その他の幾何学的形状をもつ超断熱パ
ネルであっても、本発明を満足がいく形で適用できる。
超断熱パネル30は、好ましくは、第１壁34と第２壁36と
を備えた袋状物の１例としての密封構造体32からなる。
種々の種類の充填材すなわち断熱材料38と、支持構造体
40とを、第１及び第２壁34及び36の間で密封構造体32に
設けることができる。密封構造体32は、通常、第１及び
第２壁34及び36の縁の周囲をシールして、真空が密封構
造体32内に維持されるようにする。応用例のいくつかと
しては、超断熱パネル30から密封構造体32は、10-4Torr
と10Torrの間の真空止まで真空引きされる。密封構造体
32は、好ましくは、気体を通さない材料で形成される。
の形状のものとして図示してある。しかしながら、方
形、楕円形、円形その他の幾何学的形状をもつ超断熱パ
ネルであっても、本発明を満足がいく形で適用できる。
超断熱パネル30は、好ましくは、第１壁34と第２壁36と
を備えた袋状物の１例としての密封構造体32からなる。
種々の種類の充填材すなわち断熱材料38と、支持構造体
40とを、第１及び第２壁34及び36の間で密封構造体32に
設けることができる。密封構造体32は、通常、第１及び
第２壁34及び36の縁の周囲をシールして、真空が密封構
造体32内に維持されるようにする。応用例のいくつかと
しては、超断熱パネル30から密封構造体32は、10-4Torr
と10Torrの間の真空止まで真空引きされる。密封構造体
32は、好ましくは、気体を通さない材料で形成される。
多数の材料を、絶縁又は充填材料38として使用するこ
とができる。アメリカ合衆国特許第5090981号及び50948
99号は、鉱物繊維ボードと、その隙間に入れた粒子状物
質とを用いて、充填材料38お支持構造体40の機能を果た
すことを示唆している。コンパクト真空断熱という名称
のアメリカ合衆国特許第5157883号は、充填材料38とし
て機能する球状ガラス又はセラミックビーズと、支持構
造体40として機能する連続した複数枚の金属板との使用
を示唆している。真空断熱パネルと真空断熱パネルを形
成する方法という名称のアメリカ合衆国特許第5252408
号は、粒子状木炭、活性カーボンブラツク、シリカゲル
その他適当な混合体からなる圧縮ブロツクを使用して、
充填材料38と支持構造体40の作用を果たすことが示唆さ
れている。冷蔵庫の匡体を断熱するための真空断熱シス
テムという名称のアメリカ合衆国特許第508235号は、微
孔性充填断熱材を備えた多数の密封隔室を有する真空断
熱パネルの使用を示唆している。これらここに述べた特
許はそれぞれ、それらの記載が、実際上引用として本願
明細書の一部をなすものである。
とができる。アメリカ合衆国特許第5090981号及び50948
99号は、鉱物繊維ボードと、その隙間に入れた粒子状物
質とを用いて、充填材料38お支持構造体40の機能を果た
すことを示唆している。コンパクト真空断熱という名称
のアメリカ合衆国特許第5157883号は、充填材料38とし
て機能する球状ガラス又はセラミックビーズと、支持構
造体40として機能する連続した複数枚の金属板との使用
を示唆している。真空断熱パネルと真空断熱パネルを形
成する方法という名称のアメリカ合衆国特許第5252408
号は、粒子状木炭、活性カーボンブラツク、シリカゲル
その他適当な混合体からなる圧縮ブロツクを使用して、
充填材料38と支持構造体40の作用を果たすことが示唆さ
れている。冷蔵庫の匡体を断熱するための真空断熱シス
テムという名称のアメリカ合衆国特許第508235号は、微
孔性充填断熱材を備えた多数の密封隔室を有する真空断
熱パネルの使用を示唆している。これらここに述べた特
許はそれぞれ、それらの記載が、実際上引用として本願
明細書の一部をなすものである。
図３を参照すると、超断熱パネル30の組立て中、ブロ
ツク80を、第１及び第２壁34及び36の間で密封構造体32
に入れる。ブロツク80は、好ましくは、熱伝導率が高
い、銅などの材料から形成される。後により詳しく述べ
るように、ブロツク80は、熱短絡（thermal short）と
して機能することにより、超断熱パネル30を通じて熱エ
ネルギーの伝達を可能にする。ブロツク80は、「コール
ドフィンガー」とも呼ばれる。
ツク80を、第１及び第２壁34及び36の間で密封構造体32
に入れる。ブロツク80は、好ましくは、熱伝導率が高
い、銅などの材料から形成される。後により詳しく述べ
るように、ブロツク80は、熱短絡（thermal short）と
