(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却対象空間内に配置された蒸発器と、前記蒸発器からのガス状冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機からのガス状冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器からの液状冷媒を膨張させる膨張器とを備え、膨張された液状冷媒を前記蒸発器の冷媒上流側に供給するコンプレッサ式冷凍サイクルを用いた冷却装置において、
熱電変換素子の放熱側に前記蒸発器の冷媒下流側を熱的に結合させ、前記熱電変換素子の吸熱側熱交換器を前記冷却対象空間内に配置し、
冷却対象空間の背面から底面に沿ってＬ形状の蒸発器を配置し、
冷却対象空間の上面から背面に沿って、一部が冷媒下流側と重なるように逆Ｌ形状の吸熱側熱交換器を配置したことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
直接冷却方式の冷凍サイクルを用いたことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
吸熱側熱交換器が熱電変換素子の吸熱側に熱的に結合され、蒸発器が熱電変換素子の放熱側に熱的に結合されていることを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。
【請求項４】
冷却対象空間に連通する通気路に配置された蒸発器と、前記蒸発器からのガス状冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機からのガス状冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器からの液状冷媒を膨張させる膨張器とを備え、前記膨張された液状冷媒を前記蒸発器の冷媒上流側に供給するコンプレッサ式冷凍サイクルを用いた冷却装置において、
熱電変換素子の放熱側に前記蒸発器と圧縮機との間の冷媒配管を熱的に結合させ、かつ、前記熱電変換素子の吸熱側熱交換器を前記冷却対象空間内に配置したことを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
間接冷却方式の冷凍サイクルを用いたことを特徴とする請求項４記載の冷却装置。
【請求項６】
冷却対象空間の背部内面に沿って通気路を配置し、この通気路内に蒸発器及び吸熱側熱交換器を配置したことを特徴とする請求項４又は５記載の冷却装置。
【請求項７】
熱電変換素子の放熱側に放熱側熱交換器が設けられ、この放熱側熱交換器に蒸発器からの出口配管が熱的に結合されていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項記載の冷却装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項記載の冷却装置を備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペルチェ素子等の熱電変換素子を併用した冷却装置及び冷蔵庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷蔵庫、ショーケース、自動販売機あるいは空気調和機等の冷却装置として、コンプレッサ式冷凍サイクルが知らている。
【０００３】
一般に、コンプレッサ式冷凍サイクルの多くは、冷媒としてフロンを用い、庫内または庫内の冷却空間に通ずる通風路内に配置された蒸発器（エバポレータ）により冷媒を蒸発させ、その気化熱により空気を冷やし、次いで凝縮器（コンデンサ）によりガス化冷媒を凝縮して液化し、液化された冷媒を膨脹器によって膨脹させた後、冷媒を再び蒸発器に循環させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年では、フロンのオゾン層の破壊や地球温暖化等の環境保護の面から、代替フロンの開発、省フロン化の推進が要請されている。
【０００５】
本発明の目的は、省フロン化を達成し得る冷却装置及び冷蔵庫を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、冷却対象空間内に配置された蒸発器と、前記蒸発器からのガス状冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機からのガス状冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器からの液状冷媒を膨張させる膨張器とを備え、膨張された液状冷媒を前記蒸発器の冷媒上流側に供給するコンプレッサ式冷凍サイクルを用いた冷却装置において、熱電変換素子の放熱側に前記蒸発器の冷媒下流側を熱的に結合させ、前記