(57)【要約】【課題】熱電モジュールを用いた冷凍冷蔵庫を、十分な冷却能力があり、構成が簡単で、組み立て工数を削減でき、安価に提供できるようにする。【解決手段】冷蔵室５１を冷却する冷却ユニットと冷凍室３３を冷却する冷却ユニットを一体構造とし、冷凍室３３冷却用の熱電モジュール２７の放熱面を冷蔵室冷却用冷却器２４と熱伝導可能に設けたため、冷凍室用冷却器３０の冷却能力が向上する、もしくは吸熱面の温度を低下させることができる。また、冷却装置を一体構造としたため、冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込む工数が大幅に削減でき、安価に冷凍冷蔵庫を提供することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と、吸熱面と放熱面を有し所定方向の電流を流すことにより前記吸熱面が冷却され放熱面が加熱する第１熱電モジュールと、吸熱面と放熱面を有し所定方向の電流を流すことにより前記吸熱面が冷却され放熱面が加熱する第２熱電モジュールとを備え、
前記第２熱電モジュールの前記吸熱面は、直接もしくは間接的に、前記冷凍室用冷却器と熱伝導可能に接続され、
冷蔵室用冷却器は、直接もしくは間接的に、前記第２熱電モジュールの前記放熱面と前記第１熱電モジュールの前記吸熱面の両方に熱伝導可能に接続されている冷却装置。
【請求項２】
冷蔵室内の空気を循環させるための送風ファンを、冷蔵室用冷却器に固定した請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
冷凍室を形成する容器を設置した請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
請求項１記載の冷却装置と、前記冷却装置の冷蔵室用冷却器で冷却される冷蔵室と、前記冷蔵室から独立した室で前記冷却装置の冷凍室用冷却器で冷却される冷凍室とを備えた冷凍冷蔵庫。
【請求項５】
冷蔵室内の温度を検知する冷蔵室温度検知手段と、冷凍室用冷却器の温度もしくは冷凍室内の温度を検知する冷凍室温度検知手段と、前記冷蔵室温度検知手段により検知した前記冷蔵室内の温度と前記冷凍室温度検知手段により検知した前記冷凍室内の温度とに応じて第１熱電モジュールに流す電流の大きさと第２熱電モジュールに流す電流の大きさとを制御する通電制御手段とを備えた請求項４記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項６】
請求項１記載の冷却装置と、前記冷却装置の冷蔵室用冷却器と室内の空気を循環させるための送風ファンとが配置された冷蔵室と、前記冷蔵室から独立した室で前記冷却装置の冷凍室用冷却器が配置された冷凍室とを備えた冷凍冷蔵庫。
【請求項７】
冷蔵室内の温度を検知する冷蔵室温度検知手段と、冷凍室用冷却器の温度もしくは冷凍室内の温度を検知する冷凍室温度検知手段と、前記冷蔵室温度検出手段により検知した前記冷蔵室内の温度と前記冷凍室温度検知手段により検知した前記冷蔵室内の温度とに応じて送風ファンの回転数と第１熱電モジュールに流す電流の大きさと第２熱電モジュールに流す電流の大きさとを制御する通電制御手段とを備えた請求項６記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項８】
冷凍室用冷却器が冷凍室の少なくとも底面を構成している請求項４から７のいずれか一項記載の冷凍冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱電モジュールを使用し、冷凍と冷蔵のように異なる複数の温度帯を作り出す冷却装置と、これを用いた冷凍冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フロンガスの大気放出によるオゾン層破壊や温暖化が地球的な問題となり、フロンガスを使用しない冷凍冷蔵庫の開発が急がれている。そしてフロンガスを使用しない方式の一つとして、熱電モジュールを使用した冷凍冷蔵庫が注目されている。
【０００３】
ここで熱電モジュールとは、Ｐ型半導体とＮ型半導体とが電気的に交互に連結され、この回路に直流電流を流すことで生じるペルチェ効果を利用したものや、相互間に一定の隙間を設けた二つ以上の電極から構成され、電子が電極間の空間を移動することで生じる熱電子効果を利用したもの等であり、二つの伝熱面を有し、電流を流すことにより一方の伝熱面が吸熱し、他方の伝熱面が加熱される機能を持つものである。
【０００４】
従来の熱電モジュールを使用した冷凍冷蔵庫としては、特許文献１に示されたものがある。
【０００５】
以下、図面を参照しながら上記従来の冷凍冷蔵装置を説明する。図８は従来の冷凍冷蔵庫の断面図を示している。
【０００６】
冷蔵室１は、断熱材料からなる外壁２と冷却器として用いられるアルミニウム製の内壁３から構成されている。第１熱電モジュール４は、吸熱面が内壁３と接しており、内壁３を介して冷蔵室１を冷却している。放熱器５は、第１熱電モジュール４の放熱面からの熱を雰囲気空気に放出している。冷蔵室冷却用送風ファン６は、冷蔵室内の空気を強制循環させることにより、冷却効果を高めている。