して機能することにより、超断熱パネル30を通じて熱エ
ネルギーの伝達を可能にする。ブロツク80は、「コール
ドフィンガー」とも呼ばれる。
複数本のくいすなわちアンカー82を用いて、熱電アセ
ンブリ50を取付けることができ、第１及び第２壁34及び
36の間で密封構造体32内に、好ましくは設けられる。ね
じを形成した穴84を、各くい82両端に設けて、熱電アセ
ンブリ50を超断熱パネル30に取付ける機能の一部とす
る。気密シール（図示せず）を、各くい82の端部と、第
１及び第２壁34及び36の隣接部との間に、好ましくは形
成して、好ましい真空度を断熱パネル30内で維持するの
を助ける。
ンブリ50を取付けることができ、第１及び第２壁34及び
36の間で密封構造体32内に、好ましくは設けられる。ね
じを形成した穴84を、各くい82両端に設けて、熱電アセ
ンブリ50を超断熱パネル30に取付ける機能の一部とす
る。気密シール（図示せず）を、各くい82の端部と、第
１及び第２壁34及び36の隣接部との間に、好ましくは形
成して、好ましい真空度を断熱パネル30内で維持するの
を助ける。
適用例のいくつかとしては、超断熱パネル30は、好ま
しくは、第１及び第２壁32及び34にそれぞれ隣合うライ
ナー（liner）92及び94の間に設ける。ライナー92及び9
4は、ガラス繊維強化プラスチック又は他の適当な材料
から形成して、対象となる超断熱パネル30にとっての寸
法安定性と剛性とをっもたらすことができる。図１及び
３に示した本発明の実施例では、壁34とライナー94と
が、冷蔵庫20の外側となり、壁36とライナー92とが、８
冷蔵庫20の内側となる。
しくは、第１及び第２壁32及び34にそれぞれ隣合うライ
ナー（liner）92及び94の間に設ける。ライナー92及び9
4は、ガラス繊維強化プラスチック又は他の適当な材料
から形成して、対象となる超断熱パネル30にとっての寸
法安定性と剛性とをっもたらすことができる。図１及び
３に示した本発明の実施例では、壁34とライナー94と
が、冷蔵庫20の外側となり、壁36とライナー92とが、８
冷蔵庫20の内側となる。
熱電アセンブリ50は、第１ヒートシンク60と第２ヒー
トシンク70とを両側に儲けた熱電装置52を有する。熱電
装置52は、好ましくは、熱伝導性プレート56及び58の間
に設けた複数個の熱電対すなわち熱電素子54を備える。
適用例のいくつかでは、熱伝導性プレート56及び58は、
所望のセラミック及び／又は複合材料から形成すること
ができる。熱電素子54は、テルル化ビスマスなどの材料
から選択して、好ましい熱電特性をもつＰ−Ｎ結合から
なるアレイを構成することにより、熱電装置52がヒート
ポンプとして機能できるようにするとよい。
トシンク70とを両側に儲けた熱電装置52を有する。熱電
装置52は、好ましくは、熱伝導性プレート56及び58の間
に設けた複数個の熱電対すなわち熱電素子54を備える。
適用例のいくつかでは、熱伝導性プレート56及び58は、
所望のセラミック及び／又は複合材料から形成すること
ができる。熱電素子54は、テルル化ビスマスなどの材料
から選択して、好ましい熱電特性をもつＰ−Ｎ結合から
なるアレイを構成することにより、熱電装置52がヒート
ポンプとして機能できるようにするとよい。
熱電装置54は、好ましくは、電気的には直列に、熱的
には、並列に接続する。導線又は電力コード24（図１）
を設けて、たとえば12ボルトDC電源（図示せず）から電
力を供給する。電源は、バッテリ、DC発電機、AC/DCコ
ンバータ、その他適当なDC電力源とすることができる。
DC電力を熱電装置52に供給すると、熱が、プレート58で
表わした低温側で吸収され、熱電素子又は熱電対を通過
し、プレート56が高温側で放熱される。
には、並列に接続する。導線又は電力コード24（図１）
を設けて、たとえば12ボルトDC電源（図示せず）から電
力を供給する。電源は、バッテリ、DC発電機、AC/DCコ
ンバータ、その他適当なDC電力源とすることができる。
DC電力を熱電装置52に供給すると、熱が、プレート58で
表わした低温側で吸収され、熱電素子又は熱電対を通過
し、プレート56が高温側で放熱される。
熱電装置52の効率は、第１ヒートシンク60を高温側プ
レート56に取付けることにより著しく向上する。コール
ドフィンガー80を、断熱パネル30内に設けて、コールド
シンク70を低温側プレート58に熱的に接続する。種々の
接合技術と取付け方法とを用いて、第１ヒートシンク60
と熱電装置52とを断熱パネル30の壁34に固定することが