熱電変換素子の吸熱側熱交換器を前記冷却対象空間内に配置し、冷却対象空間の背面から底面に沿ってＬ形状の蒸発器を配置し、冷却対象空間の上面から背面に沿って、一部が冷媒下流側と重なるように逆Ｌ形状の吸熱側熱交換器を配置したことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、直接冷却方式の冷凍サイクルを用いたことを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のものにおいて、吸熱側熱交換器が熱電変換素子の吸熱側に熱的に結合され、蒸発器が熱電変換素子の放熱側に熱的に結合されていることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、熱電変換素子の吸熱側熱交換器により冷却能力を増加させることができるので、その分だけ冷凍サイクル側の冷却能力を低下させることができ、省フロン化と共に、蒸発器、凝縮器、膨脹器を含む冷媒回路の小形化を達成する。また、熱電変換素子の放熱側からの熱が蒸発器の下流側に与えられるので、圧縮機の入口における冷媒温度（圧力）が上昇し、したがってその分だけ圧縮機の圧縮作用を助け、圧縮機の負担を軽減し、熱電変換素子からの放熱を有効に利用することができる。
【０００８】
請求項４記載の発明は、冷却対象空間に連通する通気路に配置された蒸発器と、前記蒸発器からのガス状冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機からのガス状冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器からの液状冷媒を膨張させる膨張器とを備え、前記膨張された液状冷媒を前記蒸発器の冷媒上流側に供給するコンプレッサ式冷凍サイクルを用いた冷却装置において、熱電変換素子の放熱側に前記蒸発器と圧縮機との間の冷媒配管を熱的に結合させ、かつ、前記熱電変換素子の吸熱側熱交換器を前記冷却対象空間内に配置したことを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項４記載のものにおいて、間接冷却方式の冷凍サイクルを用いたことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項４又は５記載の冷却対象空間の背部内面に沿って通気路を配置し、この通気路内に蒸発器及び吸熱側熱交換器を配置したことを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項４乃至６のいずれか一項記載のものにおいて、熱電変換素子の放熱側に放熱側熱交換器が設けられ、この放熱側熱交換器に蒸発器からの出口配管が熱的に結合されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、熱電変換素子の吸熱側熱交換器により冷却能力を増加させることができるので、その分だけ冷凍サイクル側の冷却能力を低下させることができ、省フロン化と共に、蒸発器、凝縮器、膨張器を含む冷媒回路の小型化を達成する。また、熱電変換素子の放熱側からの熱が蒸発器と圧縮機との間の冷媒配管に与えられるので、圧縮機の入口における冷媒温度（圧力）が上昇し、したがってその分だけ圧縮機の圧縮作用を助け、圧縮機の負担を軽減し、熱電変換素子からの放熱を有効に利用することができる。
請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項記載の冷却装置を備えた冷蔵庫である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
(I) 第１の実施の形態
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る冷凍庫の縦断面図を示す。この実施の形態は、直接冷却方式の冷凍サイクルに本発明を適用した例を開示する。
【００１２】
図１に示すように、冷凍庫のケーシング１によって形成された庫内３の背面から底面に沿ってＬ形状のロールボンドパネル製の蒸発器６が配置されている。また、庫内３の上面から背面に沿って、一部が蒸発器６の冷媒下流側と重なるように、逆Ｌ形状の平板上のヒートパネルからなる吸熱側熱交換器５が配置されている。吸熱側熱交換器５と蒸発器６の冷媒下流側との間にはペルチェ素子４が配置されており、吸熱側熱交換器５はペルチェ素子４の吸熱側に熱的に結合され、蒸発器６の下流側はペルチェ素子４の放熱側に熱的に結合されている。２は扉を示している。
【００１３】
蒸発器６の下流側は冷媒配管を介して圧縮機７に接続され、圧縮機７は凝縮器８に、凝縮器８は膨張器９に、膨張器９は蒸発器６の上流側へと接続されてコンプレッサ式の冷凍サイクルが構成されている。
【００１４】