【０００７】
第１熱電モジュール４と冷却器として用いられる内壁３と放熱器５と冷蔵室冷却用送風ファン６からなる第１冷却ユニットは、冷蔵室１を冷却するユニットである。
【０００８】
冷凍室７は、冷蔵室１と同様に断熱材料からなる外壁２と冷却器として用いられるアルミニウム製の内壁８から構成されている。第２熱電モジュール９は、吸熱面が内壁８と接しており、内壁８を介して冷凍室７を冷却している。放熱器１０は、冷蔵室１内に納められており、第２熱電モジュール９の放熱面からの熱を冷蔵室１内の空気に放出している。
【０００９】
第２熱電モジュール９と冷却器として用いられる内壁８と放熱器１０からなる第２冷却ユニットは冷凍室７を冷却するユニットである。
【００１０】
第１冷却ユニットと第２冷却ユニットはそれぞれ独立した構成となっている。
【００１１】
以上のように構成された冷凍冷蔵装置について、以下その動作を説明する。
【００１２】
第１熱電モジュール４と第２熱電モジュール９に通電すると、冷蔵室１内の送風ファン６により循環している空気や被冷却物は内壁３を介して第１熱電モジュール４に吸熱され、冷蔵室１内が冷却される。
【００１３】
第１熱電モジュール４に吸熱された熱量と通電により発生する熱量は放熱面から放熱器５を介して雰囲気空気に放出される。
【００１４】
また、第２熱電モジュール９でも第１熱電モジュール４と同様に冷凍室７内の空気や被冷却物は内壁８を介して第２熱電モジュール９に吸熱され、冷凍室７内が冷却される。
【００１５】
第２熱電モジュール９に吸熱された熱量と通電により発生する熱量は放熱面から放熱器１０を介して冷蔵室１内の空気に放出される。
【００１６】
この際、雰囲気温度と比較して、大幅に温度が低い冷蔵室１内の空気で第２熱電モジュール９の放熱を行うため、第２熱電モジュール９の吸熱面の温度が下がり、冷凍が行える。
【００１７】
【特許文献１】
特開平７−３３２８２９号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、第２熱電モジュール９から発生する熱量は冷蔵室１内の空気を介して熱交換が行われるため、放熱側の熱交換効率が悪く、第２熱電モジュール９の吸熱面温度の下がりが悪い、また冷却能力が低下するという欠点があった。
【００１９】
また、冷蔵室１内を冷却する第１熱電モジュール４と冷却器として用いられている内壁３と冷蔵室冷却用送風ファン６と放熱器５から構成されている第１冷却ユニットと、冷凍室９内を冷却する第２熱電モジュール９と冷却器として用いられている内壁８と放熱器１０とから構成されている第２冷却ユニットがそれぞれ独立して構成されているため、組立工数が大きくなり、安価に冷凍冷蔵庫を提供できないという欠点があった。
【００２０】
本発明は、熱電モジュールを用いた冷凍冷蔵庫を、十分な冷却能力があり、構成が簡単で、組み立て工数を削減でき、安価に提供できるようにすることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の冷却装置の発明は冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と、吸熱面と放熱面を有し所定方向の電流を流すことにより前記吸熱面が冷却され放熱面が加熱する第１熱電モジュールと、吸熱面と放熱面を有し所定方向の電流を流すことにより前記吸熱面が冷却され放熱面が加熱する第２熱電モジュールとを備え、前記第２熱電モジュールの前記吸熱面は、直接もしくは間接的に、前記冷凍室用冷却器と熱伝導可能に接続され、冷蔵室用冷却器は、直接もしくは間接的に、前記第２熱電モジュールの前記放熱面と前記第１熱電モジュールの前記吸熱面の両方に熱伝導可能に接続したものである。
【００２２】
本発明では、第２熱電モジュールの放熱を温度が低い第１熱電モジュールの冷蔵室用冷却器と熱的に接続し、熱伝導によって行えるようにしたので、熱抵抗が大きい空気を熱交換経路に介在させることが無く、効率よく第２熱電モジュールの放熱が行え、冷凍室用冷却器の冷却能力が向上する。もしくは吸熱面の温度を低下させることができる。また、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第１熱電モジュールとからなる第１冷却ユニットと冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と、第２熱電モジュールとからなる第２冷却ユニットが熱伝導可能に構成している、つまりこれらのユニットが一体構造となっているため、冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込む工数を大幅に削減できる。
【００２３】