できる。同様に、種々の接合技術と取付け方法とを用い
て、第２ヒートシンク70を超断熱パネル30の壁36に取付
けることができる。適用例のいくつかでは、熱伝導性の
エポキシ化合物と接着剤とを用いて、熱電アセンブリ50
を超断熱パネル30に良好に結合することができる。他の
適用例では、熱伝導性グリース又はインジウム泊を用い
て、熱電アセンブリ50を超断熱パネル30に良好に結合で
きる。
レート56に取付けることにより著しく向上する。コール
ドフィンガー80を、断熱パネル30内に設けて、コールド
シンク70を低温側プレート58に熱的に接続する。種々の
接合技術と取付け方法とを用いて、第１ヒートシンク60
と熱電装置52とを断熱パネル30の壁34に固定することが
できる。同様に、種々の接合技術と取付け方法とを用い
て、第２ヒートシンク70を超断熱パネル30の壁36に取付
けることができる。適用例のいくつかでは、熱伝導性の
エポキシ化合物と接着剤とを用いて、熱電アセンブリ50
を超断熱パネル30に良好に結合することができる。他の
適用例では、熱伝導性グリース又はインジウム泊を用い
て、熱電アセンブリ50を超断熱パネル30に良好に結合で
きる。
ヒートシンク60及び70は、フィン型熱交換器として図
示してあり、アルミニウム又は銅などの適切な材料から
一体的に成形できる。ヒートシンク60及び70は、所望の
熱伝導性と強度特性とを持つ他の材料から製造すること
もできる。さらに、いぼ付フィン、穴あきフィンを溶接
して取付けたヒートシンクなどの他の熱交換器形状を、
図１及び３に示した一体成形ンヒートシンク60及び70の
代りに用いてもよい。
示してあり、アルミニウム又は銅などの適切な材料から
一体的に成形できる。ヒートシンク60及び70は、所望の
熱伝導性と強度特性とを持つ他の材料から製造すること
もできる。さらに、いぼ付フィン、穴あきフィンを溶接
して取付けたヒートシンクなどの他の熱交換器形状を、
図１及び３に示した一体成形ンヒートシンク60及び70の
代りに用いてもよい。
図２及び３に明確に示すように、本発明の１実施例で
は、複数個のボルト86をそれぞれくい82と噛み合わせた
超断熱パネル30に、熱電アセンブリ50を取付けてある。
くい82は、熱エネルギーの伝達に対して抵抗が高い材料
から形成するのが好ましい。各々のくい82の両端は、各
第１及び第２壁36の隣接部と接合するのが好ましい。こ
の様な接合は、密封構造体32内で真空を維持できるシー
ル（図示せず）を形成するのが好ましい。本発明を理解
しやすくするため、ヒートシンク60が、図２では省略さ
れている。
は、複数個のボルト86をそれぞれくい82と噛み合わせた
超断熱パネル30に、熱電アセンブリ50を取付けてある。
くい82は、熱エネルギーの伝達に対して抵抗が高い材料
から形成するのが好ましい。各々のくい82の両端は、各
第１及び第２壁36の隣接部と接合するのが好ましい。こ
の様な接合は、密封構造体32内で真空を維持できるシー
ル（図示せず）を形成するのが好ましい。本発明を理解
しやすくするため、ヒートシンク60が、図２では省略さ
れている。
複数個の穴88が、相方となるくい82とそのねじ形成穴
84の位置に対応するように、各壁34及び36に形成され
る。穴88とねじ形成穴84とを互いに整合することによ
り、ボルト86を使って超断熱パネル30に熱電アセンブリ
50を接合できる。ボルト86を、壁34及び36に形成した穴
88を貫通させるこにより、コールドフィンガー80を超断
熱パネルの両面間に挟み込んだまま、ヒートシンク60と
熱電装置52とを超断熱パネル30の一方の側面に、第２ヒ
ートシンク70を超断熱パネル30の他方の側面に固定でき
る。
84の位置に対応するように、各壁34及び36に形成され
る。穴88とねじ形成穴84とを互いに整合することによ
り、ボルト86を使って超断熱パネル30に熱電アセンブリ
50を接合できる。ボルト86を、壁34及び36に形成した穴
88を貫通させるこにより、コールドフィンガー80を超断
熱パネルの両面間に挟み込んだまま、ヒートシンク60と
熱電装置52とを超断熱パネル30の一方の側面に、第２ヒ
ートシンク70を超断熱パネル30の他方の側面に固定でき
る。
DC電力を、熱電装置52に供給すると、熱エネルギー
は、冷蔵庫20の内部から、ヒートシンク70とコールドフ
ィンガー80とを通じて、熱伝導性プレート58に流れる。
熱伝導プレート58の熱エネルギーは、熱電素子54により
熱伝導プレート56に伝達され、ヒートシンク60により冷
蔵庫20の外部に放熱拡散される。所望ならば、プロペラ
