JPH08303919A - 電子冷蔵庫 - Google Patents
電子冷蔵庫Info
- Publication number
- JPH08303919A JPH08303919A JP10933995A JP10933995A JPH08303919A JP H08303919 A JPH08303919 A JP H08303919A JP 10933995 A JP10933995 A JP 10933995A JP 10933995 A JP10933995 A JP 10933995A JP H08303919 A JPH08303919 A JP H08303919A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- receiving box
- thermoelectric element
- heat receiving
- boiling heat
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【構成】熱電素子２の放熱にサーモサイフォン方式を用
いて放熱させる場合に、沸騰受熱ボックスの上部内側寸
法をＷ１、沸騰受熱ボックスの下部内側寸法をＷ２とし
て、沸騰受熱ボックスの上部と下部の厚みを変化させ
た。 【効果】接合部にかかる応力は減少し、液溜り室を別に
設けずに、沸騰受熱ボックス一つで、凍結防止と液冷媒
の凝縮部の浸入が防げ、熱電素子に対向するＷ２寸法部
に、安定して冷媒が存在するようにすることが出来た。
いて放熱させる場合に、沸騰受熱ボックスの上部内側寸
法をＷ１、沸騰受熱ボックスの下部内側寸法をＷ２とし
て、沸騰受熱ボックスの上部と下部の厚みを変化させ
た。 【効果】接合部にかかる応力は減少し、液溜り室を別に
設けずに、沸騰受熱ボックス一つで、凍結防止と液冷媒
の凝縮部の浸入が防げ、熱電素子に対向するＷ２寸法部
に、安定して冷媒が存在するようにすることが出来た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱電素子を利用した電子
冷蔵庫に係り、特に、熱電素子の放熱方式に、内部に冷
媒を封入したサーモサイフォン方式を用いて放熱する電
子冷蔵庫に関する。
冷蔵庫に係り、特に、熱電素子の放熱方式に、内部に冷
媒を封入したサーモサイフォン方式を用いて放熱する電
子冷蔵庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱電素子を利用した電子冷蔵庫に
おいて、熱電素子の放熱にサーモサイフォン方式を用い
た発明は数多く出ている。その例として特開平５−３１
２４５４号、特開平５−３１２４５５号公報がある。そ
こで、図４は、熱電素子の放熱側に密着している沸騰受
熱ボックスの断面図を示しており、この様な形状の沸騰
受熱ボックスで熱電素子の熱を吸熱し内部に封入してあ
る冷媒を沸騰させ、気化した冷媒は凝縮部において放熱
しながら凝縮して、沸騰受熱ボックスに戻る。これを繰
り返すことにより、熱電素子の放熱面の熱を放熱してい
た。
おいて、熱電素子の放熱にサーモサイフォン方式を用い
た発明は数多く出ている。その例として特開平５−３１
２４５４号、特開平５−３１２４５５号公報がある。そ
こで、図４は、熱電素子の放熱側に密着している沸騰受
熱ボックスの断面図を示しており、この様な形状の沸騰
受熱ボックスで熱電素子の熱を吸熱し内部に封入してあ
る冷媒を沸騰させ、気化した冷媒は凝縮部において放熱
しながら凝縮して、沸騰受熱ボックスに戻る。これを繰
り返すことにより、熱電素子の放熱面の熱を放熱してい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】サーモサイフォン方式
を用いて熱電素子の熱を放熱させるときに、サーモサイ
フォン内に封入させる冷媒に水を使用すると外気温度が
水の凝固点以下になったときには封入されている水が凍
結してしまう恐れがある。水は凍結すると体積が膨張す
るため、沸騰受熱ボックスが破壊される危険性がある。
を用いて熱電素子の熱を放熱させるときに、サーモサイ
フォン内に封入させる冷媒に水を使用すると外気温度が
水の凝固点以下になったときには封入されている水が凍
結してしまう恐れがある。水は凍結すると体積が膨張す
るため、沸騰受熱ボックスが破壊される危険性がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するに
