(57)【要約】【課題】液体ポンプやブラインを用いない小型軽量で低騒音な電子冷蔵庫の放熱装置を提供する。【解決手段】複数回蛇行しながら上下方向に延び下端部が熱電モジュール（熱電変換デバイス）７の放熱面１４と熱結合されたヒートパイプ１６を庫外側熱交換器として備え、かつヒートパイプ１６を冷却するための送風機にクロスフローファン１９を用いたことにより、小型軽量で低消費電力、低騒音な電子冷蔵庫の放熱装置を実現することができる。【選択図】  図１
2004340404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数回蛇行しながら上下方向に延び下端部が熱電変換デバイスの放熱面と熱結合されたヒートパイプを庫外側熱交換器として備えた電子冷蔵庫の放熱装置。
【請求項２】
前記ヒートパイプを冷却するための送風機にクロスフローファンを用いた請求項１に記載の電子冷蔵庫の放熱装置。
【請求項３】
前記ヒートパイプを貫通孔で保持し前記熱電変換デバイスの放熱面に密着固定される金属ブロックを備え、前記金属ブロックと前記ヒートパイプとを熱結合させるための熱拡散コンパウンドの余りを貯留する逃がし溝を前記貫通孔に形成した請求項１または２に記載の電子冷蔵庫の放熱装置。
【請求項４】
前記ヒートパイプが、前記熱電変換デバイスの電極の絶縁膜に直接熱結合されている請求項１または２に記載の電子冷蔵庫の放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子冷蔵庫の放熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、熱電変換デバイスを用いた電子冷蔵庫が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の電子冷蔵庫の放熱装置を説明する。
【０００４】
図７は、従来の電子冷蔵庫の概略図である。図７に示すように、従来の電子冷蔵庫の放熱装置は、熱電モジュール１、伝熱面２、電動ポンプ（液体ポンプ）３、放熱器４、ファン５、チャンバー６の主要部品で構成されている。
【０００５】
以上のように構成された従来の電子冷蔵庫の放熱装置について、以下その動作を説明する。
【０００６】
熱電モジュール１の放熱を行うために、電動ポンプ３により吐出された低温ブラインは、熱電モジュール１により加熱された伝熱面２にて吸熱し放熱器４に送られ、ファン５により吸入された空気と熱交換し冷却されチャンバー６へ送られる。加熱された空気は庫外へ放出される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１３３１０４号公報（第６頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の電子冷蔵庫の放熱装置は、チャンバー６に貯留しているブラインを、電動ポンプ３を用いて循環させ、フィンチューブタイプの放熱器４において、ファン５により吸入された空気と熱交換させるもので、装置が大きく重くなり、庫内側の容量が小さくなり、庫外側に不要な空間が多く存在するという欠点があった。
【０００９】
また電動ポンプ３を用いていることから、電動ポンプ３のモーター音やポンプの摺動音により騒音値が高くなるという課題を有していた。
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、小型軽量で低騒音な電子冷蔵庫の放熱装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の電子冷蔵庫の放熱装置の発明は、複数回蛇行しながら上下方向に延び下端部が熱電変換デバイスの放熱面と熱結合されたヒートパイプを庫外側熱交換器として備えたものであり、大能力ヒートパイプ放熱装置を最少スペースに収納し、摺動部を持つ部品を含め部品点数の削減を図り、また庫外側の放熱用風路の省スペース化、軽量化、低騒音化、生産作業能率の向上が可能となる。すなわち同一庫内容量であれば冷蔵庫の小型化が図られ、同一筐体外形であれば庫内容量アップが可能となる。さらに冷却ユニット部を小型に構成できるので、断熱箱体の開口部の面積を小さくすることができるため、外部からの侵入熱量の低減による消費電力量の低減が可能である。またヒートパイプの３次元曲げが可能であるので、放熱空間設計の自由度が増すため、制約されたスペースでの放熱が可能であるという作用を有する。
