专利名称：热电冷却系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用珀耳帖元件并在箱内冷却的热电模块式电冰箱等的热电冷却系统。
背景技术：
在冷冻系统中使用珀耳帖元件的技术在日本发明专利1994年504361号公报已被揭示。该技术的结构是在珀耳帖元件的散热面和冷却面上分别与使冷却水强制循环的冷却水路径热结合，利用由装于与珀耳帖元件的冷却面热结合的冷却水路径之间的热交换器的冷却使目的物冷却，或利用由装于与珀耳帖元件的散热面热结合的冷却水路之间的热交换器的散热使目的物升温。
然而，为了实现利用上述技术的电冰箱，需要进一步提高热效率，并存在如何在上述冷却水路径中不会进入气泡地充填冷却水并运转的问题。
另外，在冰箱本体的箱内还要求对制冰室和容纳食品等的食品贮藏室高效地进行冷却。
还有，要求减少在冷却水路径的配管外侧上产生的结露水。
本发明鉴于现有技术所存在的这些问题，其目的在于提供可减少冷却水路径上循环的气泡的结构的热电冷却系统。
本发明的另一目的在于提供可减少冷却水路径的配管外侧上产生的结露水的结构的热电冷却系统。
本发明的又一目的在于提供安装管道容易、热效率提高、安全性高的热电冷却系统。
发明概况为了达到上述目的，本发明的热电冷却系统的特点在于，设置与热电模块的散热面热结合的第1热交换部和与所述热电模块的冷却面热结合的第2热交换部，在循环泵与散热用热交换器与所述第1热交换部的循环路径的内部充填液体并形成散热系统，在所述循环泵的吸入侧及排出侧的至少一方上设有空气积存部。
所述循环泵最好配设在比所述散热用热交换器和所述第1热交换部更上方。
本发明另一形态的热电冷却系统，其特点在于，设置与热电模块的散热面热结合的第1热交换部和与所述热电模块的冷却面热结合的第2热交换部，在循环泵与冷却用热交换器与所述第2热交换部的循环路径的内部充填液体并形成吸热系统，在所述循环泵的吸入侧及排出侧的至少一方上设有空气积存部。
所述循环泵最好配设在比所述冷却用热交换器和所述第2热交换部更上方。
本发明又一形态的热电冷却系统，其特点在于，设置具有与热电模块的散热面热结合的第1热交换部和与所述热电模块的冷却面热结合的第2热交换部的分流器，在第1循环泵与散热用热交换器与所述分流器的第1热交换部的第1循环路径的内部充填液体并形成散热系统，在第2循环泵与冷却用热交换器与所述分流器的第2热交换部的循环路径的内部充填液体并形成吸热系统，在所述第1及第2循环泵的吸入侧及排出侧的至少一方上设有空气积存部。
本发明的再一形态的热电冷却系统，其特点在于，设置具有与第1热电模块的散热面热结合的第1热交换部和与所述第1热电模块的冷却面热结合的第2热交换部的主分流器，设置具有与第2热电模块的散热面热结合的第3热交换部的辅助分流器，在第1循环泵与散热用热交换器与所述主分流器的第1热交换部的第1循环路径的内部充填液体并形成散热系统，在第2循环泵与冷却用热交换器与所述辅助分流器的第3热交换部与所述主分流器的第2热交换部的第2循环路径的内部充填液体并形成吸热系统，在所述第1及第2循环泵的吸入侧及排出侧的至少一方上设有空气积存部。
最好是，所述第1循环泵配设在比所述散热用热交换器和所述第1热交换部更上方，另外，所述第2循环泵配设在比所述冷却用热交换器和所述第2热交换部更上方。
采用上述结构，由于在循环路径中流动的气泡被回收至空气积存部，故能有效地除去循环路径内的气泡。
另外，在电冰箱中采用本发明的热电冷却系统的同时，在冰箱本体的箱内配设上述第2循环泵，在冰箱本体的箱外配设上述分流器，当作成将所述第2循环泵的排出侧的配管经过冰箱本体的箱内而在上述分流器附近位置向冰箱本体的箱外引出时，配管基本上均可设置在箱内，由于不接触箱外的暖和的空气，故可减少结露。
另外，如将上述第1热交换部内部的液体与上述第2热交换部内部的液体作成相对向地流动状，则热效率提高。
又，如将用于上述循环路径的连接管作成软管，则安装管道变得容易。
又，如作为液体而使用丙二醇与水的混合液时，即使液体泄漏时只要是少量就几乎无毒性，故对使用者极为安全。