は、水が凍結時に沸騰受熱ボックスにおよぼす応力を減
らすことである。水が凍結時におよぼす応力は、沸騰受
熱ボックス内の水の容積に比例する。よって沸騰受熱ボ
ックスの厚さを薄くすることにより沸騰受熱ボックス内
の水の容積を減少させ、凍結時の水の膨張量の絶対数を
減らし沸騰受熱ボックスにおよぼす応力を減少させる。
しかし沸騰受熱ボックスの上下寸法を変化させずに沸騰
受熱ボックス内の厚さを薄くすると内容積の余裕がない
ために、熱電素子の放熱に必要な冷媒封入量を入れたと
き、あるいは冷媒循環時に液冷媒が凝縮部に侵入すると
いう問題が出る。その問題を解決するためには、沸騰受
熱ボックス内の冷媒液面上部の内容積を増やし、凝縮部
に液冷媒が入り込むのを防ぐ。
は、水が凍結時に沸騰受熱ボックスにおよぼす応力を減
らすことである。水が凍結時におよぼす応力は、沸騰受
熱ボックス内の水の容積に比例する。よって沸騰受熱ボ
ックスの厚さを薄くすることにより沸騰受熱ボックス内
の水の容積を減少させ、凍結時の水の膨張量の絶対数を
減らし沸騰受熱ボックスにおよぼす応力を減少させる。
しかし沸騰受熱ボックスの上下寸法を変化させずに沸騰
受熱ボックス内の厚さを薄くすると内容積の余裕がない
ために、熱電素子の放熱に必要な冷媒封入量を入れたと
き、あるいは冷媒循環時に液冷媒が凝縮部に侵入すると
いう問題が出る。その問題を解決するためには、沸騰受
熱ボックス内の冷媒液面上部の内容積を増やし、凝縮部
に液冷媒が入り込むのを防ぐ。
【０００５】
【作用】沸騰受熱ボックス内の厚さを薄くすることによ
り沸騰受熱ボックス接合部の信頼性を確保することがで
き、しかも沸騰受熱ボックス上部の内容積を増加したこ
とにより、凝縮部に液冷媒が入り込まずに効率よく放熱
させることが出来る。そこで、本発明は、サーモサイフ
ォンを用いた放熱動作特性も向上させ、熱電素子の熱電
変換作用を効率よく行わせる。
り沸騰受熱ボックス接合部の信頼性を確保することがで
き、しかも沸騰受熱ボックス上部の内容積を増加したこ
とにより、凝縮部に液冷媒が入り込まずに効率よく放熱
させることが出来る。そこで、本発明は、サーモサイフ
ォンを用いた放熱動作特性も向上させ、熱電素子の熱電
変換作用を効率よく行わせる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例について図１及び図
２、図３、図４に沿って説明する。まず、全体の構成を
示す図１において、冷蔵庫本体１は、外箱10と内箱11と
の間に断熱材12を充填した断熱壁から構成されている。
断熱壁で囲まれた空間を冷蔵室とし、その前面開口部は
断熱材で充填された扉13で開閉されるようになってい
る。そして冷蔵庫の背面の断熱壁に熱電素子２が埋設さ
れており、熱電素子２の吸熱面は庫内側、放熱面は庫外
側になるように設置してある。熱電素子の吸熱面には、
冷蔵庫内の熱を吸収するために庫内側に設置してある吸
熱フィン４から熱電素子２に熱を伝導するために熱伝導
性のよい材質で形成された熱伝導ブロック３が配設され
ている。熱伝導ブロック３に冷蔵庫内の熱を吸収するた
めに設置してある吸熱フィン４を接合して、冷蔵庫内の
熱を吸熱して冷蔵庫内を冷却する。そして、熱電素子２
の放熱面には、図２に示したサーモサイフォン型の放熱
器６が接合されている。サーモサイフォン型放熱器は、
熱電素子２の放熱面と密着させてあり、熱電素子の熱を
沸騰受熱ボックス５で吸熱して、放熱器内に封入された
冷媒を沸騰させる。冷媒は、凝縮部９で凝縮して沸騰受
熱ボックス５で吸熱した熱を放熱する。凝縮部の冷媒管
路は、図２に簡略図として示す通りで、熱電素子２の放
熱面からの熱を吸熱して冷媒を沸騰させる沸騰受熱ボッ
クス５は高さ方向で冷蔵庫背面の下部に設置してある。
沸騰して気体になった冷媒は、沸騰受熱ボックス５より
上部に設置してある凝縮部９に入り、外気と熱交換を
し、凝縮して液体となり、沸騰受熱ボックス５に戻る。
この作動を繰り返して熱電素子２の熱を外気に放熱す
る。放熱器の凝縮部９は、熱伝導性のよい材質で形成さ
れたフィン７を放熱に必要な相当数設置しており、パイ
プ８と密着して多段に形成されている。次に沸騰受熱ボ
ックス５の縦断面図は、図３に示す。沸騰受熱ボックス
５の上部に設置してあるパイプ５ａは冷媒が熱電素子２
の熱を吸熱して気体になり凝縮部９に向かうパイプで、
下部に設置してあるパイプ５ｂは、凝縮部９で冷媒が凝
縮して液体になった冷媒の戻りパイプである。沸騰受熱
