(57)【要約】  【課題】結露水を蒸発させ排出する電子式保冷庫の結露水の蒸発量を向上させるとともに、放熱器の放熱能力を向上させる。  【解決手段】放熱器５の端面８が冷却器３よりも重力方向側に設置され、排水孔４から排出される結露水が流路９に供給できるように設置するとともに、端面８が結露水供給部から水平方向端面に向かって重力方向に傾斜しており、端面８から重力方向に結露水を流す流路１０を放熱器５の基板６上に設け、流路１０から分岐し重力方向に９０度よりも小さい傾斜角で分岐流路１１を設け、さらにフィン７表面上に微細流路１２を設けたものである。これらにより、冷却器３で生じた結露水を放熱器５全体に拡げ、加熱時間を延長し、熱電変換デバイス２の発熱面２ｂの発熱で蒸発させる結露水量を大幅に向上することができるとともに、蒸発潜熱を用いて放熱することにより放熱器５の放熱能力も向上できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に貯蔵空間を持つ箱体と、二つの伝熱面を持ち一方が吸熱面としてまた他方が発熱面として働く熱電変換デバイスと、前記吸熱面に熱的に接続され前記箱体内もしくは前記貯蔵空間内に設置された冷却器と、前記発熱面に熱的に接続された放熱器と、前記冷却器や前記貯蔵空間内に結露した結露水を前記箱体外へ排出する排水孔とから構成され、前記放熱器の重力方向反対側端面が前記冷却器重力方向側端面よりも重力方向側に設置され、前記排水孔から排出される結露水が前記放熱器の重力方向反対側端面に送られるように構成された電子式保冷庫。
【請求項２】
前記放熱器は、基板と前記基板と熱的に接続されたフィンとから構成された請求項１に記載の電子式保冷庫。
【請求項３】
前記熱電変換デバイスの発熱面と前記放熱器とが熱良導材料で熱的に接続された請求項１または２のいずれかに記載の電子式保冷庫。
【請求項４】
前記熱良導材料を、金属材料とした請求項３に記載の電子式保冷庫。
【請求項５】
前記熱良導材料を、ヒートパイプより構成した請求項３に記載の電子式保冷庫。
【請求項６】
重力方向反対側端面が結露水供給部から水平方向端面に向かって重力方向に傾斜した放熱器から構成されたことを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の電子式保冷庫。
【請求項７】
前記放熱器に、重力方向反対側端面に結露水が流れる流路を設けた請求項１から６のいずれか一項に記載の電子式保冷庫。
【請求項８】
前記放熱器の基板のフィン接続表面上に、重力方向反対側面から重力方向に結露水を流す流路を設けた請求項１から７のいずれか一項に記載の電子式保冷庫。
【請求項９】
前記放熱器に、重力方向反対側面から重力方向に結露水を流す複数の流路から分岐し重力方向に９０度よりも小さい傾斜角で分岐流路を設けた請求項８に記載の電子式保冷庫。
【請求項１０】
前記分岐流路から基板と反対側端面方向に向かってフィン表面上に微細流路を設けたから構成されたことを特徴とする請求項９に記載の電子式保冷庫。
【請求項１１】
内部に貯蔵空間を持つ箱体と、二つの伝熱面を持ち一方が吸熱面としてまた他方が発熱面として働く熱電変換デバイスと、前記吸熱面に熱的に接続され前記箱体内もしくは前記貯蔵空間内に設置された冷却器と、前記発熱面に熱的に接続された放熱器と、冷却器や貯蔵空間内に結露した結露水を前記箱体外へ排出する排水孔と、放熱器に気流を送風する送風装置とから構成され、前記送風装置により反重力方向に気流が放熱器を通過する請求項１から１０のいずれか一項に記載の電子式保冷庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲食物や薬品等の物品を収納する保冷庫に関するもので、特に自動車等に搭載されるもので、冷却器や保冷庫内に生じた結露を保冷庫から流出させないで処理できるようになした保冷庫に関するものある。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の保冷庫としては、熱伝導性に優れた材料で構成された庫内容器を熱電変換デバイスで冷却するものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、熱電変換デバイスとは熱電素子、ペルチェ素子と呼ばれるものやトンネル効果素子、スターリング冷凍機などがあげられる。
【０００４】
図７は、前記特許文献１に記載された従来の冷温庫の側断面図である。図７に示すように、従来の冷温庫は、箱体１７と、熱電変換デバイス１８と、放熱器１９と、送風装置２０と、冷却器２１と、結露水受け２２と、排水孔２３とから構成されている。冷却器２１には冷却器２１や被冷却物２５に生じた結露水を排水孔２３へ導く、穴２４が設けられている。