請求項２に記載の冷却装置の発明は、請求項１の発明にさらに冷蔵室内の空気を循環させるための送風ファンを、冷蔵室用冷却器に固定したものであり、冷蔵室内の冷却を効率的に行うための送風機を含めて一体構造としたため、冷凍冷蔵庫等のシステムへの組み込み工数をさらに削減できる。また、冷蔵室冷却器の温度が最も低くなる熱電モジュールの投影面に直接風を吹き付けることができるため、熱交換効率が向上するという作用も有する。
【００２４】
請求項３に記載の冷却装置の発明は、請求項１または２の発明にさらに冷凍室を形成する容器を設置したものであり、冷凍室を形成する容器を含めて一体構造としたため、冷却装置を冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込むだけで冷蔵室から独立した冷凍室を形成することができ、冷却装置を冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込む工数をさらに削減できる。
【００２５】
請求項４に記載の冷凍冷蔵庫の発明は、請求項１記載の冷却装置と、前記冷却装置の冷蔵室用冷却器で冷却される冷蔵室と、前記冷蔵室から独立した室で前記冷却装置の冷凍室用冷却器で冷却される冷凍室とを備えたものであり、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第１熱電モジュールとからなる第１冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第２熱電モジュールとからなる第２冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数が大幅に低減でき、安価に冷凍冷蔵庫を提供できる。また、冷蔵室と冷凍室が独立している、つまり隔壁によって隔てられるため、冷凍室の冷気が冷蔵室に流れ込むのを防ぎ、冷凍室を効率よく冷却することができる。
【００２６】
請求項５に記載の冷凍冷蔵庫の発明は、請求項４記載の発明に加えて、冷蔵室内の温度を検知する冷蔵室温度検知手段と、冷凍室用冷却器の温度もしくは冷凍室内の温度を検知する冷凍室温度検知手段と、前記冷蔵室温度検知手段により検知した前記冷蔵室内の温度と前記冷凍室温度検知手段により検知した前記冷凍室内の温度とに応じて第１熱電モジュールに流す電流の大きさと第２熱電モジュールに流す電流の大きさとを制御する通電制御手段とを備えたものである。
【００２７】
本発明では、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第１熱電モジュールとからなる第１冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第２熱電モジュールとからなる第２冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数を大幅に低減でき、安価に冷凍冷蔵庫を提供できる。また、冷蔵室の温度を検知し、第１熱電モジュールに流す電流の大きさを調整し、かつ冷凍室用冷却器もしくは冷凍室内の温度を検知し、第２熱電モジュールに流す電流の大きさを調整することによって、冷蔵室と冷凍室を独立して制御できるため、高精度に温度制御できる冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【００２８】
請求項６に記載の冷凍冷蔵庫の発明は、請求項１記載の冷却装置と、前記冷却装置の冷蔵室用冷却器と室内の空気を循環させるための送風ファンとが配置された冷蔵室と、前記冷蔵室から独立した室で前記冷却装置の冷凍室用冷却器が配置された冷凍室とを備えたものであり、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第１熱電モジュールとからなる第１冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第２熱電モジュールとからなる第２冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数を大幅に低減できる。さらに、送風ファンを一体構造としたことにより、冷凍冷蔵庫の組立工数をさらに低減でき、さらに安価な冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【００２９】
請求項７に記載の冷凍冷蔵庫の発明は、請求項６記載の発明において、冷蔵室内の温度を検知する冷蔵室温度検知手段と、冷凍室用冷却器の温度もしくは冷凍室内の温度を検知する冷凍室温度検知手段と、前記冷蔵室温度検出手段により検知した前記冷蔵室内の温度と前記冷凍室温度検知手段により検知した前記冷蔵室内の温度とに応じて送風ファンの回転数と第１熱電モジュールに流す電流の大きさと第２熱電モジュールに流す電流の大きさとを制御する通電制御手段とを備えたものである。
【００３０】