【００１２】
また、請求項２に記載の電子冷蔵庫の放熱装置の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ヒートパイプを冷却するための送風機にクロスフローファンを用いたものであり、放熱用風路の空気の吸い込みから吹き出しまで、最適な風量分配である２次元流を実現することができるため、狭い庫外空間を有効に利用して効率よく放熱させることができるという作用を有する。
【００１３】
また、請求項３に記載の電子冷蔵庫の放熱装置の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記ヒートパイプを貫通孔で保持し前記熱電変換デバイスの放熱面に密着固定される金属ブロックを備え、前記金属ブロックと前記ヒートパイプとを熱結合させるための熱拡散コンパウンドの余りを貯留する逃がし溝を前記貫通孔に形成したものであり、熱拡散コンパウンドの最適塗布が可能であるため、金属ブロックとヒートパイプの熱抵抗を小さく抑えることができるという作用を有する。
【００１４】
また、請求項４に記載の電子冷蔵庫の放熱装置の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記ヒートパイプが、前記熱電変換デバイスの電極の絶縁膜に直接熱結合されているものであり、前記熱電変換デバイスの熱電半導体からヒートパイプまでの熱抵抗を極力小さく抑え、効率よく放熱させることができるため、消費電力量の小さい冷蔵庫を提供することができるという作用を有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電子冷蔵庫の放熱装置の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による電子冷蔵庫の放熱装置の概略背面図である。図２は同実施の形態による電子冷蔵庫の放熱装置の概略縦断面図である。図３は同実施の形態による電子冷蔵庫の放熱装置に設置される熱伝モジュールの概略縦断面図である。図４は同実施の形態による電子冷蔵庫の放熱装置の熱電モジュール周りの放熱ユニットの概略縦断面図である。図５は同実施の形態による電子冷蔵庫の放熱装置の熱電モジュール周りの放熱ユニットの概略横断面図である。
【００１７】
図３に示すように、本実施の形態の電子冷蔵庫の放熱装置に設置される熱電変換デバイスとしての熱電モジュール７は複数のＰ型半導体８とＮ型半導体９が設置され、はんだ層１０を介して銅電極１１で接合され、銅電極１１は２枚のアルミナセラミック１２と接合されている。
【００１８】
Ｐ型半導体８とＮ型半導体９は、交互に直流電流が流れるように電気回路が構成され、Ｎ型半導体９からＰ型半導体８に電流が流れると双方の半導体を接続する銅電極１１側の面に吸熱の作用が発生し、反対側の面に放熱の作用が発生する。すなわち熱電モジュールは通電の極性に応じて吸熱と放熱の相反する作用をする第１の面（吸熱面）１３と、第２の面（放熱面）１４とを持っている。
【００１９】
また図４に示すように、本実施の形態の電子冷蔵庫の放熱装置は熱電モジュールの第１の面（吸熱面）１３に熱作用促進媒体として庫内ヒートシンク１５を密着固定して熱結合させ、第２の面（放熱面）１４にヒートパイプ１６を内部に密着固定した金属ブロック１７を密着固定してそれぞれ熱結合されている。熱結合の方法の一例として熱拡散コンパウンド（図示せず）を使用するが、同一性能を持つ材料で熱結合させてもよい。
【００２０】
また図１、２に示すように、本実施の形態の電子冷蔵庫の放熱装置は放熱ユニット１８から鉛直上方に伸びる方向に湾曲化されたＲ曲げ化自在のフィンチューブ型のヒートパイプ１６が左右対称に設置されている。また、ヒートパイプ１６上方にはクロスフローファン１９が設置されている。
【００２１】
また図５に示すように、本実施の形態の電子冷蔵庫の放熱装置は金属ブロック１７の円筒形の穴の外周の一部に逃がし溝２０を設けている。
【００２２】
以上のように構成された本実施の形態の電子冷蔵庫の放熱装置について、以下その動作を説明する。
【００２３】
まず図４の熱電モジュール７周りの放熱ユニット１８に示すように、熱電モジュール７の第２の面（放熱面）１４にて発熱した熱は、熱結合された金属ブロック１７へ伝熱され、さらに熱結合されたヒートパイプ１６に伝熱される。