【０００５】
以上のように構成された冷温庫について、以下その動作を説明する。
【０００６】
熱電変換デバイス１８に通電すると、冷却面が吸熱し、冷却器２１が冷却され被冷却物２５が保冷もしくは冷却される。この時、冷却器２１や被冷却物２５が箱体１７内の貯蔵庫内の空気温度より低下し、さらに露点温度以下になると冷却器２１や被冷却物２５に結露が生じる。これらの結露水は重力により、穴２４を通って落下し、排水孔２３から結露水受け２２に溜まる。
【０００７】
一方、放熱面では発熱し、放熱器１９に熱が伝わり、送風装置２０により生じた気流により放熱器１９から放熱する。この後、気流は結露水受け２２上を通り、結露水を蒸発させる。
【特許文献１】特開平６−２０７７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の構成では、放熱器１９を通過し、温度を上昇させた気流が結露水受け２２上を通過し、結露水を蒸発させるため結露水の蒸発量は少なく、結露水量が多い場合には蒸発しきれないという課題があった。また、放熱器は空気の顕熱変化により熱交換しているため、放熱量が小さいという課題も有していた。
【０００９】
本発明は従来の課題を解決するもので、結露水の蒸発量を向上させるとともに、放熱量を向上させた電子式保冷庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記従来の課題を解決するために、本発明の電子式保冷庫は、放熱器の重力方向反対側端面が冷却器重力方向側端面よりも重力方向側に設置され、排水孔から排出される結露水が放熱器の重力方向反対側端面に送られるように構成したものである。
【００１１】
これによって、冷却器についた結露水を重力によって放熱器へと導き、放熱器の表面上で蒸発させることができる。
【００１２】
また本発明は、放熱器を、基板と熱的に接続されたフィンとから構成したもので、これによって、放熱器の表面積を大きくとることができる。
【００１３】
また本発明は、前記熱電変換デバイスの発熱面と放熱器とが熱良導材料で熱的に接続されたものである。
【００１４】
これによって、熱電変換デバイスの発熱を放熱器に効率よく伝えることができる。
【００１５】
また本発明は、前記熱良導材料を、金属材料で構成されたもので、これによって、比較的安価に効率よく熱電変換デバイスの発熱を放熱器に伝えることができる。
【００１６】
また本発明は、前記熱良導材料を、ヒートパイプで構成されたもので、これによって、非常に効率よく熱電変換デバイスの発熱を放熱器に伝えることができる。
【００１７】
また本発明は、放熱器を、重力方向反対側端面が結露水供給部から水平方向端面に向かって重力方向に傾斜する形状としたものである。
【００１８】
これによって、結露水供給部から放熱器の重力方向反対側端面へ供給された結露水を水平方向へ拡げることができ、放熱器の結露水による濡れ面積を増加させることができる。
【００１９】
また本発明は、前記放熱器における重力方向反対側端面に、結露水が流れる流路を設けたもので、これによって、結露水を気流が通過しにくい放熱器背面に流すのを防ぐことができる。
【００２０】
また本発明は、前記放熱器の基板のフィン接続表面上に、重力方向反対側面から重力方向に結露水を流す流路を設けたものである。
【００２１】
これによって、結露水が重力方向に設けた流路を流れることにより、飛散させることなく、基板面上を流下させることができる。
【００２２】
また本発明は、前記放熱器に、重力方向反対側面から重力方向に結露水を流す複数の流路から分岐し重力方向に９０度よりも小さい傾斜角で分岐流路を設けたものである。
【００２３】
これによって、結露水を飛散させることなく、基板面上を流下させるとともに、分岐流路へ流れることにより、基板の広域に結露水を供給することができる。
【００２４】
また本発明は、前記放熱器に、分岐流路から基板と反対側端面方向に向かってフィン表面上に微細流路を設けたものである。
【００２５】
これによって、基板面上に設けた分岐流路により基板面上に供給された結露水は、フィン表面上に設けた微細流路の毛細管現象によりフィン表面へと供給することができる。
【００２６】
また本発明は、内部に貯蔵空間を持つ箱体と、二つの伝熱面を持ち一方が吸熱面としてまた他方が発熱面として働く熱電変換デバイスと、前記吸熱面に熱的に接続され前記箱体内もしくは前記貯蔵空間内に設置された冷却器と、前記発熱面に熱的に接続された放熱器と、冷却器や貯蔵空間内に結露した結露水を前記箱体外へ排出する排水孔と、放熱器に気流を送風する送風装置とから構成され、前記送風装置により反重力方向に気流が放熱器を通過するようにしたものである。