次に、動作を説明する。圧縮機７によって圧縮された冷媒は凝縮器８で凝縮されて液状化し、膨張器９を経て蒸発器６の上流側から流入する。蒸発器６では冷媒の気化熱によって庫内３の熱が奪われ、庫内３が冷却される。一方、ペルチェ素子４に所定の極性で電圧を印加し通電を行うと、ペルチェ素子４の吸熱側では吸熱側熱交換器５を介して３内の熱を奪い、庫内３が冷却される。このように、庫内３は吸熱側熱交換器５および蒸発器６の双方によって冷却されることになり、冷却能力が増加する。また、ペルチェ素子４の放熱側では放出された熱が蒸発器６の下流側部位に与えられ、この熱によって蒸発器６の冷媒出口温度（圧力）が上昇する。このガス冷媒は圧縮機７に還流され、以下同様の冷凍サイクル動作が行われる。ここで、冷媒の蒸発器６の出口温度（圧力）の上昇により、圧縮機７の負担が軽減される。
【００１５】
(II)第２の実施の形態
図２に、本発明の第２の実施の形態に係る冷凍庫の部分縦断面図を示し、図３にその正面図を示す。この実施の形態は、間接冷却方式の冷凍サイクルに本発明を適用した例を開示する。
【００１６】
図２及び図３に示すように、冷凍庫のケーシング１の背部内面に沿って通気路１５が設けられており、この通気路１５内にはクロスフィン形蒸発器１０および吸熱側熱交換器１２が配置されている。吸熱側熱交換器１２にはペルチェ素子１１がその吸熱側において熱的に結合した状態で取り付けられている。ペルチェ素子１１の放熱側には放熱側熱交換器１３が設けられ、この放熱側熱交換器１３に蒸発器１０からの出口冷媒配管１４が熱的に結合されている。
【００１７】
蒸発器１０には冷媒回路が接続されており、冷媒回路は蒸発器１０からのガス化冷媒を圧縮する圧縮機７、圧縮された冷媒を凝縮して液化する凝縮器８、液化冷媒を膨脹させる膨張器９、および膨脹冷媒を蒸発させて気化熱を奪う蒸発器１０を備えたコンプレッサ式の冷凍サイクルで構成される。
【００１８】
次に、動作を説明する。まず、送風ファン１６の駆動によって通気路１５内を図示する方向の気流Ａが流れ、庫内３内に供給される。圧縮機７によって圧縮された冷媒は凝縮器８で凝縮されて液状化し、膨張器９を経て蒸発器１０の上流側から流入する。蒸発器１０では冷媒の気化熱によって通気路１５内を通過する気流Ａの熱が奪われ、庫内３が冷却される。一方、ペルチェ素子１１に所定の極性で電圧を印加し通電を行うと、ペルチェ素子１１の吸熱側では吸熱側熱交換器１２を介して通気路１５内を通過する気流Ａの熱を奪い、庫内３が冷却される。このように、庫内３は蒸発器１０および吸熱側熱交換器１２の双方によって冷却されることになり、冷却能力が増加する。また、放熱側熱交換器１３の放熱側では放出された熱が放熱側熱交換器１３を介して出口冷媒配管１４に与えられ、この熱によってガス状冷媒の温度（圧力）が上昇する。このガス冷媒は圧縮機７に還流され、以下同様の冷凍サイクル動作が行われる。ここで、冷媒の蒸発器１０の出口温度（圧力）の上昇により、圧縮機７の負担が軽減される。
【００１９】
なお、本発明に実施の形態は上記した態様に限定されることはない。例えば、ペルチェ素子１１の吸熱側熱交換器１２は、種々の形態であってよい。例えば、押出しフィン、削り起こしフィン、プレート型ヒートパイプ、フィン付き管、ヒートパイプあるいはこれらの組合わせを用いることができる。また１３は、上記態様のフィンを用いるか、冷媒配管１４自体を抱持してペルチェ素子１１の放熱を伝達する構成とすることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、熱電変換素子の吸熱側熱交換器により冷却能力を増加させることができるので、その分だけ冷凍サイクル側の冷却能力を低下させることができ、省フロン化と共に、蒸発器、凝縮器、膨脹器を含む冷媒回路の小形化を達成することができる。また、熱電変換素子の放熱側からの熱が蒸発器の下流側（あるいは出口配管内）の冷媒に与えられるので、圧縮機の入口における冷媒温度（圧力）が上昇し、したがってその分だけ圧縮機の圧縮作用を助け、圧縮機の負担を軽減し、熱電変換素子からの放熱を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】  本発明第２の実施の形態を示す縦断面図である。
【図３】  本発明第２の実施の形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１  ケーシング
２  扉
３  庫内
４  ペルチェ素子
５  吸熱側熱交換器
６  蒸発器
７  圧縮機
８  凝縮器
９  膨張器
１０  蒸発器
１１  ペルチェ素子
１２  吸熱側熱交換器
１３  放熱側熱交換器
１４  冷媒配管
１５  通気路
１６  送風ファン
Ａ  気流
【図１】
0003703889.tif 000002
【図２】
0003703889.tif 000003
【図３】
0003703889.tif 000004