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JPH0642852A - 熱電半導体素子を利用した熱電式冷蔵／温蔵兼用装置 - Google Patents

熱電半導体素子を利用した熱電式冷蔵／温蔵兼用装置

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Publication number
JPH0642852A
JPH0642852A JP4014169A JP1416992A JPH0642852A JP H0642852 A JPH0642852 A JP H0642852A JP 4014169 A JP4014169 A JP 4014169A JP 1416992 A JP1416992 A JP 1416992A JP H0642852 A JPH0642852 A JP H0642852A
Authority
JP
Japan
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heat
chamber
thermoelectric
storage
air circulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4014169A
Other languages
English (en)
Inventor
Jae-Dong Shin
載東 沈
Dohin Gen
道彬 玄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Original Assignee
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST filed Critical Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Publication of JPH0642852A publication Critical patent/JPH0642852A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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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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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】吸排熱構造を、改良し性能を著しく向上させ、
使用電源も外部電源は勿論内蔵バッテリも使用可能な実
用性に富む熱電式冷蔵／温蔵兼用装置を提供する。 【構成】内壁体１４、貯蔵室１６と内部空気循環室２
８、放熱室２９、断熱層１５及び外壁体１３とからなる
本体と貯蔵室１６の開閉用断熱性蓋２と貯蔵室１６の吸
熱冷却及び放熱加熱する熱電モジュール２２と内部空気
循環室２８と放熱室２９にそれぞれ配置の送風羽根２
０，２５を同一軸に固着し放熱室２９内に設置のファン
モータ２４と、内部空気循環室２８と放熱室２９との間
に吸熱フィン１９／熱伝導ブロック２１／熱電モジュー
ル２２／放熱器２３の順に密着してなる熱交換部１９〜
２３と、熱電モジュール２２の過熱防止と貯蔵室１６の
温度制御回路と電源スイッチ、冷／温切り替スイッチ及
び動作ランプを含む操作パネルと外部電源断電時、装置
の作動用の内蔵のバッテリから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱電半導体素子のペルチ
エル（Peltier）効果を利用して貯蔵物の保冷又は保温
に使用できる熱電式冷蔵／温蔵兼用装置の構造と作動方
式の改良に関し、特に複数個の熱電素子からなる熱電モ
ジュールに直流電流を流せば、貯蔵室の内部が冷却又は
加熱され、貯蔵物を希望する温度に維持する一種の固体