ボックス５の内部には、水14が封入されており、熱電素
子２の熱を吸熱して沸騰し熱電素子の放熱面からの熱を
放熱する。庫外温度が冷蔵庫内温度よりも同等もしくは
同等以下の場合には、熱電素子２には通電されず、放熱
器６内の水14は沸騰しなくなる。庫外温度が水の凝固点
温度より低下した場合には、沸騰受熱ボックス５内の水
14は、凝固する。水は凝固すると体積が膨張する。水が
凍結したときに図３に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、それぞれ
均等に膨張すると考えると、それぞれの方向に膨張する
長さは、それぞれの方向に沸騰受熱ボックス内側の寸法
に約1.03倍した長さである。沸騰受熱ボックス内の容積
を増加させればさせるほど、水が凍結したときの水の容
積は増加し、沸騰受熱ボックス５にかかる応力も増加し
ていく。よって、沸騰受熱ボックス接合部５ｃにかかる
負担は大きい。そこで、沸騰受熱ボックスの内側寸法Ｗ
２を小さくすることにより、Ｘ軸方向の変形量を小さく
し沸騰受熱ボックス接合部５ｃにかかる応力を減少させ
る。そうすることにより、低温時でも沸騰受熱ボックス
の信頼性が確保出来る。しかし、沸騰受熱ボックスの内
側寸法を小さくすると、沸騰受熱ボックスの内容積は減
少し、熱電素子２の放熱に必要な冷媒封入量を入れたと
き、あるいは冷媒循環時、冷媒が沸騰したときに、沸騰
受熱ボックス上部の余裕空間が少なく、液冷媒が放熱器
の凝縮部に浸入する可能性がある。液冷媒が凝縮部に浸
入すると放熱性能が低下し、所定の放熱量が得られず、
熱電素子の熱電変換作用が効率よく行われない。そこ
で、沸騰受熱ボックス上部内側寸法Ｗ２より大きくし、
余裕空間による液溜り部を設け、別に液溜りボックスを
設けることなく、沸騰受熱ボックス一つで、凍結防止と
液冷媒の凝縮部への浸入防止が出来る。
２、図３、図４に沿って説明する。まず、全体の構成を
示す図１において、冷蔵庫本体１は、外箱10と内箱11と
の間に断熱材12を充填した断熱壁から構成されている。
断熱壁で囲まれた空間を冷蔵室とし、その前面開口部は
断熱材で充填された扉13で開閉されるようになってい
る。そして冷蔵庫の背面の断熱壁に熱電素子２が埋設さ
れており、熱電素子２の吸熱面は庫内側、放熱面は庫外
側になるように設置してある。熱電素子の吸熱面には、
冷蔵庫内の熱を吸収するために庫内側に設置してある吸
熱フィン４から熱電素子２に熱を伝導するために熱伝導
性のよい材質で形成された熱伝導ブロック３が配設され
ている。熱伝導ブロック３に冷蔵庫内の熱を吸収するた
めに設置してある吸熱フィン４を接合して、冷蔵庫内の
熱を吸熱して冷蔵庫内を冷却する。そして、熱電素子２
の放熱面には、図２に示したサーモサイフォン型の放熱
器６が接合されている。サーモサイフォン型放熱器は、
熱電素子２の放熱面と密着させてあり、熱電素子の熱を
沸騰受熱ボックス５で吸熱して、放熱器内に封入された
冷媒を沸騰させる。冷媒は、凝縮部９で凝縮して沸騰受
熱ボックス５で吸熱した熱を放熱する。凝縮部の冷媒管
路は、図２に簡略図として示す通りで、熱電素子２の放
熱面からの熱を吸熱して冷媒を沸騰させる沸騰受熱ボッ
クス５は高さ方向で冷蔵庫背面の下部に設置してある。
沸騰して気体になった冷媒は、沸騰受熱ボックス５より
上部に設置してある凝縮部９に入り、外気と熱交換を
し、凝縮して液体となり、沸騰受熱ボックス５に戻る。
この作動を繰り返して熱電素子２の熱を外気に放熱す
る。放熱器の凝縮部９は、熱伝導性のよい材質で形成さ
れたフィン７を放熱に必要な相当数設置しており、パイ
プ８と密着して多段に形成されている。次に沸騰受熱ボ
ックス５の縦断面図は、図３に示す。沸騰受熱ボックス
５の上部に設置してあるパイプ５ａは冷媒が熱電素子２
の熱を吸熱して気体になり凝縮部９に向かうパイプで、
下部に設置してあるパイプ５ｂは、凝縮部９で冷媒が凝
縮して液体になった冷媒の戻りパイプである。沸騰受熱
ボックス５の内部には、水14が封入されており、熱電素
子２の熱を吸熱して沸騰し熱電素子の放熱面からの熱を
放熱する。庫外温度が冷蔵庫内温度よりも同等もしくは
同等以下の場合には、熱電素子２には通電されず、放熱
器６内の水14は沸騰しなくなる。庫外温度が水の凝固点
温度より低下した場合には、沸騰受熱ボックス５内の水
14は、凝固する。水は凝固すると体積が膨張する。水が
凍結したときに図３に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、それぞれ