【００２４】
ヒートパイプ１６内の作動液体（純水）は受熱後蒸発気化しヒートパイプ１６内の差圧により圧力の低い部分へ移動する。
【００２５】
図１において、蒸発した作動液体は放熱ユニット１８から鉛直上方に伸びる方向に湾曲化されたＲ曲げ化自在のフィンチューブ型の左右対称のヒートパイプ１６内を通過する最中に断熱箱体２２上部に設置されたクロスフローファン１９により筐体下部から吸い込まれた空気により冷却凝縮される。
【００２６】
凝縮された液体はヒートパイプ内面のグルーブ状の細い溝を毛細管現象により伝わって最下部まで戻る。
【００２７】
図１、２に示すようにヒートパイプ１６が湾曲化されていることにより全長が長いヒートパイプ１６を効率的に収納できるので庫外側の容積を大きく削減することができる。
【００２８】
また上部に放熱用風路の幅全体に小口径のクロスフローファン１９を設置しているため省スペースで２次元流の風を得ることができるので効率よくヒートパイプ１６を冷却することができる。
【００２９】
また図５の熱電モジュール７周りの放熱ユニット１８が示すように、金属ブロック１７の円筒形の穴の外周の一部に逃がし溝２０を設けたことにより、ヒートパイプ１６と熱結合させるための熱拡散コンパウンドを効率良く塗布することができる。
【００３０】
すなわち、金属ブロック１７とヒートパイプ１６を熱結合させる熱拡散コンパウンドは、金属同士が接触していない部分を隙間無く埋める必要があるため、多すぎても少なすぎても熱伝導に悪影響を及ぼし、熱抵抗を向上させることになる。逃がし溝は余った熱拡散コンパウンドを貯留するため、熱抵抗を極力小さく抑えることができる。
【００３１】
以上のように本実施の形態の電子冷蔵庫の放熱装置は、大能力ヒートパイプ放熱装置を最少スペースに収納し、摺動部を持つ部品を含め部品点数の削減を図り、また風回路の最適化を図るため庫外側の省スペース化、軽量化、低騒音化、生産作業能率の向上が可能となる。
【００３２】
すなわち同一庫内容量であれば冷蔵庫の小型化が図られ、同一筐体外形であれば庫内容量アップが可能となる。さらに冷却ユニット部を小型に構成できるので断熱箱体の開口部の面積を小さくすることができるため、外部からの侵入熱量の低減による消費電力量の低減が可能である。またヒートパイプの３次元曲げが可能であるので放熱空間設計の自由度が増すため、制約されたスペースでの放熱が可能である。
【００３３】
さらに放熱用風路の空気の吸い込みから吹き出しまで、最適な風量分配である２次元流を実現することができるため、狭い庫外空間を有効に利用して効率よく放熱させることができる。
【００３４】
さらに熱拡散コンパウンドの最適塗布が可能であるため金属ブロックとヒートパイプの熱抵抗を小さく抑えることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態はヒートパイプを２次元曲げとしたが３次元曲げにしても構わない。
【００３６】
また、本実施の形態はヒートパイプの受熱部分は鉛直方向となっているが、斜めでも水平でもよく、ヒートパイプの構成は左右対称でなくても構わない。
【００３７】
また、本実施の形態はクロスフローファンで構成したが、プロペラファンで構成してもよい、またファンにて強制通風させたがファン無し仕様にて自然冷却させてもよい、また風の方向は下から上へとしたが、方向性に拘らなくても構わない。
【００３８】
また、本実施の形態は逃がし溝断面形状を四角形としたが、三角形等の多角形でもまた複数構成しても構わない。
【００３９】
また、本実施の形態は作動液体を純水としたが他の液体でも構わない。
【００４０】
また、本実施の形態は冷蔵庫に限定したが車載用品等移動体へ応用展開しても構わない。
【００４１】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２による電子冷蔵庫の放熱装置の熱電モジュール周りの概略縦断面図である。
【００４２】
本仕様は図４における熱電モジュール７のアルミナセラミック１２と金属ブロック１７を構成から外している。第１の面（吸熱面）１３側に熱作用促進媒体として庫内ヒートシンク１５を絶縁膜２３を介して密着固定して熱結合させ、第２の面（放熱面）１４側にヒートパイプ１６を絶縁膜２３を介して密着固定して、それぞれ熱結合されている。熱結合の方法の一例として絶縁膜を使用するが、同一性能を持つ材料で熱結合させてもよい。