回路式電子冷熱装置に関する。
【０００２】上述のように、冷却及び加熱方式は電子の
エネルギー吸収と放出作用によるもので、既存のガス圧
縮式冷却方式とは異なり冷媒ガス、圧縮機、ガス配管等
が不要であるので構造が簡単で、小形軽量で、一つの装
置で加熱と冷却が可能である長点を有する。
【０００３】
【従来の技術】従来、このような熱電式冷却装置として
は米国特許４，１４３，７１１（１９７９）、４，３５
０，０１６（１９８２）及び４，４０７，１３３（１９
８３）等で見るように薬品又は食品の保存又は輸送搬用
として数種の特許を提案している。
【０００４】しかしながら、これらの発明においては熱
交換方式又は熱交換部の構造が不適で実用的用途に使用
するのに冷却効率面で問題があった。又、これらの発明
においては利用電源として内蔵バッテリ、又は外部の直
流電源を採用しているが前者の場合にはバッテリ交換又
は再充電が装置の停止時に行なわれ、後者の場合には外
部電源からの分離時に装置が停止し、熱交換部を通じた
熱の流入又は放出により貯蔵室の温度が急激に変化する
欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等はこのよう
な欠点を補完するために熱交換部の構造を改良し、使用
電源は内蔵バッテリと外部電源の兼用により家庭用、野
外用、自動車用等の冷蔵庫又は温蔵庫として使用可能な
冷蔵／温蔵装置を改発し特許出願（韓国特許出願番号：
１９９１年第１２１０１号）した。上記の第１２１０１
号特許出願書には貯蔵室の内壁を熱伝導性金属薄板でラ
イニングし吸熱板（加熱の場合には放熱板）の役割をす
るようにした。
【０００６】この場合、貯蔵室内部においての熱伝達は
自然対流に依存するので熱伝達抵抗が大きいため、熱交
換速度が緩慢で装置の効率が低下する短点がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】最近本発明者等は更に既
出願の第１２１０１号特許の改良として強制対流による
熱伝達方式を採用し、放熱器の構造を改良することによ
り従来の発明に比べて顕しい性能の向上を確認した。
【０００８】本発明の、熱電式冷蔵／温蔵兼用装置は、
内壁体１４により限定される貯蔵室１６と、内部空気循
環室２８及び放熱室２９と、上記貯蔵室１６の保温のた
めの断熱層１５と、上記断熱層１５を囲む外壁体１３と
からなる本体１と、上記貯蔵室を開閉する断熱性蓋２
と、上記貯蔵室１６の吸熱冷却及び放熱加熱する少くと
も１個以上の熱電モジュール２２と、上記貯蔵室１６の
内部空気環流と放熱室２９の外部空気の環流による排熱
のために上記内部空気循環室２８と上記放熱室２９にそ
れぞれ配置した送風羽根２０、２５を同一軸に固着し、
放熱室２９内に設置したファンモータ２４と、上記貯蔵
室１６内部と外部間の熱交換のために上記内部空気循環
室２８と上記放熱室２９との間に熱伝達のために吸熱フ
ィン１９／熱伝導ブロック２１／熱電モジュール２２／
放熱器２３の順に密着してなる熱交換部１９〜２３と、
上記熱電モジュール２２の過熱防止と貯蔵室１６の温度
制御のための温度制御回路と、電源スイッチ８、冷蔵／
温蔵切り替えスイッチ９及び動作ランプ７を含む操作パ
ネルと外部電源の断電時、装置の作動のための内蔵のバ
ッテリ４０とから構成される。
【０００９】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の内容と技
術的特徴を説明する。図１は本発明の冷蔵／温蔵兼用装
置の外観図である。外観の構成は貯蔵室の本体１、蓋
２、蓋開閉用固定掛け金４、両面持ち上げ金具３、コネ
クタ線受納室５、バッテリ収納室６、動作ランプ７、冷
蔵／温蔵（ＣＯＯＬ／ＨＥＡＴ）切り替えスイッチ９、
電源（ＯＮ／ＯＦＦ）スイッチ８、空気吸込口１０、空
気排出口１１、電源ソケット１２からなる。本発明の装
置の外観は必ずしも図１に限定されるものではなく、各
部の構成と位置は実用的用途に従って変更が可能であ
る。
【００１０】図２は貯蔵室及び熱交換部の内部構造図で
あり、貯蔵室１６、内部空気循環室２８、吸熱フィン１