均等に膨張すると考えると、それぞれの方向に膨張する
長さは、それぞれの方向に沸騰受熱ボックス内側の寸法
に約1.03倍した長さである。沸騰受熱ボックス内の容積
を増加させればさせるほど、水が凍結したときの水の容
積は増加し、沸騰受熱ボックス５にかかる応力も増加し
ていく。よって、沸騰受熱ボックス接合部５ｃにかかる
負担は大きい。そこで、沸騰受熱ボックスの内側寸法Ｗ
２を小さくすることにより、Ｘ軸方向の変形量を小さく
し沸騰受熱ボックス接合部５ｃにかかる応力を減少させ
る。そうすることにより、低温時でも沸騰受熱ボックス
の信頼性が確保出来る。しかし、沸騰受熱ボックスの内
側寸法を小さくすると、沸騰受熱ボックスの内容積は減
少し、熱電素子２の放熱に必要な冷媒封入量を入れたと
き、あるいは冷媒循環時、冷媒が沸騰したときに、沸騰
受熱ボックス上部の余裕空間が少なく、液冷媒が放熱器
の凝縮部に浸入する可能性がある。液冷媒が凝縮部に浸
入すると放熱性能が低下し、所定の放熱量が得られず、
熱電素子の熱電変換作用が効率よく行われない。そこ
で、沸騰受熱ボックス上部内側寸法Ｗ２より大きくし、
余裕空間による液溜り部を設け、別に液溜りボックスを
設けることなく、沸騰受熱ボックス一つで、凍結防止と
液冷媒の凝縮部への浸入防止が出来る。
【０００７】
【発明の効果】沸騰受熱ボックス下部内側寸法Ｗ２を小
さくすることにより、接合部にかかる応力は減少し、沸
騰受熱ボックスの信頼性が確保出来る。且つ、沸騰受熱
ボックス上部内側寸法Ｗ１を大きくして、液溜り室を別
に設けずに、沸騰受熱ボックス一つで、凍結防止と液冷
媒の凝縮部の浸入防止が出来る。加えて、熱電素子に対
向するＷ２寸法部に、安定して冷媒が存在する構造とす
ることが出来た。
さくすることにより、接合部にかかる応力は減少し、沸
騰受熱ボックスの信頼性が確保出来る。且つ、沸騰受熱
ボックス上部内側寸法Ｗ１を大きくして、液溜り室を別
に設けずに、沸騰受熱ボックス一つで、凍結防止と液冷
媒の凝縮部の浸入防止が出来る。加えて、熱電素子に対
向するＷ２寸法部に、安定して冷媒が存在する構造とす
ることが出来た。
【図１】電子冷蔵庫の縦断面図。
【図２】電子冷蔵庫の放熱器の正面図。
【図３】本発明の沸騰受熱ボックス縦断面図。
【図４】従来の沸騰受熱ボックス縦断面図。
２…熱電素子、 ５…沸騰受熱ボックス、 ５ａ…ボックス出口パイプ、 ５ｂ…ボックス戻りパイプ、 ５ｃ…ボックス接合部、 １４…水。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 博 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株 式会社日立製作所冷熱事業部内
Claims (2)
- 【請求項１】断熱壁により構成された冷蔵庫本体と、前
記冷蔵庫本体の内側を冷却面、外側を放熱面とする熱電
素子と、前記熱電素子の冷却面に接続される伝熱ブロッ
クと、前記伝熱ブロックに接続され冷蔵庫内を熱伝達に
より冷却する吸熱フィンと、前記熱電素子の放熱面側に
接続され、冷媒を封入し前記熱電素子の熱を吸熱して沸
騰する沸騰受熱ボックスと、前記冷媒が周囲に放熱して
凝縮する凝縮部とが閉じた管路で構成される自然循環型
サーモサイフォンをなす電子冷蔵庫において、前記沸騰
受熱ボックスで前記熱電素子に対向した部分の厚さを薄
くしたことを特徴とする電子冷蔵庫。 - 【請求項２】請求項１において、前記沸騰受熱ボックス
の前記熱電素子に対向した部分のみ薄くし、それより上
部の厚みを厚くした電子冷蔵庫。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10933995A JPH08303919A (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | 電子冷蔵庫 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10933995A JPH08303919A (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | 電子冷蔵庫 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08303919A true