【００２７】
これによって、基板面上やフィン表面上を流下する結露水の流下速度を低減することができ、放熱器による加熱時間を延長することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の電子式保冷庫は、結露水の蒸発量を向上させるとともに、放熱器の放熱能力を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
請求項１に記載の発明は、内部に貯蔵空間を持つ箱体と、二つの伝熱面を持ち一方が吸熱面としてまた他方が発熱面として働く熱電変換デバイスと、吸熱面に熱的に接続され箱体内もしくは貯蔵空間内に設置された冷却器と、発熱面に熱的に接続された放熱器と、冷却器や貯蔵空間内に結露した結露水を箱体外へ排出する排水孔とから構成され、放熱器の重力方向反対側端面が冷却器重力方向側端面よりも重力方向側に設置され、排水孔から排出される結露水が放熱器の重力方向反対側端面に送られるように構成したものである。
【００３０】
かかる構成とすることにより、冷却器についた結露水を重力によって放熱器へと導き、放熱器の表面上で蒸発させることができ、結露水の蒸発量を向上させるとともに、結露水の蒸発潜熱を利用して放熱するため、放熱器の放熱能力を向上させることができる。
【００３１】
請求項２に記載の発明は、前記放熱器を、基板と熱的に接続されたフィンとから構成したものであり、放熱器の表面積を大きくとることができ、結露水の蒸発量を向上させるとともに、放熱器の放熱能力を向上させることができる。
【００３２】
請求項３に記載の発明は、前記熱電変換デバイスの発熱面と放熱器とを、熱良導材料で熱的に接続したものであり、かかる構成によって、前記熱電変換デバイスの発熱を放熱器に効率よく伝えることができ、結露水の蒸発量を向上させるとともに、放熱器の放熱能力を向上させることができる。
【００３３】
請求項４に記載の発明は、前記熱良導材料を金属材料で構成したもので、比較的安価に効率よく熱電変換デバイスの発熱を放熱器に伝えることができ、結露水の蒸発量を向上させるとともに、放熱器の放熱能力を向上させることができる。
【００３４】
請求項５に記載の発明は、前記熱良導材料をヒートパイプで構成したもので、非常に効率よく熱電変換デバイスの発熱を放熱器に伝えることができ、結露水の蒸発量を向上させるとともに、放熱器の放熱能力を向上させることができる。
【００３５】
請求項６に記載の発明は、前記放熱器を、重力方向反対側端面が結露水供給部から水平方向端面に向かって重力方向に傾斜する構成としたものであり、結露水供給部から放熱器の重力方向反対側端面へ供給された結露水を水平方向へ拡げることができ、その結果、放熱器の結露水による濡れ面積を増加させることができ、結露水の蒸発量を向上させるとともに、放熱器の放熱能力を向上させることができる。
【００３６】
請求項７に記載の発明は、前記放熱器において、重力方向反対側端面に結露水が流れる流路を設けたもので、結露水を気流が通過しにくい放熱器背面に流すのを防ぐことができ、結露水の蒸発量を向上させるとともに、放熱器の放熱能力を向上させることができる。
【００３７】
請求項８に記載の発明は、前記放熱器の基板のフィン接続表面上に、重力方向反対側面から重力方向に結露水を流す流路を設けたもので、結露水が重力方向に設けた流路を流れることにより、飛散させることなく、基板面上を流下させることができ、結露水の蒸発量を向上させるとともに、放熱器の放熱能力を向上させることができる。
【００３８】
請求項９に記載の発明は、前記放熱器に、重力方向反対側面から重力方向に結露水を流す複数の流路から分岐し重力方向に９０度よりも小さい傾斜角で分岐流路を設けたもので、結露水を飛散させることなく、基板面上を流下させるとともに、分岐流路へ流れることにより、基板の広域に結露水を供給することができ、結露水の蒸発量を向上させるとともに、放熱器の放熱能力を向上させることができる。
【００３９】
請求項１０に記載の発明は、前記放熱器に、前記分岐流路から基板と反対側端面方向に向かってフィン表面上に微細流路を設けたもので、基板面上に設けた分岐流路により基板面上に供給された結露水は、フィン表面上に設けた微細流路の毛細管現象によりフィン表面へと供給することができ、結露水の蒸発量を向上させるとともに、放熱器の放熱能力を向上させることができる。
【００４０】
請求項１１に記載の発明は、内部に貯蔵空間を持つ箱体と、二つの伝熱面を持ち一方が吸熱面としてまた他方が発熱面として働く熱電変換デバイスと、前記吸熱面に熱的に接続され前記箱体内もしくは前記貯蔵空間内に設置された冷却器と、前記発熱面に熱的に接続された放熱器と、冷却器や貯蔵空間内に結露した結露水を前記箱体外へ排出する排水孔と、放熱器に気流を送風する送風装置とから構成され、前記送風装置により反重力方向に気流が放熱器を通過するようにしたものである。