９−熱伝導ブロック２１−熱伝モジュール２２−放熱フ
ィン２３からなる熱交換部及び放熱室２９から構成され
る。
【００１１】貯蔵室の外壁体１３と内壁体１４は機械的
強度と内衝撃性を有する材料であり、断熱性のABSプラ
スチックのような材料が好ましい。外壁体１３と内壁体
１４との間隙には外部との熱の出入を防止するために断
熱性の優れた充填材をつめて断熱層１５を形成する。
【００１２】このような断熱充填材として発泡ポリウレ
タンを使用したら良好な効果を得る。内部空気循環室２
８は内部空気吸込口１８と排出口１７を有する格子板に
より貯蔵室と分離され、内部空気循環室内には吸熱フィ
ン１９と内部空気環流用送風羽根２０が設置されてい
る。内部空気環流のための空気環流用送風羽根２０は電
動機の発生熱による冷却負荷の増加を防止するために放
熱室２９に設置したファンモータ２４により作動する。
吸熱フィンの下部にはアルミニウムのように熱伝導性の
良い金属材熱伝導ブロック２１が密着しており、熱電モ
ジュール２２は熱伝導ブロック２１と放熱フィン２３と
の間に密着されている。放熱室２９は断熱層を境界と
し、内部空気循環室２８の外側に設置され、空気排出口
２６、空気吸込口２７、外部空気環流用送風羽根２５、
ファンモータ２４及び放熱フィン２３から構成される。
【００１３】本発明に使用する熱電モジュールの種類、
寸法、吸熱フィン又は放熱フィンの仕様等は貯蔵室の内
容積、断熱状態、貯蔵物の熱容量、希望温度等の設計条
件に従って適切に設定すべきである。従って、図２は、
本発明の構造に対する一例に過ぎないもので熱電モジュ
ール又は吸熱フィン又は放熱フィンの個数を２個と限定
するものではない。しかしながら、２個の熱電モジュー
ルを使用する場合には吸熱フィン、熱伝導ブロック放熱
フィンからなる熱交換部を図２のようにそれぞれ独立に
分離して配設し、内部及び外部空気環流用送風羽根をそ
の間に設置し、吸入した空気を両方に分散させることに
より吸熱効果と放熱効果を増大したことも本発明の技術
的特徴の一つである。
【００１４】図３は装置内部の側断面図を示し、熱交換
部を含む空気循環室は貯蔵室の有効内容積の増大のため
に装置の下部側壁に設置した。放熱室２９の上方の空間
３２は余裕の空間であるので装置の作動に必要なコネク
ター線又はバッテリ等の収納室として活用される。
【００１５】図４は熱交換部の断面図であり、各部の構
造と取り付け方法を示す。吸熱フィン１９と熱伝導ブロ
ック２１は吸熱フィン固定ボルト３３で結合し、放熱フ
ィン２３は放熱フィン固定ボルト３４により装置の本体
と結合する。このために熱伝導ブロックとボルトホール
ベイス３５にはボルト締結用雌ネジ孔が加工されてい
る。熱電モジュール２２は熱伝導ブロック２１と放熱フ
ィン２３との間に密着性良く挿入する。熱伝導ブロック
２１と熱電モジュール２２の厚さＬは断熱層の厚さＬ’
より若干厚くし、放熱フィンと外壁体との間に伸縮性を
有する断熱ガスケット３１を挟んで放熱フィン固定ボル
ト３４を締め付けて熱伝導ブロック２１、熱電モジュー
ル２２及び放熱フィン２３との密着性を確保する。熱伝
導ブロック２１と外壁体１３との間の空間３６には断熱
材を充填したら良いが、空気の熱伝導が充分に小さいの
で小空間をそのまま残してもかまわない。
【００１６】断熱性材料で充填する場合には図５のよう
に予じめ熱交換部を装着した後、ポリウレタンの発泡に
より断熱層の空間に埋め込む方法も好ましい。本発明の
動作原理を説明する。例えば冷却の場合、熱電モジュー
ル２２に直流電流を流せば、熱伝導ブロック２１と接触
している熱電モジュール２２の上段で吸熱が生じ冷却さ
れ、吸収した熱は熱電モジュール２２を通じて放熱器２
３に伝達されて排出口２６を通じて外部に排熱される。
従って、貯蔵室１６内部の熱は吸熱フィン１９→熱伝導
ブロック２１→熱電モジュール２２→放熱器２３の経路
をたどり連続的に除かれ、貯蔵室の貯蔵温度まで冷却し
た後、断熱層１５を貫通して外部から侵入する熱量と熱
電モジュールによる吸熱量がバランスをとるように動作