JPH08303919A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14507729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10933995A Pending JPH08303919A (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | 電子冷蔵庫 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08303919A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008249314A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Nec Corp | サーマルサイフォン式沸騰冷却器 |
| JPWO2013111561A1 (ja) * | 2012-01-23 | 2015-05-11 | 日本電気株式会社 | 冷却構造及びそれを用いた電子装置 |
| JP2015521272A (ja) * | 2012-05-07 | 2015-07-27 | フォノニック デバイセズ、インク | 熱電熱交換システムに関するシステムおよび方法 |
| JP5757086B2 (ja) * | 2008-10-29 | 2015-07-29 | 日本電気株式会社 | 冷却構造及び電子機器並びに冷却方法 |
| US10458683B2 (en) | 2014-07-21 | 2019-10-29 | Phononic, Inc. | Systems and methods for mitigating heat rejection limitations of a thermoelectric module |
-
1995
- 1995-05-08 JP JP10933995A patent/JPH08303919A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008249314A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Nec Corp | サーマルサイフォン式沸騰冷却器 |
| JP5757086B2 (ja) * | 2008-10-29 | 2015-07-29 | 日本電気株式会社 | 冷却構造及び電子機器並びに冷却方法 |
| US9557117B2 (en) | 2008-10-29 | 2017-01-31 | Nec Corporation | Cooling structure, electronic device using same, and cooling method |
| JPWO2013111561A1 (ja) * | 2012-01-23 | 2015-05-11 | 日本電気株式会社 | 冷却構造及びそれを用いた電子装置 |
| JP2015521272A (ja) * | 2012-05-07 | 2015-07-27 | フォノニック デバイセズ、インク | 熱電熱交換システムに関するシステムおよび方法 |
| US10012417B2 (en) | 2012-05-07 | 2018-07-03 | Phononic, Inc. | Thermoelectric refrigeration system control scheme for high efficiency performance |
| JP6378464B1 (ja) * | 2012-05-07 | 2018-08-22 | フォノニック デバイセズ、インク | 熱電熱交換システムに関するシステムおよび方法 |
| JP2018159540A (ja) * | 2012-05-07 | 2018-10-11 | フォノニック デバイセズ、インク | 熱電熱交換システムに関するシステムおよび方法 |
| US10458683B2 (en) | 2014-07-21 | 2019-10-29 | Phononic, Inc. | Systems and methods for mitigating heat rejection limitations of a thermoelectric module |
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