(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸熱面と放熱面とを有し電流を流すことにより前記放熱面が加熱され前記吸熱面が冷却される熱電モジュールと、前記熱電モジュールの吸熱面または放熱面に設けた熱伝導部材と、前記熱電モジュールと前記熱伝導部材とを挟持する冷却部材及び放熱部材と、前記冷却部材と前記放熱部材との間の前記熱電モジュールと前記熱伝導部材との周囲に設けられた枠体と、前記冷却部材と前記放熱部材の少なくともいずれかに設けられ熱を拡散する板状部と、前記板状部の表面に設けられたフィンとを有し、前記熱伝導部材は前記冷却部材または前記放熱部材のうち熱的に接触する前記部材に固定され、前記枠体は前記冷却部材または前記放熱部材のうち前記熱伝導部材が固定されていない前記部材に固定され、前記枠体の反固定側の端部と前記熱伝導部材との間に弾性部材を設け、前記弾性部材が、前記熱伝導部材を介して、前記冷却部材と前記放熱部材のうち前記枠体が固定されている前記部材の方向へ、前記熱電モジュールを弾性的に押圧し、かつ前記冷却部材または前記放熱部材のうち少なくとも一方の部材が、取り付けられる壁に設けた貫通孔を通過可能な寸法に形成したことを特徴とする熱電装置。
【請求項２】
放熱部材に設けられたフィンを有し、前記フィンに埃を付着しにくくする塗料を塗布したことを特徴とする請求項１に記載の熱電装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱電装置を備え、断熱壁によって囲まれた貯蔵室と、前記貯蔵室内外を連通する貫通孔と、第１枠体と第２枠体とから構成された枠体と、前記第１枠体と前記第２枠体との間に設けられた断熱材とを有し、冷却部材または放熱部材のうち一方の前記部材が前記貯蔵室内に、そして他方の前記部材が前記貯蔵室外に露出する貯蔵庫において、前記第１枠体は前記貫通孔内に露出する前記断熱壁を覆うように設けられ、前記第２枠体は冷却部材及び放熱部材との間に露出する熱電モジュールと熱伝導部材とを覆うように設けられ、かつ前記第１枠体と前記第２枠体との隙間をシールする枠体シール部材を設けたことを特徴とする熱電装置を備えた貯蔵庫。
【請求項４】
第２枠体方向へ突出して第１枠体に形成された突起部を有し、前記突起部が、冷却部材または放熱部材のいずれかとで、断熱材を挟んでいることを特徴とする請求項３に記載の熱電装置を備えた貯蔵庫。
【請求項５】
複数列の突起から形成されたフィンを有し、前記フィンの空気入口部においては、隣接する前記突起の端部が列長手方向に位置をずらして設けられ、前記フィンの空気出口部においては、前記突起の端部が整列して設けられたことを特徴とする請求項３または４に記載の熱電装置を備えた貯蔵庫。
【請求項６】
冷却部材又は放熱部材の板状部の面積のいずれか一方が、貯蔵庫の壁の貫通孔の断面積より大きく、かつ前記板状部と前記貯蔵庫の壁面との間をシールする断熱壁面シール部材が前記板状部に設けられたことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の熱電装置を備えた貯蔵庫。
【請求項７】
請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の熱電装置を備えた貯蔵庫において、冷却部材または放熱部材のいずれかの板状部面積が、貯蔵庫の壁の貫通孔面積とほぼ同等またはそれ以下であり、前記板状部を貯蔵室内側から前記貫通孔に挿入して組み付けることを特徴とする貯蔵庫の組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペルチェ効果を応用した熱電装置と、この装置を備えた冷蔵機器等の貯蔵庫と、この貯蔵庫の組み立て方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フロンガスのオゾン層破壊作用が地球的な問題となり、フロンガスを使用しない冷蔵機器の開発が急がれている。そしてフロンガスを使用しない冷蔵機器の一つとして、熱電モジュールを使用した冷蔵機器が注目されている。
【０００３】
ここで熱電モジュールとは、ペルチェ（Ｐｅｌｔｉｅｒ）モジュール、熱電モジュール、又は熱電子チップとして知られているものであり、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加熱され、他方の伝熱面が冷却される機能を持つ部材である。すなわち熱電モジュールでは、一方の面が放熱面として機能し、他方が吸熱面として機能する。
【０００４】
熱電モジュールを使用した熱電装置としては、実開昭６３−８７４８４号公報に示されているものがある。
【０００５】
以下、図面を参照にしながら上記従来の熱電装置について説明する。
【０００６】
図９は、実開昭６３−８７４８４号公報に開示されている発明の熱電装置の断面図を示している。
【０００７】
図９において、２０１は熱電モジュールであり、両側に伝熱ブロック２０２が熱的に接合され、両伝熱ブロック２０２間に介在される断熱性の間隔規制凸部２０３を介して連結するものである。
【０００８】