する。又、通電と同時にファンモータ２４の動作により
貯蔵室内部と外部の空気は図２の→方向に環流するので
貯蔵室１６内部では吸熱効果が増大され、放熱室２９で
は排熱効果が増大されて冷却効率が増大する。冷蔵／温
蔵切り替えスイッチ９により直流電流の方向を冷却の場
合と反対にしたら、吸熱フィン１９と接触している熱電
モジュール２２の上段で放熱が生じ、放熱された熱が冷
却の場合とは反対の経路をたどり移動するので貯蔵室の
温度は上昇する。
【００１７】このように貯蔵室の冷蔵／温蔵の選択を直
流電気の極性を選択する冷蔵／温蔵（ＣＯＯＬ／ＨＥＡ
Ｔ）切り替えスイッチ９により行なうことができる。図
６は装置の作動のための操作パネルを示し、図７は動作
回路の一例を示す。操作パネル３７には電源スイッチ
８、冷蔵／温蔵切り替えスイッチ９、動作ランプ７等を
設けている。
【００１８】本発明の冷蔵／温蔵装置の動作には自動車
用バッテリ又は家庭用電源等の外部電源を使用すること
ができ、内蔵のバッテリ４０も使用できるように設計し
ている。外部電源の使用の際、コネクタ線３８を装置の
プラグ３９と外部電源とに連結した状態で電源スイッチ
８をＯＮしたら装置の動作と同時に内蔵バッテリ４０が
充電され、動作中、外部電源が断電したら、内蔵バッテ
リ４０により装置の動作を続ける。ＯＦＦしたら装置の
動作は停止するが、内蔵バッテリ４０は充電を続ける。
外部電源から分離された状態では電源スイッチ８８のＯ
Ｎ操作だけで内蔵バッテリにより動作を続ける。又、冷
蔵／温蔵切り替えスイッチ９をＨＥＡＴ位置にセットし
たら貯蔵室は加熱され、ＣＯＯＬ位置にセットしたら冷
却される。
【００１９】外部電源と内蔵バッテリは使用する熱電モ
ジュールの仕様により選択する。即ち、本発明の装置を
１２ボルト自動車用電源を使用するように製作する場合
には内蔵バッテリとＡＣ／ＤＣ変換機もＤＣ１２ボルト
用とする。
【００２０】一方、冷蔵／温蔵切り替えスイッチをＨＥ
ＡＴ位置で使用する場合には吸熱フィン１９と接触して
いる熱電モジュール２２の上段で発熱が生ずるので過熱
防止のための温度制御回路の構成が必要である。このた
めにサーミスタ（図示しない）を熱伝導ブロック２１又
は吸熱フィン１９に取り付け、使用温度の上限以上に上
昇しないように温度制御して熱電モジュール自体の過熱
を防止する。貯蔵室の内部温度の制御は別個のサーミス
タを貯蔵室内部の適当な位置に取り付けて制御する。
【００２１】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の装置は貯
蔵室内部の伝熱方式として強制環流方式を採用して吸熱
及び放熱構造を改良することにより従来の発明に比べて
その性能を顕しく向上させ、しかも使用電源も家庭用電
源、直流電源等の外部電源は勿論、内蔵バッテリによる
動作も可能であるので家庭用、自動車用、医療用、研究
室用、野外用冷蔵庫又は温蔵庫として使用できるので実
用性を顕しく向上したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による冷蔵／温蔵兼用装置の外観図。
【図２】 図１の（1-1）方向から見た内部構造図。
【図３】 図２の（2-2）方向から見た内部構造図。
【図４】 本発明による熱交換部の第１実施例の構成
図。
【図５】 熱交換部の第２実施例の構成図。
【図６】 操作パネルを示す図。
【図７】 電源操作回路図。
【符号の説明】
１・・・本体 ２・・・断熱性蓋 ７・・・動作ランプ ８・・・電源スイッチ ９・・・冷蔵／温蔵切り替えスイッチ １３・・・外壁体 １４・・・内壁体 １５・・・断熱層 １６・・・貯蔵室 １９・・・吸熱フィン ２０、２５・・・送風羽根 ２１・・・熱伝導ブロック ２２・・・熱電モジュール ２３・・・放熱器 ２４・・・ファンモータ ２８・・・内部空気循環室 ２９・・・放熱室 ４０・・・バッテリ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内壁体（１４）により限定される貯蔵室
    （１６）と、 内部空気循環室（２８）及び放熱室（２９）と、上記貯