附图简单说明
图1是采用本发明实施形态1的热电冷却系统的热电模块式电冰箱的纵剖视图。
图2是图1的电冰箱的立体图。
图3是图1的电冰箱的局部剖切的后视图。
图4是图1的电冰箱的本体上部的水平剖视图。
图5是设置在图1电冰箱中的散热用热交换器和循环泵的立体图。
图6是图1电冰箱的散热循环和吸热循环的安装管道系统图。
图7是散热循环的结构构件的立体图。
图8是吸热循环的结构构件的立体图。
图9是表示安装在循环泵上的空气积存部的安装状态的侧视图。
图10是图1电冰箱的制冰部分的纵剖视图。
图11是采用本发明实施形态2的热电冷却系统的热电模块式电冰箱卸除前门后状态的立体图。
图12是实施形态2的散热循环和吸热循环的安装管道系统图。
实施发明的最佳形态以下以热电模块式电冰箱为例说明本发明热电冷却系统。
(实施形态1)图1-图10表示实施形态1。
如图1和图2所示，热电模块式电冰箱的框体由冰箱本体1和用轴3枢支而使该冰箱本体的前面开口部2开闭的前门4构成。在封闭冰箱本体1的后面开口部的后面板5的内侧与该后面板5留有间隔地安装在冰箱本体1上的隔壁6与安装在冰箱本体1内部的箱内成形体7之间充填绝热材料8。
在后面板5与隔壁6之间形成的箱外室9中，如图1、图3、图4所示，在箱外室9的下部配置着散热用热交换器10和后述的主分流器11。在散热用热交换器10的上部通过罩12安装着如图5所示的风扇电动机13a、13b。在风扇电动机13a、13b之间、在罩12的上面安装着第1循环泵14a。
在箱外室9的底部安装着形成吸入口15a的下部格栅15，在箱外室9的上部的开口部安装着形成排出口16a的上部格栅16。利用风扇电动机13a、13b的运转从下部格栅15的吸入口15a吸入至箱外室9的空气通过散热用热交换器10的散热片之间并从上部格栅16的排出口16a向外部排出。
在箱内成形体7的内侧形成的箱内17与安装在箱内成形体7上的隔壁18之间的箱内机械室19中，安装着冷却用热交换器20和位于比该冷却用热交换器20更上方的第2循环泵14b。在隔壁18的上部安装着风扇电动机13c，在隔壁18的下部上穿设着吸入口21。箱内17的空气利用风扇电动机13c的运转从隔壁18的吸入口21吸入至箱内机械室19，通过冷却用热交换器20的散热片20a之间并从风扇电动机13c排出至箱内17而进行循环。
如图1与图4所示，在箱内17上部的一部设有制冰室22，在制冰盘23的背面安装着后述的辅助分流器24。
前述的主分流器11，如图6所示具有作为热电模块的珀耳帖元件25的散热面热结合的第1热交换部26a及与珀耳帖元件25的冷却面热结合的第2热交换部26b。当从第1热交换部26a的一端27a送入冷却水时，吸收珀耳帖元件25的散热面的热量而温度上升的冷却水从第1热交换部26a的一端28a送入冷却水时，向珀耳帖元件25的冷却面散热而温度下降的冷却水从第2热交换部26b的另一端28b流出。
上述的辅助分流器24与主分流器一样，也具有作为热电模块的珀耳帖元件29和与该珀耳帖元件29的散热面热结合的第3热交换部30。上述制冰盘23与珀耳帖元件29的冷却面接触并热结合。
在第1循环泵14a和散热用热交换器10与主分流器11的第1热交换部26a之间使冷却水循环的散热系统的第1循环路径如图7所示地构成。
在第1循环泵14a的排出口31与主分流器11的第1热交换部26a的一端27b与散热用热交换器10的一端之间，通过在中间装有T形接头33a的第2、第3连接管32a、32c而加以连接。T形接头33a余下的连接口34最终用盖子闭塞。
散热用热交换器10的另一端与第1循环泵14a的吸入口35之间通过第4连接管32d和T形接头33b进行连接。T形接头33b余下的连接口36最终安装着图9所示的沿实线位置与假想线位置间伸缩自如的第1空气积存部37a。
在第2循环泵14b和冷却用热交换器20与与主分流器11的第2热交换部26b之间使冷却水循环的吸热系统的第2循环路径如图8所示地构成。