断熱壁２０６の開口部分に間隔規制凸部２０３を設け、この間隔規制凸部２０３の両側に伝熱ブロック２０２をネジ止めし、間隔規制凸部２０３によって形成された空隙内に熱電モジュール２０１を挟み込んだものである。また、この間隔規制凸部２０３の厚み寸法を熱電モジュール２０１の厚み寸法と略同一に設定している。間隔規制凸部２０３の両側に伝熱ブロック２０２をネジ止めした後、冷却部材２０４または放熱部材２０５をそれぞれ伝熱ブロック２０２にネジ止めする。
【０００９】
また、従来の熱電装置を冷蔵庫等に用いる一般的な場合には、庫内側と庫外側を分ける断熱壁２０６の一部に貫通孔を設け、冷却部材２０４が庫内側に、また放熱部材２０５が庫外側に位置するように貫通穴を挟んで取り付けられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術の熱電装置では、伝熱ブロック２０２が直接的に冷蔵庫の断熱壁２０６や間隔規制凸部２０３と接するので、冷熱が冷蔵庫の壁に奪われてしまう。そのため従来技術の冷蔵庫は、熱効率が悪く、冷えにくいものであった。
【００１１】
また、熱電モジュール２０１は、間隔規制凸部２０３により伝熱ブロック２０２の間に均一な間隔で固定されているため、熱電モジュール２０１の冷温時に発生するひずみや伝熱ブロック２０２の熱膨張、熱収縮によるひずみを吸収できず、熱電モジュール２０１と伝熱ブロック２０２との接触状態が変化することにより熱効率が悪く、冷えにくいものであった。
【００１２】
更には、庫外側から庫内側への侵入熱量を抑えるために、断熱壁２０６に設ける貫通穴を最小限に抑える必要がある。しかし、冷却部材２０４または放熱部材２０５の大きさが断熱壁２０６に設けた貫通穴よりも大きいために、冷却部材２０４または放熱部材２０５の少なくともいずれか一方は、熱電モジュール２０１と伝熱ブロック２０２を断熱壁２０６に設けた貫通穴に挿入した後、それらと熱的に接合させる必要があり、熱電装置としてユニット化できずに、組み立て工程が複雑になるという欠点もあった。
【００１３】
そこで本発明は、従来技術の上記した課題を解決するもので、熱電装置において、常に均一な力で熱電モジュールを固定しかつコンパクト化を行い、冷蔵庫等の貯蔵庫への組み込みを容易にすることができる熱電装置と、この熱電装置を備えた貯蔵庫と、この貯蔵庫の組み立て方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、吸熱面と放熱面とを有し電流を流すことにより前記放熱面が加熱され前記吸熱面が冷却される熱電モジュールと、前記熱電モジュールの吸熱面または放熱面に設けた熱伝導部材と、前記熱電モジュールと前記熱伝導部材とを挟持する冷却部材及び放熱部材と、前記冷却部材と前記放熱部材との間の前記熱電モジュールと前記熱伝導部材との周囲に設けられた枠体と、前記冷却部材と前記放熱部材の少なくともいずれかに設けられ熱を拡散する板状部と、前記板状部の表面に設けられたフィンとを有し、前記熱伝導部材は前記冷却部材または前記放熱部材のうち熱的に接触する前記部材に固定され、前記枠体は前記冷却部材または前記放熱部材のうち前記熱伝導部材が固定されていない前記部材に固定され、前記枠体の反固定側の端部と前記熱伝導部材との間に弾性部材を設け、前記弾性部材が、前記熱伝導部材を介して、前記冷却部材と前記放熱部材のうち前記枠体が固定されている前記部材の方向へ、前記熱電モジュールを弾性的に押圧し、かつ前記冷却部材または前記放熱部材のうち少なくとも一方の部材が、取り付けられる壁に設けた貫通孔を通過可能な寸法に形成したことを特徴とした熱電装置であり、熱電モジュールは、熱電モジュールの冷温による熱ひずみとそれに連動する熱伝導部材の熱膨脹、熱収縮を第１、第２の弾性部材で吸収でき、熱電モジュールと熱伝導部材及び冷却部材又は放熱部材は常に均一な力で固定でき、安定した冷却能力が確保できるとともに、取り付けられる壁に設けた貫通孔を最小限にでき、更に、熱電装置を一体化、ユニット化できるので、冷蔵機器等貯蔵庫への組み込みが容易になるという作用を有する。
という作用を有する。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、さらに、放熱部材に設けられたフィンを有し、前記フィンに埃を付着しにくくする塗料を塗布したことを特徴とした熱電装置であり、特に放熱部材のように、空気中に含まれている塵埃が多い外気をフィンに導入する場合、空気入口部近傍に付着することを防止できるという作用を有する。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の熱電装置を備え、断熱壁によって囲まれた貯蔵室と、前記貯蔵室内外を連通する貫通孔と、第１枠体と第２枠体とから構成された枠体と、前記第１枠体と前記第２枠体との間に設けられた断熱材とを有し、冷却部材または放熱部材のうち一方の前記部材が前記貯蔵室内に、そして他方の前記部材が前記貯蔵室外に露出する貯蔵庫において、前記第１枠体は前記貫通孔内に露出する前記断熱壁を覆うように設けられ、前記第２枠体は冷却部材及び放熱部材との間に露出する熱電モジュールと熱伝導部材とを覆うように設けられ、かつ前記第１枠体と前記第２枠体との隙間をシールする枠体シール部材を設けたことを特徴とする熱電装置を備えた貯蔵庫であり、貯蔵庫の断熱壁の貫通孔内の開口端と熱電装置とを断熱かつシールすることができるという作用を有する。