    蔵室（１６）の保温のための断熱層（１５）と、上記断
    熱層（１５）を囲む外壁体（１３）とからなる本体
    （１）と、 上記貯蔵室を開閉する断熱性蓋（２）と、 上記貯蔵室（１６）の吸熱冷却及び放熱加熱する少くと
    も１個以上の熱電モジュール（２２）と、 上記貯蔵室（１６）の内部空気環流と放熱室（２９）の
    外部空気の環流による排熱のために上記内部空気循環室
    （２８）と上記放熱室（２９）にそれぞれ配置した送風
    羽根（２０、２５）を同一軸に固着し、放熱室（２９）
    内に設置したファンモータ（２４）と、 上記貯蔵室（１６）内部と外部間の熱交換のために上記
    内部空気循環室（２８）と上記放熱室（２９）との間に
    熱伝達のために吸熱フィン（１９）／熱伝導ブロック
    （２１）／熱電モジュール（２２）／放熱器（２３）の
    順に密着してなる熱交換部（１９〜２３）と、 上記熱電モジュール（２２）の過熱防止と貯蔵室（１
    ６）の温度制御のための温度制御回路と、 電源スイッチ（８）、冷蔵／温蔵切り替えスイッチ
    （９）及び動作ランプ（７）を含む操作パネルと外部電
    源の断電時、装置の作動のための内蔵のバッテリ（４
    ０）とから構成される熱電式冷蔵／温蔵兼用装置。
  2. 【請求項２】 上記内部空気循環室（２８）は内部空気
    吸込口（１８）と排出口（１７）を有する格子板により
    上記貯蔵室（１６）と分離され、その内部に上記吸熱フ
    ィン（１９）と内部空気環流用送風羽根（２０）が設け
    られ、これによる上記貯蔵室（１６）内部の空気環流に
    より吸熱効果を増大したことを特徴とする請求項１記載
    の熱電式冷蔵／温蔵兼用装置。
  3. 【請求項３】 上記放熱器（２３）、空気吸込口（２
    ７）、空気排出口（２６）、外部空気環流用送風羽根
    （２５）が設けられ、これによる外部空気の環流により
    排熱効果が増大されることを特徴とする請求項１記載の
    熱電式冷蔵／温蔵兼用装置。
  4. 【請求項４】 上記熱交換部（１９〜２３）は上記熱電
    モジュール（２２）を２個使用する場合、これらを独立
    に分離構成し、それらの間に内部空気環流用送風羽根
    （２０）及び外部空気環流用送風羽根（２５）を配設し
    て構成することによりそれぞれの吸入した空気を両方に
    分散して吸熱効果と排熱効果を増大したことを特徴とす
    る請求項１記載の冷蔵／温蔵兼用装置。
  5. 【請求項５】 上記温度制御回路は上記熱電モジュール
    （２２）の過熱防止及び上記貯蔵室（１６）の内部温度
    制御のための温度感知用サーミスタを上記熱伝導ブロッ
    ク又は上記吸熱フィン（１９）と、上記貯蔵室（１６）
    内にそれぞれ配設したことを特徴とする請求項１記載の
    熱電式冷蔵／温蔵兼用装置。
  6. 【請求項６】 上記内蔵バッテリ（４０）は、外部電源
    からコンネクタ（３８）を通じて装置に通電したら、電
    源スイッチ（８）のＯＮ／ＯＦＦ位置に関係なく充電さ
    れ、装置の動作中に外部電源が断電したら内蔵バッテリ
    （４０）自体が電源となり装置の動作を継続することを
    特徴とする請求項１記載の熱電式冷蔵／温蔵兼用装置。
  7. 【請求項７】 上記操作パネルは冷蔵／温蔵切り替えス
    イッチ（９）を含み、ＣＯＯＬ位置で貯蔵室が冷却さ
    れ、ＨＥＡＴ位置で加熱されることを特徴とする請求項
    １記載の熱電式冷蔵／温蔵兼用装置。
JP4014169A 1991-09-30 1992-01-29 熱電半導体素子を利用した熱電式冷蔵／温蔵兼用装置 Pending JPH0642852A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1991-17047 1991-09-30
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