在第2循环泵14b的排出口38与主分流器11的第2热交换部26b的一端28a之间用第5连接管32e连接，在主分流器11的第2热交换部26b的另一端28b与冷却用热交换器20的一端之间，通过在中间装有T形接头33c的第6、第7连接管32f、32g而加以连接。T形接头33c余下的连接口39最终用盖子闭塞。
在冷却用热交换器20的另一端与辅助分流器24的第3热交换部30的一端之间用第8连接管32h连接，在辅助分流器24的第3热交换部30的另一端与第2循环泵14b的吸入口40之间，通过第9连接管32i和T形接头33d进行连接。T形接头33d余下的连接口41上最终安装着与前述第1空气积存部37a同样的第2空气积存部37b。
另外，未图示而实际上主分流器11用绝热材料覆盖。
还有，作为连接管32a-32i，为了便于安装管道而最好使用例如氯化丁基橡胶等的软管。
这样构成第1、第2循环路径，将丙二醇和水的混合液作为冷却水进行充填，在主分流器11和辅助分流器24的珀耳帖元件25、29上通电，并使第1、第2循环泵14a、14b运转，当风扇电动机13a、13b、13c运转时，利用在珀耳帖元件25的散热面上产生的热量，使图3和图7中箭头A所示的从上侧向下侧流动的冷却水在主分流器11的第1热交换部26a处被加温，加温的冷却水在通过散热用热交换器10时散热而温度下降，形成在主分流器11的第1热交换部26a中循环的散热循环，从下部格栅15吸入的空气流B1和在珀耳帖元件25的散热面上产生的热量在散热用热交换器10上进行热交换，并将加温了的空气流B2从上部格栅16向外部排出。
如图3和图8的箭头C所示，冷却水从下侧向上侧流过主分流器11的第2热交换部26b，用珀耳帖元件29的冷却面冷却而温度下降了的冷却水在通过冷却用热交换器20时，与箱内17的循环空气流D进行热交换而使箱内17冷却，进而通过辅助分流器24的第3热交换部30时，冷却水与珀耳帖元件29的散热面进行热交换而温度上升，形成在主分流器11的第2热交换部26b中循环的吸热循环。
这里，通过使在主分流器11的第1热交换部26a与第2热交换部26b中的冷却水的流动方向相对地流动，与使冷却水的水流并行流动的情况相比可减小珀耳帖元件29的散热面与吸热面的温度差的最大值，由于可减小因热量引起珀耳帖元件29的变形，故可提高珀耳帖元件29的耐久性。
另外，作为冷却水使用的混合液中所含的丙二醇即使有少量泄漏对人体也几乎无毒性，故对使用者的安全性高。并且，考虑到混合液在使用时的温度及粘度等，对于丙二醇的混合率最好为15-60％。
上述散热循环与吸热循环的温度，在外部气温为30℃、容量60公升的箱内17为5℃状态运行的情况下，主分流器11的第1热交换部26a的入口侧(一端27a)的冷却水的温度为36℃，第1热交换部26b的出口侧(另一端27b)的冷却水的温度为39℃。主分流器11的第2热交换部26b的入口侧(一端28a)的冷却水的温度为-3℃，第2热交换器26b的出口侧(另一端28b)的冷却水的温度为0℃，辅助分流器24的第3热交换部30的出口侧的冷却水的温度为+2℃。这时，制冰盘23的表面变为-10℃，故可制冰。
另外，为了实现上述那样良好的效率，在本发明的热电模块式电冰箱中，在适当选择第1、第2循环泵14a、14b的配设场所的同时还设有第1、第2空气积存部37a、37b，故以没有气泡循环的状态构成散热循环和吸热循环。
具体地说，如图3和图7所示，在散热循环中设置的第1循环泵14a被配置在比散热用热交换器10和主分流器11的第1热交换部26a更上方处。混入散热循环中的气泡聚集于配设在散热循环上部的第1循环泵14a的吸入口35的附近，在第1循环泵14a的运转中从吸入口35吸入并聚集在第1循环泵14a内部的泵叶的中央，从第1循环泵14a的排出口31排出的气泡减少并且在散热循环中循环的气泡量减少。还有，第1循环泵14a运转中的第1空气积存部37a缩小成图9中用实线所示的状态。
当使第1循环泵14a停止时，聚集在第1循环泵14a内部的泵叶中央的气泡从吸入口35上升至第1空气积存部37a并回收。42表示第1空气积存部37a内部的冷却水的液面。