本発明では、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第１熱電モジュールとからなる第１冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第２熱電モジュールとからなる第２冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数を大幅に低減でき、安価に冷凍冷蔵庫を提供できる。また、前記冷蔵室の温度を検知し、前記第１熱電モジュールに流す電流の大きさを調整し、かつ前記冷凍室用冷却器もしくは前記冷凍室内の温度を検知し、前記第２熱電モジュールに流す電流の大きさを調整することによって、前記冷蔵室と前記冷凍室を独立して制御できるため、高精度に温度制御ができ、かつ前記冷蔵室の前記送風ファンの回転数を制御することにより、前記冷凍室の急冷が必要な場合には前記送風ファンの回転数を低下することにより、前記第１熱電モジュールの冷却能力の大部分を前記第２熱電モジュールの放熱側の冷却に用いることができ、急速冷凍が可能な冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【００３１】
請求項８に記載の冷凍冷蔵庫の発明は、請求項４から７のいずれか一項記載の発明において、冷凍室用冷却器が冷凍室の少なくとも底面を構成しているものであり、被冷却物は前記冷凍室用冷却器と直接接触するため、効率よく冷却することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
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、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による冷却装置の断面図である。
【００３４】
図１において、第１熱電モジュール２１は、吸熱面２２と放熱面２３を有し所定方向に電流を流すことにより吸熱面２２が冷却され、放熱面２３が加熱される。冷蔵室５１を冷却するための冷蔵室用冷却器２４は、隙間調節用アルミブロック２５を介して、熱伝導可能に第１熱電モジュール２１の吸熱面２２と熱的に接続されている。冷蔵用冷却器２４はアルミニウム等の熱伝導性に優れた素材によって作られている。放熱器２６は、従来の構成と同じである。
【００３５】
第２熱電モジュール２７は、吸熱面２８と放熱面２９を有し所定方向に電流を流すことにより吸熱面２８が冷却され、放熱面２９が加熱される。冷凍室用冷却器３０は、第２熱電モジュール２７の吸熱面２８と熱伝導可能に接続されている。冷凍室用冷却器３０もアルミニウム等の熱伝導性に優れた素材によって作られている。一方、放熱面２９は冷蔵室用冷却器２４と熱伝導可能に接続されている。
【００３６】
冷蔵室内の空気を循環させるための送風ファン３１は、冷蔵室用冷却器２４に固定されている。容器３２は冷凍室用冷却器３０を底面として、冷凍室用冷却器３０上に設置しており、冷凍室３３を形成している。
【００３７】
このように、第１熱電モジュール２１と冷蔵室用冷却器２４と隙間調節用アルミブロック２５と放熱器２６と送風ファン３１とから構成される冷蔵室を冷却するための第１冷却ユニットと、第２熱電モジュール２７と冷凍室用冷却器３０と容器３２とから構成される冷凍室３３を冷却するための第２冷却ユニットが、冷蔵室用冷却器２４を第２熱電モジュール２７の放熱面２９と熱伝導可能に接続して、第２熱電モジュール２７の放熱器として冷蔵用冷却器２４を用いることにより、これら２つの冷却ユニットが一体構造となっている。
【００３８】
図２は本発明の実施の形態１による冷却装置を用いた冷凍冷蔵庫の断面図である。冷凍冷蔵庫キャビネット４７は断熱壁５０で構成されている。容器３２の壁３４は、冷蔵室５１から冷凍室３３を独立させており、冷凍室３３内の冷気が冷蔵室５１内に流入することを防止する点からプラスチックや断熱材等の熱伝導率が小さい部材が好ましい。特に、断熱性能に優れた真空断熱材を用いることが好ましい。冷凍室用冷却器３０は冷凍室３３の底面を成しており、被冷却物を上面に載せ直接熱伝導によって冷却できる。放熱側送風ファン５４は放熱器２６に雰囲気空気を送り込んで第１熱電モジュール２１の放熱面の放熱を促進している。
【００３９】
以下、図面を参照しながら上記冷却装置を用いた冷凍冷蔵庫についてその動作を説明する。
【００４０】
第１熱電モジュール２１と第２熱電モジュール２７に所定の方向に通電を行うと第１熱電モジュール２１の放熱面２３は加熱され、吸熱面２２は冷却される。放熱面２３は放熱器２６と直接接しており放熱器２６を介して、送風ファン５４により送り込まれる雰囲気空気と熱交換し、放熱する。一方、吸熱側は隙間調節用アルミブロック２５を介して、冷蔵室用冷却器２４を冷却する。
【００４１】
冷蔵室用冷却器２４は冷蔵室冷却器２４に固定された送風ファン３１によって送り込まれた空気と熱交換し、冷蔵室５１内を冷却する。この際、冷蔵室用冷却器２４の温度が最も低く熱交換が効率的に行われる第１熱電モジュール２１の投影面に送風ファン３１から吐出した風速の速い空気が送り込まれるように送風ファン３１を冷蔵室用冷却器２４に固定しているため、冷蔵室５１の冷却が効率よく行われる。
【００４２】