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明に、さらに、第２枠体方向へ突出して第１枠体に形成された突起部を有し、前記突起部が、冷却部材または放熱部材のいずれかとで、断熱材を挟んでいることを特徴としたものであり、貯蔵庫の断熱壁の貫通孔内において、断熱壁と熱電装置との間のシール性を向上できるという作用を有する。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明に、さらに、複数列の突起から形成されたフィンを有し、前記フィンの空気入口部においては、隣接する前記突起の端部が列長手方向に位置をずらして設けられ、前記フィンの空気出口部においては、前記突起の端部が整列して設けられたものであり、空気中に含まれている塵埃が多い外気をフィンに導入する場合、空気入口部近傍に付着することを防止でき、しかも突起列をずらして配置したものに比べ、フィンの熱交換面積を増加させることができるという作用を有する。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の発明に、さらに、冷却部材又は放熱部材の板状部の面積のいずれか一方が、貯蔵庫の壁の貫通孔の断面積より大きく、かつ前記板状部と前記貯蔵庫の壁面との間をシールする断熱壁面シール部材が前記板状部に設けられたものであり、板状部と貫通孔の開口縁近傍の貯蔵庫の断熱壁とは断熱壁面シール部材によりシールされるため組み込み後、別工程としてシール手段を組み込む工数を低減でき、同時に庫内と庫外間の冷気の逃げ、あるいは外気の進入等を防止でき、しかも、板状部と貯蔵庫の断熱壁とは、直接接触しないので、板状部の熱が断熱壁側に伝わりにくくできるという作用を有する。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の熱電装置を備えた貯蔵庫において、冷却部材または放熱部材のいずれかの板状部面積が、貯蔵庫の壁の貫通孔面積とほぼ同等またはそれ以下であり、前記板状部を貯蔵室内側から前記貫通孔に挿入して組み付けることを特徴とする貯蔵庫の組み立て方法であり、貯蔵庫の断熱壁に設けた貫通孔を最小限の大きさにとどめることができ、さらに、熱電装置を一体化、ユニット化できるので、冷蔵機器等の貯蔵庫への組み込みが容易になるとともに、板状部面積が小さくてもフィン高さを高くすることで、熱交換する表面積を減少させないことも可能であり、冷却性能は同等もしくはそれ以上が可能となるという作用を有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下さらに本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態の貯蔵庫としての冷蔵庫の斜視図である。図２は、図１の冷蔵庫の縦断面図である。図３は、本発明の実施の形態の熱電装置の冷蔵庫取付け部の横断面図であり、図４は、その要部拡大断面図であり、図５は、本発明の実施の形態の熱電装置の冷蔵庫取付け前の横断面図である。図６は、本発明の実施の形態の熱電装置の縦断面図であり、図７は冷蔵庫庫外側（図２の右側）からみた本発明の実施の形態の熱電装置の正面図である。
【００２４】
図１，図２に示す冷蔵庫１は、本発明の実施の形態の一つであり、本発明の熱電装置２が装備されたものである。
【００２５】
すなわち冷蔵庫１は、本体部３と扉４を有し、これらはいずれも断熱壁５，６で覆われていて内部が冷蔵室８となっている。断熱壁５，６は、いずれも表裏面に薄い鋼板１０，１１が設けられ、その内部に発泡ウレタン樹脂等の断熱材９が充填されたものである。
【００２６】
そして、冷蔵室８の裏面側の断熱壁５に、本実施の形態に特有の部材である熱電装置２が取り付けられている。
【００２７】
また、８０及び８１は庫内及び庫外の空気を循環させるファンであり、７０は熱電装置２の熱電モジュール１５に電力を供給する電源であり、１０５は冷蔵庫１の背面パネルであり、１０７は庫外からの空気を通過させるフィルタであり、１０６は扉４に設けられたリブである。
【００２８】
熱電装置２は、熱電モジュール１５を内蔵するものであり、箱体１６（特許請求の範囲の枠体に相当する）、冷却部材１７、放熱部材１８、熱伝導部材２０及びオーリング２１，２３、板ばね２２、断熱材６２、シール部材７０，７１によって構成されている。また箱体１６は、外箱１６ｂ（特許請求の範囲の第１枠体に相当する）内に内箱１６ａ（特許請求の範囲の第２枠体に相当する）が挿入されたものである。
【００２９】
順次説明すると、箱体１６を構成する外箱１６ｂは、断面が略正方形の筒状をしている。そして当該筒状部２７の庫内側，庫外側それぞれの両端にフランジ３０ａ，３０ｂが突起部３１を挟むように設けられている。フランジ３０ａ，３０ｂ及び突起部３１は、筒状部２７と直交する方向に設けられている。
【００３０】
また、外箱１６ｂにより冷蔵庫１の断熱壁５に貫通孔６０が形成されている。
【００３１】