另外，在使第1循环泵14a停止时，第1空气积存部37a向图9假想线所示的位置伸展，将从吸入口35上升来的气泡积极地回收至第1空气积存部37a中。
如图3和图8所示，设在吸热循环中的第2循环泵14b配置在比冷却用热交换器20、主分流器11的第2热交换部26b及辅助分流器24的第3热交换部30更上方。混入吸热循环的气泡与散热循环的情况同样，聚集于配设在上部的第2循环泵14b的吸入口40附近，聚集在泵叶的中央，在吸热循环中循环的气泡量减少。在使第2循环泵14b停止时，第2空气积存部37b与第1空气积存部37a同样向图9中假想线所示位置伸展，将从吸入口40上升来的气泡积极地回收至第2空气积存部37b中。
另外，第1、第2空气积存部37a、37b还起着调整散热循环和吸热循环的管内压力的作用。在管内压力上升较大的情况下，在循环路径的安装管道的连接处等容易发生液漏，而在本发明的热电模块式电冰箱中，在第1、第2循环泵14a、14b的运转中，第1、第2空气积存部37a、37b根据管内压力进行伸缩，起到使管内压力不会较大上升的作用。
还有，在本发明的热电模块式电冰箱中，除主分流器11外，在箱内17中另外设置辅助分流器24，由于构成使辅助分流器24的散热面与吸热循环的冷却水进行热交换，故制冰盘23可充分地冷却。图10详细表示辅助分流器24和制冰盘23的附近结构。铝制的制冰盘23的上面载放着制冰器皿43，并形成积存在除霜运转时所产生废水用的凹部44。45是绝热材料。
又，在本发明的热电模块式电冰箱中，为了尽可能经结露水而采用如下的结构。
由于在吸热循环的第2循环泵14b中通过+2℃的冷却水，故在箱外配置第2循环泵14b时会发生结露。因此，通过将第2循环泵14b配设在箱内就消除了在第2循环泵14b表面上产生的结露。另外，关于将第2循环泵14b的排出口38与配设在箱外的主分流器11的第2热交换器26b连接的第5连接管32e的周围情况，实际上在箱内机械室19的内部通过冷却用热交换器20的侧方而向下方延伸、在主分流器11的附近位置在图1和图3所示的贯通处46穿过绝热材料8并引出箱外而与主分流器11的第2热交换器26b进行连接，第5连接管32e基本上被配设在5℃的箱内，故产生的结露显著减少(实施形态2)图11-图12表示实施形态2。
另外，对与实施形态1起同样作用的结构采用相同的符号并进行说明。
实施形态2仅在将实施形态1在散热循环中循环的升温的冷却水用于防止冰箱本体结露的一点上与实施形态1不同。
具体地说，如图12所示在散热用热交换器10的前面位置直列地夹装着防结露配管47。图11表示将热电模块式电冰箱的前门4卸除后的状态，防结露配管47沿与前门4的对接部48被配设在冰箱本体1的一侧，使该对接部48升温而减少结露。另外，在图1和图4中用假想线表示防结露配管47。
在上述各实施形态中，在第1、第2循环泵14a、14b的吸入口设置了第1、第2空气积存部37a、37b，然而设置在第1、第2循环泵14a、14b的排出口时也可望有效。在该情况下，即使运转中聚集在泵叶的中央部的一部分破碎成细小的气泡而随着冷却水流出，该细小的气泡的一部分也被回收至设在第1、第2循环泵14a、14b的排出口的第1、第2空气积存部37a、37b，可减少循环的气泡而改善热效率。还有，不是仅在第1、第2循环泵14a、14b的吸入口或排出口的一方设置第1、第2空气积存部37a、37b，而是在其双方设置第1、第2空气积存部37a、37b，这样的效果是明显的。
在上述各实施形态中，作为冷却水使用了丙二醇与水的混合液，但也可使用其他各种冷却水，在散热循环和吸热循环中改变冷却水的成分也可实现进一步提高热效率。
在上述实施形态1中，作成设有辅助分流器24而可制冰的结构，然而在不需要制冰功能的热电模块式电冰箱的场合，通过吸热循环的冷却用热交换器的冷却立可直接与第2循环泵的吸入侧连接。