同時に第２熱電モジュール２７でも放熱面２９は加熱され、吸熱面２８は冷却される。第２熱電モジュール２７の放熱を温度が低い冷蔵室用冷却器２４と熱的に接続し、熱伝導によって行えるようにしたので、熱抵抗が大きい空気を熱交換経路に介在させることが無く、効率よく第２熱電モジュール２７の放熱が行え、冷凍室用冷却器３０の冷却能力が向上する。もしくは冷凍室冷却器３０の温度を低下させることができる。
【００４３】
また、冷蔵室５１を冷却するための冷蔵室用冷却器２４と第１熱電モジュール２１と送風ファン３１とからなる第１冷却ユニットと冷凍室３３を冷却するための冷凍室用冷却器３０と第２熱電モジュール２７と容器３２とからなる第２冷却ユニットが熱伝導可能に構成している、つまりこれらのユニットが一体構造となっており、冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込む工数が大幅に削減できる。また、冷凍室用冷却器３０が冷凍室３３の底面を成しており、被冷却物は冷凍室用冷却器３０と直接接触することができ効率よく冷却することが可能となる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、放熱器２６と第１熱電モジュール２１の放熱面２３を直接接触させて、放熱を行っているが、図３に示すようにポンプ６１と放熱器６２とチャンバー６３とを配管６４でつないで循環経路を構成し、水やプロピレングリコール水溶液等の熱伝達率が大きい液冷媒を循環させて間接的に第１熱電モジュール２１のから放熱を行う方式でも良い。
【００４５】
上記のように作動する冷凍冷蔵庫において動作の制御方法について図４、図５を用いて説明する。
【００４６】
図４は本実施の形態の冷凍冷蔵庫の制御装置のブロック図である。図５は本実施の形態の冷凍冷蔵庫の制御を説明するためのフローチャートである。
【００４７】
図４において、冷蔵センサー３００は冷蔵室５１内に設けられており、冷凍センサー３０１は冷凍室３３内の冷凍室用冷却器３０に設けられている。
【００４８】
冷蔵室温度検知手段３０２は冷蔵センサー３００により冷蔵室温度を検出する。冷凍室温度検知手段３０３は冷凍センサー３０１により冷凍室用冷却器の温度を検出する。冷蔵室温度設定手段３０４は、冷蔵室温度を所定の温度に設定し、冷凍室温度設定手段３０５は、冷凍室温度を所定の温度に設定する。
【００４９】
温度差演算手段３０６は、冷蔵室温度検知手段３０２と冷蔵室温度設定手段３０４により設定された所定の温度との温度差および冷凍室温度検知手段３０３と冷凍室温度設定手段３０５により設定された所定の温度との温度差の演算を行う。
【００５０】
電圧設定手段３０７は温度差演算手段３０５により演算された温度差によって第１熱電モジュール２１と第２熱電モジュール２７に加える電圧を設定する。
【００５１】
第１熱電モジュール通電制御手段３０８は電圧設定手段３０７により設定された第１熱電モジュール２１に加える電圧を制御する。
【００５２】
第２熱電モジュール通電制御手段３０９は電圧設定手段３０７により設定された第２熱電モジュール２７に加える電圧を制御する。
【００５３】
図５は、本発明の実施の形態の一つにおける動作を説明するためのフローチャートである。
【００５４】
図５において、Ｓｔｅｐ１で冷蔵室温度検知手段３０２は冷蔵センサー３００により冷蔵室温度Ｔｐを検出し、同様に冷凍室温度検出手段３０３は冷凍センサー３０１により、冷凍室温度Ｔｆを検出する。
【００５５】
次にＳｔｅｐ２では、温度差演算手段３０６により冷蔵室温度Ｔｐと冷蔵室温度設定手段３０４により設定された所定の温度Ｔｒｅｆとの温度差ΔＴ１（＝Ｔｐ−Ｔｒｅｆ）を演算し、同様に冷凍室温度Ｔｆと冷凍室温度設定手段３０５により設定された所定の温度Ｔｉｃｅとの温度差ΔＴ２（＝Ｔｆ−Ｔｉｃｅ）を演算する。
【００５６】
温度差ΔＴ１の演算結果により、Ｓｔｅｐ３では電圧設定手段３０７で第１熱電モジュール２１に加える電圧を設定する。ここで、温度差ΔＴ１が正の場合、つまり冷蔵室温度Ｔｐが設定温度Ｔｒｅｆよりも高い時、冷却負荷が冷却能力よりも大きいと判断し、第１熱電モジュール２１に加える電圧を大きくするように設定し、Ｓｔｅｐ４では設定した電圧になるように第１熱電モジュール通電制御手段３０８で調節を行う。
【００５７】
次に、温度差ΔＴ１が０の場合、つまり冷蔵室温度Ｔｐが設定温度Ｔｒｅｆと等しい時、冷却負荷と冷却能力が等しいと判断し、第１熱電モジュール２１に加える電圧を現状のまま維持するように設定し、Ｓｔｅｐ４では設定した電圧になるように第１熱電モジュール通電制御手段３０８で調節を行う。
【００５８】
次に、温度差ΔＴ１が負の場合、つまり冷蔵室温度Ｔｐが設定温度Ｔｒｅｆよりも低い時、冷却負荷が冷却能力よりも小さいと判断し、第１熱電モジュール２１に加える電圧を小さくするように設定し、Ｓｔｅｐ４では設定した電圧になるように第１熱電モジュール通電制御手段３０８で調節を行う。
【００５９】