【００４３】
以上のように構成された本実施の形態の電子冷蔵庫の放熱装置について、以下その動作を説明する。
【００４４】
熱電半導体８，９で発生した熱はハンダ１０、銅電極１１、絶縁膜２３を介してヒートパイプ１６に伝熱される。絶縁膜が５０μｍ程度であることから熱電半導体８，９からヒートパイプ１６までの熱抵抗を極力小さく抑えるため効率よく放熱させることができる。
【００４５】
以上のように本実施の形態の電子冷蔵庫の放熱装置は、熱電半導体から発生した熱を効率よくヒートパイプへ伝熱させるため消費電力量の小さい冷蔵庫を提供することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の電子冷蔵庫の放熱装置の発明は、複数回蛇行しながら上下方向に延び下端部が熱電変換デバイスの放熱面と熱結合されたヒートパイプを庫外側熱交換器として備えたものであり、大能力ヒートパイプ放熱装置を最少スペースに収納し、摺動部を持つ部品を含め部品点数の削減を図り、また庫外側の放熱用風路の省スペース化、軽量化、低騒音化、生産作業能率の向上が可能となる。すなわち同一庫内容量であれば冷蔵庫の小型化が図られ、同一筐体外形であれば庫内容量アップが可能となる。さらに冷却ユニット部を小型に構成できるので、断熱箱体の開口部の面積を小さくすることができるため、外部からの侵入熱量の低減による消費電力量の低減が可能である。またヒートパイプの３次元曲げが可能であるので、放熱空間設計の自由度が増すため、制約されたスペースでの放熱が可能である。
【００４７】
また、請求項２に記載の電子冷蔵庫の放熱装置の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ヒートパイプを冷却するための送風機にクロスフローファンを用いたものであり、放熱用風路の空気の吸い込みから吹き出しまで、最適な風量分配である２次元流を実現することができるため、狭い庫外空間を有効に利用して効率よく放熱させることができる。
【００４８】
また、請求項３に記載の電子冷蔵庫の放熱装置の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記ヒートパイプを貫通孔で保持し前記熱電変換デバイスの放熱面に密着固定される金属ブロックを備え、前記金属ブロックと前記ヒートパイプとを熱結合させるための熱拡散コンパウンドの余りを貯留する逃がし溝を前記貫通孔に形成したものであり、熱拡散コンパウンドの最適塗布が可能であるため、金属ブロックとヒートパイプの熱抵抗を小さく抑えることができる。
【００４９】
また、請求項４に記載の電子冷蔵庫の放熱装置の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記ヒートパイプが、前記熱電変換デバイスの電極の絶縁膜に直接熱結合されているものであり、前記熱電変換デバイスの熱電半導体からヒートパイプまでの熱抵抗を極力小さく抑え、効率よく放熱させることができるため、消費電力量の小さい冷蔵庫を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子冷蔵庫の放熱装置の実施の形態１の概略背面図
【図２】同実施の形態の電子冷蔵庫の放熱装置の概略縦断面図
【図３】同実施の形態の電子冷蔵庫の放熱装置に設置される熱伝モジュールの概略縦断面図
【図４】同実施の形態の電子冷蔵庫の放熱装置の熱電モジュール周りの放熱ユニットの概略縦断面図
【図５】本発明による電子冷蔵庫の放熱装置の熱電モジュール周りの放熱ユニットの概略横断面図
【図６】本発明による電子冷蔵庫の放熱装置の実施の形態２の熱電モジュール周りの概略縦断面図
【図７】従来の電子冷蔵庫の放熱装置の概略図
【符号の説明】
７    熱電モジュール（熱電変換デバイス）
１４  第２の面（放熱面）
１６  ヒートパイプ
１７  金属ブロック
１９  クロスフローファン
２０  逃がし溝
２３  絶縁膜
【図１】
2004340404.tif 000003
【図２】
2004340404.tif 000004
【図３】
2004340404.tif 000005
【図４】
2004340404.tif 000006
【図５】
2004340404.tif 000007
【図６】
2004340404.tif 000008
【図７】
2004340404.tif 000009