外箱１６ｂの材質は任意であるが、断熱性に優れ、かつ冷蔵庫１の断熱壁５との接着性が良いものが推奨される。
【００３２】
内箱１６ａは、前記した外箱１６ｂと相似形の断面の筒状部３２を持ち、筒状部３２の大きさは、前記した外箱１６ｂの筒状部２７の内寸よりも小さい。
【００３３】
内箱１６ａの筒状部３２の一端側（放熱側）には、フランジ３５が設けられている。そして、フランジ３５の外側の面（放熱部材１８との接触面）には、溝３９が設けられている。溝３９は、内箱１６ａの放熱側の開口の周囲を環状に取り囲むものである。溝３９には、弾性部材であるオーリング２３が装着される。
【００３４】
また、内箱１６ａの外周部には、フランジ３５から筒状部３２に沿って、筒状部３２の他端側（吸熱側）に向かって、図示していないが補強用リブが各面（全周４面）に設けられている。リブの長さは、内箱１６ａのほぼ全長程度の長さである。
【００３５】
一方、内箱１６ａの他端側（吸熱側）は、内向きにフランジ３８が設けられており、開口部３７が狭められている。また内箱１６ａの他端側（吸熱側）の開口部３７の先端部には、図３、図４に示すように２つの溝部４８，４９が設けられている。溝部４８には弾性部材であるオーリング２１、溝部４９には弾性部材、例えば板ばね２２が保持されており、ずれないように構成されているものである。すなわち溝４８，４９は、内フランジ３８の内部側（熱伝導部材２０側）にあって、開口部３７に沿って開口部３７の全周を環状に、取り巻いて設けられている。
【００３６】
冷却部材１７と放熱部材１８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たものである。冷却部材１７と放熱部材１８とは、いずれもベースとなる熱電モジュール１５あるいは熱伝導部材２０から熱を拡散する板状部４０，４１を持ち、その表面側に多数のフィン１００，１０１が、それぞれ設けられたものである。なお、フィン１００，１０１は、略Ｌ字型または略Ｉ字型の薄い板状の部材であり、板状部４０，４１の表面側に削り、カシメあるいは超音波溶接等の加工を行い、設けられている。
【００３７】
冷却部材１７と放熱部材１８との相違点は、ベースとなる板状部４０，４１の面積とフィン１００，１０１の高さ及びフィンピッチの違いである。
【００３８】
まず、ベースとなる板状部４０，４１の面積とフィン１００，１０１の高さについて、本実施の形態では、放熱部材１８の板状部４１の面積が冷却部材１７の板状部４０の面積よりも小さく、フィン高さが高いもので熱電装置２を一体化している。
【００３９】
また、フィンピッチについて、フィンピッチを小さくすることにより放熱面積を大きく、フィンピッチを大きくすることによりフィン通過風量を大きくできるもので、本実施の形態では、冷却部材１７及び放熱部材１８のフィンピッチは４ｍｍであるが、冷却部材１７に通過する空気は冷蔵室８内の循環空気に比べ、放熱部材１８は外気からの空気であり、粉塵等を含んでいるため、放熱部材１８のフィンピッチは、空気の入口部では、大きくする必要がある。つまり、冷却部材１７は、ベースとなる板状部４０は比較的大きく、フィン１００は比較的高さが低いため、板状部４０の表面を薄く削り、削り部を起立させたものや、板状部４０とフィン１００を同時に押し出し成型したものを用いる。
【００４０】
また、放熱部材１８は、ベースとなる板状部４１は比較的小さく、フィン１０１は比較的高さが高く、空気の通過する入口部ではフィンピッチを大きくするため、ベースとなる板状部４１に略Ｌ字型または略Ｉ字型の薄い板状部材のフィン１０１をカシメあるいは超音波溶接等により設ける。また、ベース４１に対し、フィン１０１を図７の庫外側正面図に示すように、各フィンの上下端位置を段違いになるよう、カシメあるいは超音波溶接等で設けることにより、空気が通過する方向（図７の下から上）に放熱部材１８のフィンピッチを大きくでき、粉塵等の蓄積を少なくすることができる。
【００４１】
これらの仕様により、冷蔵庫１の貫通孔６０の開口面積より板状部４１の面積を同等またはそれ以下にすることで、熱電装置２を一体化して冷蔵庫１等の本体に容易に組み込むことができる。
【００４２】
すなわち、冷蔵庫１等の本体へは、図５の部分横断面図に示すように冷蔵室８（冷蔵庫庫内側：図５の上部）から熱電装置２を組み込む構成としている。また、放熱部材１８の板状部４１の面積が冷却部材１７の板状部４０の面積よりも小さく、フィン高さを高くすることで、冷蔵室８の庫内容積に影響をおよぼすことなく、庫外側のスペース（フィンの高さ方向に）を有効活用することができる。
【００４３】
更に、放熱部材１８のフィン１０１を一列おきに上下位置をずらして配置し、放熱部材１８の入口部のフィンピッチのみを大きくすることにより、熱交換面積（総表面積）を減少させることなく、粉塵等の蓄積を少なくし、長期にわたって冷却性能を向上させることができる。
【００４４】
熱伝導部材２０は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属で作られた中実のブロックである。
【００４５】