また、温度差ΔＴ２の演算結果により、Ｓｔｅｐ５では電圧設定手段３０７で第１熱電モジュール２１に加える電圧を設定する。ここで、温度差ΔＴ２が正の場合、つまり冷凍室温度Ｔｆが設定温度Ｔｉｃｅよりも高い時、冷却負荷が冷却能力よりも大きいと判断し、第２熱電モジュール２７に加える電圧を大きくするように設定し、Ｓｔｅｐ６では設定した電圧になるように第２熱電モジュール通電制御手段３０９で調節を行う。
【００６０】
次に、温度差ΔＴ２が０の場合、つまり冷凍室温度Ｔｆが設定温度Ｔｉｃｅと等しい時、冷却負荷と冷却能力が等しいと判断し、第２熱電モジュール２７に加える電圧を現状のまま維持するように設定し、Ｓｔｅｐ６では設定した電圧になるように第２熱電モジュール通電制御手段３０９で調節を行う。
【００６１】
次に、温度差ΔＴ２が負の場合、つまり冷凍室温度Ｔｆが設定温度Ｔｉｃｅよりも低い時、冷却負荷が冷却能力よりも小さいと判断し、第２熱電モジュール２７に加える電圧を小さくするように設定し、Ｓｔｅｐ６では設定した電圧になるように第２熱電モジュール通電制御手段３０９で調節を行う。
【００６２】
これらにより、冷蔵室５１と冷凍室３３ともに独立に制御できるため、高精度に温度制御できる冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【００６３】
ここで、本実施の形態では電流を制御するよりも電圧を制御する方が容易なため、電圧で制御を行っており、熱電モジュールに加える電圧を大きくすると、電流は大きくなり、冷却能力を大きくすることができる。熱電モジュールに加える電圧を小さくすると、電流は小さくなり、冷却能力を小さくすることができる。
【００６４】
本実施の形態ではこのように熱電モジュールに加える電圧を制御することにより、電流を制御したが、直接電流を制御しても同じ効果が得られる。
【００６５】
尚、冷凍室の冷凍センサー３０１は冷凍室冷却器３０に設置したが、冷凍室３３内の他の場所に設定してもよい。
【００６６】
また、電圧設定手段３０７による第１熱電モジュール２１と第２熱電モジュール２７に加える電圧は、ＯＮ／ＯＦＦによる制御またはリニアによる制御で可変するものであり、ＯＮ／ＯＦＦによる制御は、電源装置を安価とする効果があり、リニアによる制御は、各熱電モジュール２１，２７に与える熱ストレスを減少させ、高寿命、高効率の熱電装置を備えた冷凍冷蔵庫を提供できる。
【００６７】
（実施の形態２）
本実施の形態の冷凍冷蔵庫の構成で実施の形態１と同じ構成については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６８】
図６は本実施の形態の冷凍冷蔵庫の制御装置のブロック図である。
【００６９】
図６において、冷蔵センサー３００、冷凍センサー３０１、冷蔵室温度検知手段３０２、冷凍室温度検知手段３０３、冷蔵室温度設定手段３０４、冷凍室温度設定手段３０５、温度差演算手段３０６、第１熱電モジュール通電制御手段３０８、第２熱電モジュール通電制御手段３０９は実施の形態１と同じ構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００７０】
電圧設定手段４０７は温度差演算手段３０５により演算された温度差に合わせて第１熱電モジュール２１と第２熱電モジュール２７に加える電圧を設定するのに加えて、送風ファン３１に加える電圧も設定する。
【００７１】
急速冷凍スイッチ４１１は急速冷凍を行うか否かを設定するスイッチで急速冷凍を行う場合スイッチをＯＮにする。
【００７２】
このように構成された制御装置の通常の冷蔵室及び冷凍室の温度制御は実施の形態１と同様であり、図５のフローチャートに示す通りである。
【００７３】
次に、急速冷凍スイッチ４１１がＯＮの場合の制御を説明する。
【００７４】
図７は本実施の形態の冷凍冷蔵庫の急速冷凍スイッチ４１１がＯＮの場合の制御を説明するためのフローチャートである。
【００７５】
急速冷凍スイッチ４１１をＯＮにすると、まずＳｔｅｐ１で第１熱電モジュール２１と第２熱電モジュール２７に加える電圧を大きくする。次に、Ｓｔｅｐ２で、送風ファン３１に加える電圧を小さくする。
【００７６】
ここで、送風ファン３１は電圧を小さくすることにより、回転数が小さくなり、送風量が小さくなる。逆に、送風ファン３１電圧を大きくすると、回転数は大きくなり、送風量は大きくなる。
【００７７】
このように第２熱電モジュール２７の電圧を大きくすることにより、冷凍室３３内を冷却する能力が大きくなる。さらに、第１熱電モジュール２１に加える電圧を大きくし、送風ファン３１に加える電圧を小さくすることにより、冷蔵室５１内の冷却を抑え、その分を第２熱電モジュール２７の放熱に回すことができるため、第２熱電モジュール２７の吸熱量が増大し、急速冷凍が行えるようになる。
【００７８】