【００４１】
かかる構成とすることにより、基板面上やフィン表面上を流下する結露水の流下速度を低減することができ、その結果、放熱器による加熱時間を延長させて結露水の蒸発量を向上させるとともに、放熱器の放熱能力を向上させることができる。
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００４３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電子式保冷庫の背面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【００４４】
図１および図２において、箱体１は断熱箱であって内部に貯蔵空間１ａを持っており、食品や薬品等を収納することができる。
【００４５】
熱電変換デバイス２は、吸熱面２ａと発熱面２ｂを持っており、冷却器３は吸熱面２ａと熱的に接続されている。
【００４６】
前記冷却器３は、前記箱体１内部の貯蔵空間１ａ内に設置されている。排水孔４は冷却器３の重力方向側に設置されている。
【００４７】
放熱器５は、基板６と該基板６と熱的に接続され、前記基板６から略垂直に設けられたフィン７とから構成されており、この放熱器５の重力方向反対側端面８が、前記冷却器３の重力方向側端面よりも重力方向側で、かつ排水孔４の結露水排出口よりも重力方向側で結露水が放熱器５の重力方向反対側端面８に供給できるように設置されている。そして、前記放熱器５は、金属等の熱伝導率の大きい材料で作られており、成形のし易さや安価という観点からアルミニウムやアルミニウム合金が適している。
【００４８】
また、前記基板６とフィン７は一体で成形されているものがよく、アルミニウム合金を用いた押出成型品が適している。その他、グラファイト等も採用でき、より軽量で高性能化が図れる。また、基板６にはヒートパイプ等の冷媒の相変化を用いた高熱伝導部材を用いても良い。
【００４９】
図３は前記放熱器の正面図、図４は前記放熱器の上面図、図５は図３のＢ−Ｂ線による断面図である。図３から図５を用いて、前記放熱器５の構成を詳細に説明する。
【００５０】
前記重力方向反対側端面８は、前記排水孔４の結露水供給部から水平方向端面に向かって重力方向に傾斜しており、重力方向反対側端面８上には、前記放熱器５の長手方向に重力方向反対側端面流路９が設けられている。また、前記基板６のフィン７接続面上には、前記重力方向反対側端面８から重力方向に延びる流路１０が設けられており、さらに前記流路１０から分岐し、重力方向に９０度よりも小さい傾斜角で略八の字状に分岐流路１１が設けられている。また、前記分岐流路１１から基板６と反対側端面方向に向かってフィン７表面上に重力方向に傾斜した微細流路１２が設けられている。
【００５１】
熱伝導部材１３は、熱電変換デバイス２の発熱面２ｂと放熱器８の基板６とを熱的に接続しており、本実施の形態では金属材料を用いている。この金属材料は、安価という観点からはアルミニウムが適しており、高熱伝導材料という観点からは銅が適している。
【００５２】
放熱器５に気流を送風する送風装置１４は、前記放熱器５の上方に設置されており、反重力方向に気流が流動するように動作する。本実施の形態では送風装置１４として軸流ファンを用いているが、クロスフローファンなどを用いても良い。
【００５３】
以上のように構成された電子式保冷庫について、以下その動作、作用を説明する。
【００５４】
熱電変換デバイス２に電流を流すことにより、冷却面２ａが冷却され、冷却器３が冷却される。そして、冷却器側送風装置１５が動作し、これにより貯蔵空間１ａ内の空気と冷却器３と熱交換させ、前記貯蔵空間１ａを冷却する。この時、冷却器３の温度が貯蔵空間１ａ内の空気の露点温度以下になると冷却器３に結露が生じる。この結露水は重力により、冷却器３の重力方向側に設置された排水孔４に収集され、貯蔵空間１ａ外に排出される。
【００５５】
一方、前記熱電変換デバイス２の発熱面２ｂは発熱し、熱伝導部材１３を介して、放熱器５の基板６に熱が伝わり、フィン７に熱が拡がる。この時、排水孔４を通り、重力によって重力方向反対側端面８に供給された結露水は、重力方向反対側端面流路９へと入る。
【００５６】
その結果、重力方向反対側端面８が結露水供給部から水平方向端面に向かって重力方向に傾斜しているため、結露水は一部を流路１０に分流しながら、重力により水平方向端面に向かって流れ、放熱器５の水平方向へ拡がる。
【００５７】