熱伝導部材２０の形状は四角柱状であるが、一方の端部（吸熱側）はやや小さく、内部は端面を部分的に削り落とした形状とするのがよい。すなわち熱伝導部材２０の吸熱側端部の近傍には段部５１があり、先端は面積がやや小さい。吸熱側端部の端面２４の形状は略正方形であり、その大きさは熱電モジュール１５とほぼ等しい。また前記した内箱１６ａの開口部３７と同程度の大きさであり、熱伝導部材２０の吸熱側端部の先端部分は、内箱１６ａの開口部３７から突出可能である。
【００４６】
熱伝導部材２０の本体部分の寸法は、内箱１６ａの内側部分よりも小さい。すなわち熱伝導部材２０と内箱１６ａの間に隙間（空気層）６５がある。また、熱電モジュール１５と接触する端部端面は、熱電モジュール１５を包括する大きさを有するものとする。よって、本実施の形態では、熱伝導部材２０の形状は、吸熱側端部の形状は、熱電モジュール１５とほぼ同面積の略正方形であり、オーリング２１及び板ばね２２と係合する部分は凸状に張り出し、熱電モジュール１５と接触する部分は、熱電モジュール１５を包括できる略正方形である。
【００４７】
熱電モジュール１５は、平板状であり、正方形をしている。熱電モジュール１５は、前記した様に、リード線５５，５６から電流を流すと、一方の面（放熱面）５８が高温となり、他方の面（吸熱面）５７が低温となる性質を持つ。
【００４８】
オーリング２１，２３は、いずれもゴムで作られたものであり、略四角形の形状をしており、シール性、水蒸気透過性に優れたブチルゴム等が推奨される。板ばね２２は、ステンレス製等の板をプレス加工等により変形させ、ばね特性をもたせたものである。
【００４９】
断熱材６２は、発泡ポリスチレン又は発泡ポリウレタン等で作られた発泡材であり、内箱１６ａと外箱１６ｂの間にシール部材７０（特許請求の範囲の断熱壁面シール部材に相当する）、シール部材７１（特許請求の範囲の枠体シール部材に相当する）を介して固定されている。
【００５０】
シール部材７０，７１は、発泡ポリウレタン又は発泡ポリスチレン等からなる発泡材で、シール部材７１は、外箱１６ｂのフランジ３１と内箱１６ｂのフランジ７２と断熱材６２とで圧縮シールされており、シール部材７０は、断熱壁５に密着した鋼板１１と冷却部材１７のベース板４０との間に、圧縮シールされている。
【００５１】
次に、熱電装置２の上記した各部材同士の関係および冷蔵庫１の本体部３との関係について説明する。
【００５２】
熱電装置２を構成する部材の内、外箱１６ｂは、断熱壁５を貫通する状態で冷蔵庫１の本体部３に取り付けられる。すなわち冷蔵室８の裏面側の断熱壁５には貫通孔６０が設けられており、貫通孔６０の内部に外箱１６ｂの筒状部２７があり、両端のフランジ３０ａ，３０ｂは、図４の様に鋼板１０，１１の内側と接している。
【００５３】
実際の製作上は、鋼板１０，１１を平行に配し、その間に予め外箱１６ｂを挟み、この状態からウレタン樹脂液等を鋼板１０，１１同士の間に注入し、鋼板１０，１１同士の間で樹脂液を発泡させて鋼板１０，１１と外箱１６ｂ及び断熱材を一体化させる。すなわち外箱１６ｂは、断熱壁５を成形する際に鋳込んでしまう。
【００５４】
そして、図３及び図５に示すように、外箱１６ｂにより形成された冷蔵庫８の貫通孔６０に、内箱１６ａと一体的に組み込まれた熱電装置２が挿入される。
【００５５】
すなわち、外箱１６ｂの中に内箱１６ａが配され、さらに内箱１６ａの中に熱伝導部材２０が挿入されている。ここで外箱１６ｂと内箱１６ａの関係を見ると、内箱１６ａの外形寸法は外箱１６ｂの内形寸法よりも小さい。
【００５６】
またその外形寸法が外箱１６ｂの内形寸法で、内形寸法が内箱１６ａの外形寸法で形成された断熱部材６２が、内箱１６ａの筒状部３２周囲に、前述したシール部材７０，７１を介して設置されている。断熱部材６２は、例えば発泡ウレタンや発泡ポリスチレン等の発泡断熱材が一般的であるが、真空断熱材を使用して更に断熱効果を向上することができる。
【００５７】
一方、内箱１６ａの他端部は、後記する様に熱伝導部材２０の先端によって支持されている。そのため内箱１６ａは、外箱１６ｂに対して同心状にある。
【００５８】
また熱伝導部材２０は、内箱１６ａの中にあり、先端部が内箱１６ａの開口３７から外部に突出している。そして熱伝導部材２０の先端面には、冷却部材１７がネジ６３によって一体的に取り付けられている。
【００５９】
またさらに冷却部材１７は、ネジ６４によって発泡ウレタン樹脂等の発泡樹脂からなるシール部材７０を介在させて、断熱壁５に取り付けられている。従って、冷却部材１７の板状部４０と断熱壁５の間には隙間が生じる。また、前記した熱伝導部材２０は、断熱壁５にネジ止めされた冷却部材１７によって片持ち支持され、熱伝導部材２０は、外箱１６ｂに対して同心状にある。
【００６０】
そして前記したように熱伝導部材２０の先端部が内箱１６ａの開口３７から突出しており、さらに内箱１６ａの開口３７部分には内フランジ３８が設けられているので、内箱１６ａの開口３７の開口端が熱伝導部材２０と接し、内箱１６ａの端部を支持して内箱１６ａの熱伝導部材２０を外箱１６ｂに対して同心位置に位置決めする。従って内箱１６ａ及び熱伝導部材２０は共に外箱１６ｂに対して同心位置にあり、熱伝導部材２０の全周面と内箱１６ａの内面にも隙間６５が存在する。
【００６１】