本実施の形態ではユーザーが作為的に急速冷凍スイッチ４１１をＯＮにした場合を説明したが、冷凍室負荷と冷蔵室負荷を検知し、多数の被冷却物を冷凍室３３に入れたとき等、冷凍室負荷が大幅に大きいと判断した場合に送風ファン３１の電圧を小さくし、冷凍室３３の冷却量を増やし、急速冷凍が行えるようにすることもできる。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と、吸熱面と放熱面を有し所定方向の電流を流すことにより吸熱面が冷却され放熱面が加熱する第１熱電モジュールと、吸熱面と放熱面を有し所定方向の電流を流すことにより吸熱面が冷却され放熱面が加熱する第２熱電モジュールとを備え、第２熱電モジュールの吸熱面は、直接もしくは間接的に、冷凍室用冷却器と熱伝導可能に接続され、冷蔵室用冷却器は、直接もしくは間接的に、第２熱電モジュールの放熱面と第１熱電モジュールの吸熱面の両方に熱伝導可能に接続したものである。
【００８０】
本発明では、第２熱電モジュールの放熱を温度が低い第１熱電モジュールの冷蔵室用冷却器と熱的に接続し、熱伝導によって行えるようにしたので、熱抵抗が大きい空気を熱交換経路に介在させることが無く、効率よく第２熱電モジュールの放熱が行え、冷凍室用冷却器の冷却能力が向上する。もしくは吸熱面の温度を低下させることができる。また、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第１熱電モジュールとからなる第１冷却ユニットと冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と、第２熱電モジュールとからなる第２冷却ユニットが熱伝導可能に構成している、つまりこれらのユニットが一体構造となっているため、冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込む工数を大幅に削減できる。
【００８１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明に加えて、冷蔵室内の空気を循環させるための送風ファンを、冷蔵室用冷却器に固定したものであり、冷蔵室内の冷却を効率的に行うための送風機を含めて一体構造としたため、冷凍冷蔵庫等のシステムへの組み込み工数をさらに削減できる。また、冷蔵室冷却器の温度が最も低くなる熱電モジュールの投影面に直接風を吹き付けることができるため、熱交換効率が向上する。
【００８２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２の発明に加えて、冷凍室を形成する容器を設置したものであり、冷凍室を形成する容器を含めて一体構造としたため、冷却装置を冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込むだけで冷蔵室から独立した冷凍室を形成することができ、冷却装置を冷凍冷蔵庫等のシステムに組み込む工数をさらに削減できる。
【００８３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１記載の冷却装置と、冷却装置の冷蔵室用冷却器で冷却される冷蔵室と、冷蔵室から独立した室で冷却装置の冷凍室用冷却器で冷却される冷凍室とを備えたものであり、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第１熱電モジュールとからなる第１冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第２熱電モジュールとからなる第２冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数が大幅に低減でき、安価に冷凍冷蔵庫を提供できる。また、冷蔵室と冷凍室が独立している、つまり隔壁によって隔てられるため、冷凍室の冷気が冷蔵室に流れ込むのを防ぎ、冷凍室を効率よく冷却することができる。
【００８４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明に加えて、冷蔵室内の温度を検知する冷蔵室温度検知手段と、冷凍室用冷却器の温度もしくは冷凍室内の温度を検知する冷凍室温度検知手段と、前記冷蔵室温度検知手段により検知した前記冷蔵室内の温度と前記冷凍室温度検知手段により検知した前記冷凍室内の温度とに応じて第１熱電モジュールに流す電流の大きさと第２熱電モジュールに流す電流の大きさとを制御する通電制御手段とを備えたものである。
【００８５】
本発明では、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第１熱電モジュールとからなる第１冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第２熱電モジュールとからなる第２冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数を大幅に低減でき、安価に冷凍冷蔵庫を提供できる。