另外，在上述实施形态中，在电冰箱中采用作为热电模块的珀耳帖元件，作成使冷却水通过第1热交换部和第2热交换部的结构，然而，不仅还可采用于电冰箱以外的热电冷却系统，而且还可使冷却水通过第1热交换部和第2热交换部中的任何一方。
根据上述的本发明，由于至少在循环泵的吸入侧及排出侧的一方设置了空气积存部，故可将循环路径中流动的气泡回收至空气积存部、可有效地除去循环路径内的气泡。
并且，由于将循环泵的位置配设在比散热用或冷却用热交换器及第1或第2热交换部更上方，故可使混入循环路径中的气泡聚集至循环泵、可使循环路径中循环的气泡减少而实现提高热效率。
权利要求
1．一种热电冷却系统，其特征在于，设置与热电模块的散热面热结合的第1热交换部和与所述热电模块的冷却面热结合的第2热交换部，在循环泵与散热用热交换器与所述第1热交换部的循环路径的内部充填液体并形成散热系统，在所述循环泵的吸入侧及排出侧的至少一方上设有空气积存部。
2．根据权利要求1所述的热电冷却系统，其特征在于，将所述循环泵配设在比所设散热用热交换器和所述第1热交换部更上方。
3．一种热电冷却系统，其特征在于，设置与热电模块的散热面热结合的第1热交换部和与所述热电模块的冷却面热结合的第2热交换部，在循环泵与冷却用热交流与所述第2热交换部的循环路径的内部充填流体并形成吸热系统，在所述循环泵的吸入侧及排出侧的至少一方上设有空气积存部。
4．根据权利要求3所述的热电冷却系统，其特征在于，将所述循环泵配设在比所述冷却用热交换器和所述第2热交换部更上方。
5．一种热电冷却系统，其特征在于，设置具有与热电模块的散热面热结合的第1热交换部和与所述热电模块的冷却面热结合的第2热交换部的分流器，在第1循环泵与散热用热交换器与所述分流器的第1热交换部的第1循环路径的内部充填液体并形成散热系统，在第2循环泵与冷却用热交换器与所述分流器的第2热交换部的循环路径的内部充填液体并形成吸热系统，在所述第1及第2循环泵的吸入侧及排出侧的至少一方上设有空气积存部。
6．一种热电冷却系统，其特征在于，设置具有与第1热电模块的散热面热结合的第1热交换部和与所述第1热电模块的冷却面热结合的第2热交换部的主分流器，设置具有与第2热电模块的散热面热结合的第3热交换部的辅助分流器，在第1循环泵与散热用热交换器与所述主分流器的第1热交换部的第1循环路径的内部充填流体并形成散热系统，在第2循环泵与冷却用热交换器与所述辅助分流器的第3热交换部与所述主分流器的第2热交换部的第2循环路径的内部充填液体并形成吸热系统，在所述第1及第2循环泵的吸入侧及排出侧的至少一方上设有空气积存部。
7．根据权利要求6所述的热电冷却系统，其特征在于，将所述第1循环泵配设在比所述散热用热交换器和所述第1热交换部更上方，并将所述第2循环泵配设在比所述冷却用热交换器和所述第2热交换部更上方。
8．根据权利要求5至7中任一项所述的热电冷却系统，其特征在于，在冰箱本体的箱内配设所述第2循环泵，在冰箱本体的箱外配设所述分流器，将所述第2循环泵的排出侧的配管经过冰箱本体的箱内而向在所述分流器附近位置的冰箱本体的箱外引出。
9．根据权利要求5至8中任一项所述的热电冷却系统，其特征在于，将所述第1热交换部内部的液体与所述第2热交换部内部的液体作成相对向地流动。
10．根据权利要求1至9中任一项所述的热电冷却系统，其特征在于，将所述循环路径中使用的连接管作成软管。
11．根据权利要求1至10中任一项所述的热电冷却系统，其特征在于，作为所述液体使用丙二醇与水的混合液。
全文摘要
一种热电冷却系统,在构成散热循环或吸热循环的循环泵14a、14b的吸入侧及排出侧的至少一方上设置了空气积存部37a、37b,并将循环泵14a、14b设置在比散热用或冷却用热交换器10、20和第1或第2热交换部26a、26b更高的位置,通过回收混入的气泡而减少循环的气泡可改善热效率。
文档编号F25D21/04GK1236429SQ97199520
公开日1999年11月24日 申请日期1997年11月7日 优先权日1996年11月8日
发明者北川宏昭, 前田宗万, 中川治, 德永成臣 申请人:松下冷机株式会社