また内箱１６ａの端部の内フランジ３８にはオーリング２１、板ばね２２が配されている。すなわち内フランジ３８は、熱伝導部材２０と冷却部材１７の間で形成される溝に係合するが、内フランジ３８とこれらとの間にはオーリング２１、板ばね２２が介在されている。
【００６２】
従って内箱１６ａは、内フランジ３８が熱伝導部材２０と冷却部材１７の間で形成される溝に嵌合するので、外箱１６ｂから抜け落ちることが無く、かつオーリング２１、板ばね２２の弾性によって軸方向に移動可能である。
【００６３】
また内箱１６ａのフランジ３５に、放熱部材１８がネジ止めされている。なお両者の間にはオーリング２３が介在されている。そして内箱１６ａ内の熱伝導部材２０と放熱部材１８の板状部４１の間で熱電モジュール１５が挟まれている。
【００６４】
ここで前記した様に、内箱１６ａは、内フランジ３８が熱伝導部材２０と冷却部材１７の間で形成される溝に嵌合しており、外箱１６ｂから抜け落ちることが無いが、オーリング２１、板ばね２２の弾性によって軸方向に移動可能であるので、内箱１６ａと一体的に固定された放熱部材１８はオーリング２１、板ばね２２の弾性の範囲内で移動可能である。
【００６５】
これに対して熱伝導部材２０は、冷却部材１７に対して一体的に固定されているから、軸方向の自由度を持たない。そのため熱伝導部材２０と放熱部材１８の間に挟まれた熱電モジュール１５は、オーリング２１、板ばね２２の弾性によって熱伝導部材２０と放熱部材１８の間に一定荷重で押しつけられる。
【００６６】
本実施の形態の熱電装置２の各部材について、ラジアル方向の支持とスラスト方向の支持についてまとめると次の通りである。
【００６７】
すなわち外箱１６ｂは、断熱壁５に鋳込まれて断熱壁５に対して一体的に取り付けられており、ラジアル方向についてもスラスト方向についても固定されている。また冷却部材１７についても、ネジ６４で断熱壁５に一体的に取り付けられており、ラジアル方向についてもスラスト方向についても固定されている。
【００６８】
残りの部材のラジアル方向の支持を見ると、熱伝導部材２０は冷却部材１７に片持ち保持されており、冷却部材１７によってラジアル方向の荷重が支持されている。
【００６９】
内箱１６ａは、図３の上側（吸熱側）の開口３７の縁の端部が熱伝導部材２０の小径部と当接し、内箱１６ａの先端側が熱伝導部材２０によって支持されている。一方内箱１６ａの図３の下側（放熱側）は、外形寸法が外箱１６ｂの内形寸法、内形寸法が内箱１６ａの外形寸法で形成された断熱部材６２が内箱１６ａの筒状部３２周囲に沿って挿入されているので、断熱部材６２が外箱１６ｂに当接することにより、外箱１６ｂに支持されている。従って内箱１６ａは、熱伝導部材２０と外箱１６ｂによってその両端がラジアル方向に支持されている。
【００７０】
そのため外箱１６ｂ、内箱１６ａ、熱伝導部材２０は、いずれも安定して支持され、互いに同心位置にある。そして大きさの関係により、熱伝導部材２０と内箱１６ａの間に空隙６５があり、内箱１６ａと外箱１６ｂの間に断熱部材６２がある。
【００７１】
またスラスト方向の支持を見ると、前記したように熱伝導部材２０は断熱壁５に固定された冷却部材１７と一体的であるから、熱伝導部材２０はスラスト方向に固定されている。
【００７２】
そして内箱１６ａ及び放熱部材１８は、冷却部材１７と熱伝導部材２０の段部との間に形成された溝部に、内箱１６ａの内フランジ３８が係合し、スラスト方向の荷重を支持している。ただし、内フランジ３８と熱伝導部材２０の間にはオーリング２１、板ばね２２があるから、オーリング２１、板ばね２２の弾性の範囲内でスラスト方向に移動可能である。そのため熱電モジュール１５の冷温による熱電モジュール１５のそり寸法や熱伝導部材の熱膨張による寸法変化を吸収し、熱電モジュール１５は、熱伝導部材２０と放熱部材１８の間に一定の力で押しつけられる。
【００７３】
細部について付言すると、冷却部材１７と断熱壁５との間には、ポリウレタン等の発泡樹脂からなるシール部材７０が介在されている。
【００７４】
熱電モジュール１５のリード線５５，５６は、内箱１６ａと内箱１６ａ内で一体成型された接続端子４７とに接続され、内箱１６ａから電源７０に接続される。
【００７５】
本実施の形態の冷蔵庫１では、電源７０から通電された熱電モジュール１５の吸熱面５７の温度が低下し、放熱面５８の温度が上昇する。そして吸熱面５７の冷温は、熱伝導部材２０に伝導され、さらに熱伝導部材２０から冷蔵室８内の冷却部材１７に伝導される。そして庫内ファン８０により、冷却部材１７が冷蔵室８内の空気を冷却し、庫内を低温雰囲気にする。
【００７６】
一方、放熱面５８の温熱は、直接的に放熱部材１８に伝わり、庫外ファン８１により外部に放出される。その際、放熱部材１８のベース板状部４１に設けたフィン１０１が、空気の入口部でフィンピッチが大きく設定されているため、外気の粉塵等を付着させることなく、放熱させることができる。
【００７７】
さらに、冷蔵庫１の外気導入口付近に粉塵フィルター１０７を設置することにより、さらに、粉塵を抑制することができることは言うまでもない。その場合、フィルタ１０７は、図２に示すように、冷蔵庫１の底部にレール等により挿入固定するものであり、その場合、フィルタ１０７が空気の吸入口１０８を完全に覆うように扉４の下部にフィルタ挿入確認のためのリブ１０６を設ける。