及び／又は羽根車（図示せず）を備えた電動機（図示せ
ず）などの空気循環機構を、ヒートシンク60及び／又は
ヒートシンク70に近接して設けることにより、空気の循
環と、冷蔵庫20の内部から冷蔵庫20の外部への熱電アセ
ンブリ50を通じての熱エネルギーの伝達とを助長しても
よい。「温度制御型ピクニックボックス（picnic bo
x）」という名称のアメリカ合衆国特許第4726193号に
は、熱電装置を使用した空気循環機構のいくつかの例が
示されてあり、この特許明細書は、実際上引用として本
願明細書の一部をなすものである。
は、冷蔵庫20の内部から、ヒートシンク70とコールドフ
ィンガー80とを通じて、熱伝導性プレート58に流れる。
熱伝導プレート58の熱エネルギーは、熱電素子54により
熱伝導プレート56に伝達され、ヒートシンク60により冷
蔵庫20の外部に放熱拡散される。所望ならば、プロペラ
及び／又は羽根車（図示せず）を備えた電動機（図示せ
ず）などの空気循環機構を、ヒートシンク60及び／又は
ヒートシンク70に近接して設けることにより、空気の循
環と、冷蔵庫20の内部から冷蔵庫20の外部への熱電アセ
ンブリ50を通じての熱エネルギーの伝達とを助長しても
よい。「温度制御型ピクニックボックス（picnic bo
x）」という名称のアメリカ合衆国特許第4726193号に
は、熱電装置を使用した空気循環機構のいくつかの例が
示されてあり、この特許明細書は、実際上引用として本
願明細書の一部をなすものである。
熱電アセンブリ50は、ボルト86とくい82の代用とし
て、種々の接着剤、溶接法及び／又はクランプを用いる
ことにより、超断熱パネル30の外部に取付けることがで
きる。熱電アセンブリ50を断熱パネル30に取付けるにあ
たり重要なことは、熱電装置52の熱伝導性プレート58
と、コールドフィンガー80とが、壁34の両側で互いに隣
接して配置されるようにすることである。同様に、ヒー
トシンク70とコールドフィンガー80とは、壁36の両側で
互いに隣接して配置されるのが好ましい。この様な関係
が、熱電装置52、コールドフィンガー80ならびにヒート
シンク60及び70の間に維持される限り、種々の取付け方
法を良好に用いることができる。
て、種々の接着剤、溶接法及び／又はクランプを用いる
ことにより、超断熱パネル30の外部に取付けることがで
きる。熱電アセンブリ50を断熱パネル30に取付けるにあ
たり重要なことは、熱電装置52の熱伝導性プレート58
と、コールドフィンガー80とが、壁34の両側で互いに隣
接して配置されるようにすることである。同様に、ヒー
トシンク70とコールドフィンガー80とは、壁36の両側で
互いに隣接して配置されるのが好ましい。この様な関係
が、熱電装置52、コールドフィンガー80ならびにヒート
シンク60及び70の間に維持される限り、種々の取付け方
法を良好に用いることができる。
本発明及びその特有の効果について詳細に述べたが、
種々の変更と置き換えと交換とが、次の請求の範囲に記
載した発明の精神及び範囲から逸脱することなく行うこ
とができることを理解されるべきである。
種々の変更と置き換えと交換とが、次の請求の範囲に記
載した発明の精神及び範囲から逸脱することなく行うこ
とができることを理解されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリスカオロ、ランス アメリカ合衆国、テキサス 75231、ダ ラス、ローヤル レーン ＃408 9910 (72)発明者 マクグラス、ラルフ ディー. アメリカ合衆国、オハイオ 43023、グ ランヴィル、デンビ ドライブ 11 (72)発明者 アーク、バリイ ジェイ. アメリカ合衆国、オハイオ 43606、ト レド、ブルークサイド ロード 3704 (56)参考文献 特開 昭61−501941（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−502431（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−503701（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−124671（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−29577（ＪＰ，Ａ) 西独国特許公開3503281（ＤＥ，Ａ)
Claims (20)
- 【請求項１】第１壁と第２壁とを備えた袋状物で一部が