次に、前記流路１０に分流された結露水は基板６上を重力方向へと流れ、略八の字状の分岐流路１１に分流され、前記基板６全体に拡がる。その後、分岐流路１１を流れる結露水は毛細管力と重力により、フィン表面上微細流路１２へ供給され、フィン７全体へと拡がる。
【００５８】
このように、結露水は放熱器５全体へと拡がるとともに、前述した熱電デバイス２の発熱面２ｂの熱が放熱器５へと伝わり、結露水を加熱し、蒸発させる。さらに、放熱器側送風装置１４により、反重力方向へ放熱器５内に気流を流すことにより、結露水の流下速度を小さくし、前記放熱器５による加熱時間を延長するとともに、気流により結露水の蒸発を促進することができる。
【００５９】
以上のように本実施の形態は、放熱器５の重力方向反対側端面８が、冷却器３重力方向側端面よりも重力方向側に設置され、また、排水孔４から排出される結露水が、前記放熱器５の重力方向反対側端面流路９に供給できるように設置するとともに、前記放熱器５は、基板６とフィン７から構成され、さらに、前記放熱器５の重力方向反対側端面８が結露水供給部から水平方向端面に向かって重力方向に傾斜しており、重力方向反対側端面８から重力方向に結露水を流す流路１０を放熱器５の基板６のフィン７接続表面上に設け、また、前記流路１０から分岐し、かつ重力方向に９０度よりも小さい傾斜角で分岐流路１１を設け、さらに基板６と反対側端面方向に向かってフィン７表面上に微細流路１２を設けたものである。また、本実施の形態は、金属製の熱伝導部材１３で熱電変換デバイス２の発熱面２ｂと放熱器８の基板６とを熱的に接続し、放熱器側送風装置１４で反重力方向へ放熱器５内に気流を流すようにしたものである。
【００６０】
これらの構成により、冷却器３で生じた結露水を放熱器５全体に拡げ、加熱時間を延長し、熱電変換デバイス２の発熱面２ｂの発熱で蒸発させる結露水量を大幅に向上することができるとともに、蒸発潜熱を用いて放熱することにより放熱器５の放熱能力も向上することができる。
【００６１】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明するが、先の実施の形態１と同一の構成のものについては同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図６は、本発明の本実施の形態２における電子式保冷庫の側断面図である。
【００６２】
熱伝導部材１６はヒートパイプで構成されており、熱電変換デバイス２の発熱面２ｂと放熱器５の基板６とを熱的に接続している。
【００６３】
以上のように構成された電子式保冷庫について、以下実施の形態１と異なる動作、作用を説明する。
【００６４】
熱電変換デバイス２の発熱面２ｂの発熱をヒートパイプ製熱伝導部材１６に伝え、放熱器５の基板６に伝える。この時、熱伝導部材１６はヒートパイプ内の冷媒の蒸発潜熱を利用し熱搬送を行うため、非常に効率よく、大量に熱を伝えることができる。
【００６５】
以上のように本実施の形態ではヒートパイプ製の熱伝導部材１６で構成されたことにより、発熱面２ｂの発熱を放熱器５に効率よく、大量に伝えることができ、結露水の蒸発量を向上させるとともに、放熱器５の放熱量を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明にかかる電子式保冷庫は、結露水を蒸発させ排出することが可能となるので、電子式冷温庫や冷蔵庫、薬品保管庫や理化学機器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態１における電子式保冷庫の背面図
【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図
【図３】本発明の実施の形態１における電子式保冷庫に用いた放熱器の正面図
【図４】本発明の実施の形態１における電子式保冷庫に用いた放熱器の上面図
【図５】図３のＢ−Ｂ線による断面図
【図６】本発明の実施の形態２における電子式保冷庫の側断面図
【図７】従来の冷温庫の側断面図
【符号の説明】
【００６８】
１    箱体
２    熱電変換デバイス
２ａ  冷却面
２ｂ  発熱面
３    冷却器
４    排水孔
５    放熱器
６    基板
７    フィン
８    重力方向反対側端面
９    重力方向反対側端面流路
１０  流路
１１  分岐流路
１２  フィン表面上微細流路
１３  熱伝導部材
１４  放熱器側送風装置
１６  熱伝導部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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