【００７８】
ここで本実施の形態の冷蔵庫１では、放熱部材１８の板状部４１の面積が冷却部材１７の板状部４０の面積よりも小さく、フィン高さが高いもので熱電装置２を一体化している。すなわち、冷蔵庫１等の本体へは冷蔵室８（冷蔵庫庫内側）から熱電装置２を組み込む構成としている。また、放熱部材１８の板状部４１の面積が冷却部材１７の板状部４０の面積よりも小さく、フィン高さを高くすることで、冷蔵室８の庫内容積に影響をおよぼすことなく、庫外側のスペース（フィンの高さ方向に）を有効活用することができる。また、さらに放熱部材１８のフィンを冷蔵庫１の背面パネル１０５に接触させることにより、放熱部材の通過風量をかえることなく、さらに放熱面積を向上させ、冷却能力を向上させることができる。
【００７９】
以上説明した実施の形態では、放熱部材１８の板状部４０に多数のフィン１０１を空気の入口部分のフィンピッチを大きくする為、各列フィンを段違いに固定したものであるが、フィンピッチを変えることなく、粉塵対策として空気入口部又はフィン全体にフッソ系樹脂等の塗料を塗布し、粉塵等の蓄積を抑制してもよい。
【００８０】
次に図８は、本発明の他の実施の形態の熱電装置の断面図である。
【００８１】
なお、上述の実施の形態１では、冷却部材１７，放熱部材１８に板状部４０、４１の表面側に多数のフィン１００，１０１が設けられた構造のものを採用したが、吸熱部材は、平板５０であってもよい。すなわち断熱壁５の一部である冷蔵室８側の鋼板１１に平板５０を直接接触させ、冷蔵室８内を冷蔵雰囲気にすることもできる。またさらに進んで、冷蔵室８の内面を覆う鋼板１１を冷却部材として活用することも可能である。すなわち、平板５０を介さずに直接鋼板１１と熱伝導部材２０が熱的に接合されてもよい。
【００８２】
また本実施の形態では、熱伝導部材２０の周囲に空隙６５を設けたが、空隙の一部に発泡ウレタンや発泡スチレン等からなる発泡断熱材を挿入し、二重断熱部を設けてもよい。
【００８３】
また、弾性部材として、オーリング２１，２３及び板ばね２２を熱電装置２の構成要素として説明してきたが、板ばね２２はオーリングであってもよく、この場合オーリング２１，２２を一つにまとめることも可能である。
【００８４】
また、熱伝導部材２０を一つだけ使用し、熱電モジュール１５を放熱側に寄せた構成を採用した。この構成は、効果として先に述べたように、空隙６５内で冷熱と温熱が混じり合わず、冷熱を冷蔵室８内に伝える効率が高い。しかしながら本発明は、上記した構成にこだわるものではなく、熱電モジュール１５を吸熱側に寄せてもよい。ただし熱電モジュール１５を吸熱側に寄せると、高温の空気が空隙６５内にこもるので、この高温の空気を排出する方策を検討することが望ましい。また冷熱の伝達効率は低下するが、２個の熱伝導部材を採用し、この間に熱電モジュール１５を挟む構成も可能である。
【００８５】
また、放熱部材１８の板状部４１の面積が冷却部材１７の板状部４０の面積よりも小さく、フィン高さが高いもので熱電装置２を一体化しているが、放熱部材１８の板状部４１の面積が冷却部材１７の板状部４０の面積よりも大きく、フィン高さが低いもので熱電装置２を一体化し、庫外側から取り付けるようにしてもよい。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の熱電装置は、吸熱面と放熱面とを有し電流を流すことにより前記放熱面が加熱され前記吸熱面が冷却される熱電モジュールと、前記熱電モジュールの吸熱面または放熱面に設けた熱伝導部材と、前記熱電モジュールと前記熱伝導部材とを挟持する冷却部材及び放熱部材と、前記冷却部材と前記放熱部材との間の前記熱電モジュールと前記熱伝導部材との周囲に設けられた枠体と、前記冷却部材と前記放熱部材の少なくともいずれかに設けられ熱を拡散する板状部と、前記板状部の表面に設けられたフィンとを有し、前記熱伝導部材は前記冷却部材または前記放熱部材のうち熱的に接触する前記部材に固定され、前記枠体は前記冷却部材または前記放熱部材のうち前記熱伝導部材が固定されていない前記部材に固定され、前記枠体の反固定側の端部と前記熱伝導部材との間に弾性部材を設け、前記弾性部材が、前記熱伝導部材を介して、前記冷却部材と前記放熱部材のうち前記枠体が固定されている前記部材の方向へ、前記熱電モジュールを弾性的に押圧し、かつ前記冷却部材または前記放熱部材のうち少なくとも一方の部材が、取り付けられる壁に設けた貫通孔を通過可能な寸法に形成したので、熱電モジュールは、熱電モジュールの冷温による熱ひずみとそれに連動する熱伝導部材の熱膨脹、熱収縮を第１、第２の弾性部材で吸収でき、熱電モジュールと熱伝導部材及び冷却部材又は放熱部材は常に均一な力で固定でき、安定した冷却能力が確保できるとともに、取り付けられる壁に設けた貫通孔を最小限にでき、更に、熱電装置を一体化、ユニット化できるので、冷蔵機器等貯蔵庫への組み込みことを容易にでき、熱電装置とこの装置を組み込む装置とのシールをも容易にできる。
【００８８】