形成され、 熱電装置であって、第１ヒートシンクが熱電装置の一方
の側に設けられ、熱電装置の他方の側が袋状物の第１壁
１の外面と接したものと、 第２壁の外面と接する第２ヒートシンクと、 第１壁と第２壁との間で袋状物内に設けられたコールド
フィンガーであって、熱エネルギーを第２ヒートシンク
から熱電装置に伝達するのに用いられるものとからな
る、包囲構造体内の温度を制御するために、熱電アセン
ブリを取付けた超断熱パネル。 - 【請求項２】請求項１の記載において、 複数本のくいであって、熱エネルギーの伝達に対して抵
抗が大きい材料から形成され、前記第１壁と前記第２壁
との間で前記袋状物内に設けられるものと、 前記各々のヒートシンクから突出する複数本のボルトで
あって、相方となるくいに設けた穴と噛み合って、前記
第１ヒートシンクと第２ヒートシンクとを前記断熱パネ
ルに取付けるのに用いられるものとからなる超断熱パネ
ル。 - 【請求項３】請求項１の記載において、鉱物繊維ボード
とガラスビースと微孔性充填材料からなる群から選ばれ
た断熱材料で、充填された真空パネルを備える超断熱パ
ネル。 - 【請求項４】請求項１の記載において、前記包囲構造体
は、冷蔵庫からなる超断熱パネル。 - 【請求項５】請求項１の記載において、前記包囲構造体
は、前記超断熱パネルを上部に取付けた冷蔵庫からなる
超断熱パネル。 - 【請求項６】請求項１の記載において、約20（R20/イン
チ）（R20/2.54cm）よりも大である１インチ（2.54cm）
当たりのＲ−値をもつ超断熱パネル。 - 【請求項７】請求項１の記載において、前記袋状物が、
気体を透過しない材料から形成され、袋状物内に真空が
密封される超断熱パネル。 - 【請求項８】請求項１の記載において、前記袋状物内
に、10-4Torrと10Torrの間の真空が密封され、鉱物繊維
ボードが、前記第１壁と第２壁との間に設けられる、超
断熱パネル。 - 【請求項９】請求項１の記載において、前記熱電装置
は、エポキシ化合物により前記第１壁に取付けられ、前
記第２ヒートシンクは、エポキシ化合物により前記第２
壁に取付けられる、超断熱パネル。 - 【請求項１０】第１壁と第２壁とを備えた袋状物により
一部が形成され、 熱電装置であって、第１ヒートシンクが熱電装置の一方
の面に設けられ、熱電装置の他方の面が袋状物の第１壁
の外面と接するものと、 第２壁の外面と接する第２ヒートシンクと、 第１壁と第２壁との間で袋状物内に設けられたコールド
フィンガーであって、熱エネルギーを第２ヒートシンク
から熱電装置に伝達するのに用いられるものとからな
る、包囲構造体内の温度を制御するために、超断熱パネ
ルに取付けた熱電アセンブリ。 - 【請求項１１】請求項10の記載において、複数本のくい
であって、非熱伝導性の材料から形成され、前記第１壁
と前記第２壁との間で前記袋状物内に設けられるもの
と、 前記それぞれのヒートシンクから突出する複数本のボル
トであって、相方となるくいに形成した穴と噛み合うこ
とにより、第１ヒートシンクと第２ヒートシンクとを断
熱パネルに取付けるのに用いられるものとからなる、熱
電アセンブリ。 - 【請求項１２】請求項10の記載において、断熱パネル
は、鉱物繊維ボードとガラスビースと微孔性充填材料か
らなる群から選ばれた断熱材料で、充填された真空パネ
ルからなる熱電アセンブリ。 - 【請求項１３】請求項10の記載において、前記第１壁に
隣接して設けた第１ライナーと、前記第２壁に隣接して
設けた第２ライナーとを備える、熱電アセンブリ。 - 【請求項１４】請求項10の記載において、前記包囲構造
体は、超断熱パネルを上部に取付けた冷蔵庫からなる、
熱電アセンブリ。 - 【請求項１５】請求項10の記載において、前記超断熱パ
ネルは、約20よりも大である１インチ（2.54cm）当たり
のＲ−値（R20/インチ）（R20/2.54cm）を持つ、熱電ア
センブリ。 - 【請求項１６】請求項10の記載において、前記袋状物
が、気体を透過しない材料から形成され、真空が袋状物
内に密封される、熱電アセンブリ。 - 【請求項１７】請求項10の記載において、10-4Torrと10
Torrの間の真空が前記袋状物内に密封され、鉱物繊維ボ
ードが、前記第１壁と第２壁との間に設けられる、熱電
アセンブリ。 - 【請求項１８】第１壁と第２壁とを備えた気密袋状物か
ら超断熱パネルを形成する工程と、 第１壁と第２壁との間で袋状物内にコールドフィンガー
を設ける工程と、 第１ヒートシンクを、コールドフィンガーとは反対側で