また、冷蔵室の温度を検知し、第１熱電モジュールに流す電流の大きさを調整し、かつ冷凍室用冷却器もしくは冷凍室内の温度を検知し、第２熱電モジュールに流す電流の大きさを調整することによって、冷蔵室と冷凍室を独立して制御できるため、高精度に温度制御できる冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【００８６】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１記載の冷却装置と、冷却装置の冷蔵室用冷却器と室内の空気を循環させるための送風ファンとが配置された冷蔵室と、冷蔵室から独立した室で冷却装置の冷凍室用冷却器が配置された冷凍室とを備えたものであり、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第１熱電モジュールとからなる第１冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第２熱電モジュールとからなる第２冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数を大幅に低減できる。さらに、送風ファンを一体構造としたことにより、冷凍冷蔵庫の組立工数をさらに低減でき、さらに安価な冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【００８７】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６記載の発明において、冷蔵室内の温度を検知する冷蔵室温度検知手段と、冷凍室用冷却器の温度もしくは冷凍室内の温度を検知する冷凍室温度検知手段と、冷蔵室温度検出手段により検知した冷蔵室内の温度と冷凍室温度検知手段により検知した冷蔵室内の温度とに応じて送風ファンの回転数と第１熱電モジュールに流す電流の大きさと第２熱電モジュールに流す電流の大きさとを制御する通電制御手段とを備えたものである。
【００８８】
本発明では、冷却装置は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用冷却器と第１熱電モジュールとからなる第１冷却ユニットと、冷凍室を冷却するための冷凍室用冷却器と第２熱電モジュールとからなる第２冷却ユニットが一体となっているため、冷凍冷蔵庫の組立工数を大幅に低減でき、安価に冷凍冷蔵庫を提供できる。また、冷蔵室の温度を検知し、第１熱電モジュールに流す電流の大きさを調整し、かつ冷凍室用冷却器もしくは冷凍室内の温度を検知し、第２熱電モジュールに流す電流の大きさを調整することによって、冷蔵室と冷凍室を独立して制御できるため、高精度に温度制御ができ、かつ冷蔵室の送風ファンの回転数を制御することにより、冷凍室の急冷が必要な場合には送風ファンの回転数を低下することにより、第１熱電モジュールの冷却能力の大部分を第２熱電モジュールの放熱側の冷却に用いることができ、急速冷凍が可能な冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【００８９】
また、請求項８に記載の発明は、請求項４から７のいずれか一項記載の発明において、冷凍室用冷却器が冷凍室の少なくとも底面を構成しているものであり、被冷却物は冷凍室用冷却器と直接接触するため、効率よく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による冷却装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態１による冷却装置を用いた冷凍冷蔵庫の断面図
【図３】本発明の実施の形態１による冷却装置の放熱部を変えた例の冷凍冷蔵庫の断面図
【図４】本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の制御装置のブロック図
【図５】本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の制御を説明するためのフローチャート
【図６】本発明の実施の形態２による冷凍冷蔵庫の制御装置のブロック図
【図７】本発明の実施の形態２による冷凍冷蔵庫の制御を説明するためのフローチャート
【図８】従来技術の冷凍冷蔵庫の断面図
【符号の説明】
２１        第１熱電モジュール
２２，２８  吸熱面
２３，２９  放熱面
２４        冷蔵室用冷却器
２７        第２熱電モジュール
３０        冷凍室用冷却器
３１        送風ファン
３２        容器
３３        冷凍室
５１        冷蔵室
３０２      冷蔵室温度検知手段
３０３      冷凍室温度検知手段
３０８      第１熱電モジュール通電制御手段
３０９      第２熱電モジュール通電制御手段
【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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【図８】
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