また、請求項２に記載の熱電装置は、請求項１に記載の発明に、さらに、放熱部材に設けられたフィンを有し、前記フィンに埃を付着しにくくする塗料を塗布したことを特徴とした熱電装置であり、特に放熱部材のように、空気中に含まれている塵埃が多い外気をフィンに導入する場合、空気入口部近傍に付着することを防止できる。
【００８９】
また、請求項３に記載の貯蔵庫は、請求項１または２に記載の熱電装置を備え、断熱壁によって囲まれた貯蔵室と、前記貯蔵室内外を連通する貫通孔と、第１枠体と第２枠体とから構成された枠体と、前記第１枠体と前記第２枠体との間に設けられた断熱材とを有し、冷却部材または放熱部材のうち一方の前記部材が前記貯蔵室内に、そして他方の前記部材が前記貯蔵室外に露出する貯蔵庫において、前記第１枠体は前記貫通孔内に露出する前記断熱壁を覆うように設けられ、前記第２枠体は冷却部材及び放熱部材との間に露出する熱電モジュールと熱伝導部材とを覆うように設けられ、かつ前記第１枠体と前記第２枠体との隙間をシールする枠体シール部材を設けたことにより、貯蔵庫の断熱壁の貫通孔内の開口端と熱電装置とを断熱かつシールすることができる。
【００９０】
また、請求項４に記載の貯蔵庫は、請求項３に記載の発明に、さらに、第２枠体方向へ突出して第１枠体に形成された突起部を有し、前記突起部が、冷却部材または放熱部材のいずれかとで、断熱材を挟んでいることを特徴としたものであり、貯蔵庫の断熱壁の貫通孔内において、断熱壁と熱電装置との間のシール性を向上できる。
【００９１】
また、請求項５に記載の貯蔵庫は、請求項３または４に記載の発明に、さらに、複数列の突起から形成されたフィンを有し、前記フィンの空気入口部においては、隣接する前記突起の端部が列長手方向に位置をずらして設けられ、前記フィンの空気出口部においては、前記突起の端部が整列して設けられたものであり、空気中に含まれている塵埃が多い外気をフィンに導入する場合、空気入口部近傍に付着することを防止でき、しかも突起列をずらして配置したものに比べ、フィンの熱交換面積を増加させることができる。
【００９２】
請求項６に記載の貯蔵庫は、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の発明に、さらに、冷却部材又は放熱部材の板状部の面積のいずれか一方が、貯蔵庫の壁の貫通孔の断面積より大きく、かつ前記板状部と前記貯蔵庫の壁面との間をシールする断熱壁面シール部材が前記板状部に設けられたものであり、板状部と貫通孔の開口縁近傍の貯蔵庫の断熱壁とは断熱壁面シール部材によりシールされるため組み込み後、別工程としてシール手段を組み込む工数を低減でき、同時に庫内と庫外間の冷気の逃げ、あるいは外気の進入等を防止でき、しかも、板状部と貯蔵庫の断熱壁とは、直接接触しないので、板状部の熱が断熱壁側に伝わりにくくできる。
【００９３】
また、請求項７に記載の貯蔵庫の組み立て方法は、請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の熱電装置を備えた貯蔵庫において、冷却部材または放熱部材のいずれかの板状部面積が、貯蔵庫の壁の貫通孔面積とほぼ同等またはそれ以下であり、前記板状部を貯蔵室内側から前記貫通孔に挿入して組み付けることを特徴とする貯蔵庫の組み立て方法であり、貯蔵庫の断熱壁に設けた貫通孔を最小限の大きさにとどめることができ、さらに、熱電装置を一体化、ユニット化できるので、冷蔵機器等の貯蔵庫への組み込みが容易になるとともに、板状部面積が小さくてもフィン高さを高くすることで、熱交換する表面積を減少させないことも可能であり、冷却性能を同等もしくはそれ以上にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の冷蔵庫の斜視図
【図２】図１の冷蔵庫の断面図
【図３】本発明の実施の形態の熱電装置の横断面図
【図４】本発明の実施の形態の熱電装置の要部拡大断面図
【図５】本発明の実施の形態の熱電装置の冷蔵庫への取付け横断面図
【図６】本発明の実施の形態の熱電装置の縦断面図
【図７】本発明の実施の形態の熱電装置の正面図
【図８】本発明の他の実施の形態の熱電装置の断面図
【図９】従来の熱電冷却装置の断面図
【符号の説明】
１    冷蔵庫
２    熱電装置
５，６  断熱壁
８    冷蔵室
１５  熱電モジュール
１６  箱体
１６ａ  内箱
１６ｂ  外箱
１７  冷却部材
１８  放熱部材
２０  熱伝導部材
２１，２３  オーリング
２２  板ばね
４０，４１  板状部
４７  接続端子
５７  吸熱面
５８  放熱面
６０  貫通孔
６２  断熱材
７０，７１  シール部材
１００，１０１  フィン
【図１】
0004070991.tif 000002
【図２】
0004070991.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004070991.tif 000005
【図５】
0004070991.tif 000006
【図６】
0004070991.tif 000007
【図７】
0004070991.tif 000008
【図８】
0004070991.tif 000009
【図９】
0004070991.tif 000010