熱電装置に取付けたまま、コールドフィンガーに隣接す
る第１壁の外面に熱電装置を取付ける工程とからなる、
熱電アセンブリを超断熱パネルに結合する方法。 - 【請求項１９】請求項18の記載において、前記第１壁と
第２壁との間で前記超断熱パネル内に複数本のくいを設
ける工程と、 複数本のボルトを、前記第１ヒートシンクと前記第２ヒ
ートシンクとを貫通させることにより、相方となるくい
に設けたねじ形成穴と噛み合わせることにより、前記熱
電アセンブリを超断熱パネルに結合する工程とからなる
方法。 - 【請求項２０】請求項18の記載において、前記第１壁を
前記熱電装置とコールドフィンガーとの間に位置付け、
前記第１ヒートシンクがコールドフィンガーとは反対側
で熱電装置から突出するように、コールドフィンガーに
隣接して熱電装置を位置付ける工程と、 前記第２壁を前記第２ヒートシンクとコールドフィンガ
ーとの間に設けたまま、第２熱交換器をコールドフィン
ガーに隣接して取付ける工程とからなる方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/180,456 US5398510A (en) | 1994-01-12 | 1994-01-12 | Superinsulation panel with thermoelectric device and method |
| US180,456 | 1994-01-12 | ||
| US08/180,456 | 1994-01-12 | ||
| PCT/US1995/000419 WO1995019532A1 (en) | 1994-01-12 | 1995-01-11 | Superinsulation panel with thermoelectric device and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08503064A JPH08503064A (ja) | 1996-04-02 |
| JP2632597B2 true JP2632597B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=22660536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7519114A Expired - Lifetime JP2632597B2 (ja) | 1994-01-12 | 1995-01-11 | 熱電アセンブリ、これを取付けた超断熱パネル、熱電アセンブリを超断熱パネルに結合する方法 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5398510A (ja) |
| EP (1) | EP0687352A1 (ja) |
| JP (1) | JP2632597B2 (ja) |
| CN (1) | CN1122159A (ja) |
| AU (1) | AU1678695A (ja) |
| BR (1) | BR9505820A (ja) |
| CA (1) | CA2156865A1 (ja) |
| CZ (1) | CZ207395A3 (ja) |
| HU (1) | HUT73311A (ja) |
| MX (1) | MXPA95003792A (ja) |
| PL (1) | PL310444A1 (ja) |
| WO (1) | WO1995019532A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5725294A (en) * | 1995-03-30 | 1998-03-10 | General Electric Company | Antisweat refrigerator cabinet |
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| KR101738787B1 (ko) | 2015-12-15 | 2017-06-08 | 엘지전자 주식회사 | 진공단열체, 저장고, 차량용 저장고, 및 차량 |
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| KR102467404B1 (ko) * | 2017-03-21 | 2022-11-16 | 엘지전자 주식회사 | 냉장고 |
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