JP2000150971A - パルス駆動用サーモ・モジュール - Google Patents
パルス駆動用サーモ・モジュールInfo
- Publication number
- JP2000150971A JP2000150971A JP10322419A JP32241998A JP2000150971A JP 2000150971 A JP2000150971 A JP 2000150971A JP 10322419 A JP10322419 A JP 10322419A JP 32241998 A JP32241998 A JP 32241998A JP 2000150971 A JP2000150971 A JP 2000150971A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermo module
- module
- capacitor
- electrodes
- thermo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 23
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
- F25B2321/021—Control thereof
- F25B2321/0212—Control thereof of electric power, current or voltage
Landscapes
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】パルス駆動に適した電子冷熱用サーモ・モジュ
ールを提供する。 【解決手段】セラミック板などの絶縁基板（２０）（２
２）の間に複数個の熱電半導体（２４）（２６）対を挟
み、該熱電半導体（２４）（２６）対を基板（２０）
（２２）に取り付けられた電極（２８）（３１）（３
３）に接続し、サーモ・モジュール（１８）を構成す
る。サーモ・モジュール（１８）内には一体的にコンデ
ンサ（３７）が固設され、該コンデンサ（３７）は、電
極（２８）（３１）に接続されている。サーモ・モジュ
ール（１８）の電極（２８）（３１）間に供給されるバ
ルス電流はコンデンサ（３７）によって平滑化され、サ
ーモモジュール（１８）を効率的にパルス駆動すること
ができる。
ールを提供する。 【解決手段】セラミック板などの絶縁基板（２０）（２
２）の間に複数個の熱電半導体（２４）（２６）対を挟
み、該熱電半導体（２４）（２６）対を基板（２０）
（２２）に取り付けられた電極（２８）（３１）（３
３）に接続し、サーモ・モジュール（１８）を構成す
る。サーモ・モジュール（１８）内には一体的にコンデ
ンサ（３７）が固設され、該コンデンサ（３７）は、電
極（２８）（３１）に接続されている。サーモ・モジュ
ール（１８）の電極（２８）（３１）間に供給されるバ
ルス電流はコンデンサ（３７）によって平滑化され、サ
ーモモジュール（１８）を効率的にパルス駆動すること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫又は温蔵庫
などに用いられる電子冷熱用サーモ・モジュール（ペル
チェ・モジュール）に関する。
などに用いられる電子冷熱用サーモ・モジュール（ペル
チェ・モジュール）に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の冷蔵庫などに用いられるサーモ・
モジュールの温度制御装置は、図１９に示す如く、サー
モ・モジュール（２）を駆動するブースターアンプ
（４）を備えている。ＰＩＤ制御を行う差動アンプ
（６）は、比較部（５）からの、温度設定信号と、セン
サ変換回路（８）の温度信号との偏差信号を増幅制御し
て温度偏差信号を造出し、ブースターアンプ（４）に供
給する。ブースターアンプ（４）は、温度偏差信号を増
幅して、サーモ・モジュール（２）を駆動する。サーモ
・モジュール（２）の周囲の温度は、温度センサ（１
０）によって検出され、センサ変換回路（８）に供給さ
れ、ここで、温度信号に変換される。ブースターアンプ
（４）には、放熱フィン（１２）が設けられている。差
動アンプ（６）及びセンサ変換回路（８）には、制御電
源（１４）から安定化電源が供給され、ブースターアン
プ（４）には、ＤＣ電源（１６）から電源が供給されて
いる。
モジュールの温度制御装置は、図１９に示す如く、サー
モ・モジュール（２）を駆動するブースターアンプ
（４）を備えている。ＰＩＤ制御を行う差動アンプ
（６）は、比較部（５）からの、温度設定信号と、セン
サ変換回路（８）の温度信号との偏差信号を増幅制御し
て温度偏差信号を造出し、ブースターアンプ（４）に供
給する。ブースターアンプ（４）は、温度偏差信号を増
幅して、サーモ・モジュール（２）を駆動する。サーモ
・モジュール（２）の周囲の温度は、温度センサ（１
０）によって検出され、センサ変換回路（８）に供給さ
れ、ここで、温度信号に変換される。ブースターアンプ
（４）には、放熱フィン（１２）が設けられている。差
動アンプ（６）及びセンサ変換回路（８）には、制御電
源（１４）から安定化電源が供給され、ブースターアン
プ（４）には、ＤＣ電源（１６）から電源が供給されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の温度制御装置で
は、ブースターアンプの効率が悪く大きな放熱フィンが
必要であり、装置が大型になるという問題点があった。
そこでサーモ・モジュールにスイッチング方式で電圧を
供給すれば、電源供給部を小型、軽量化でき、サーモ・
モジュールの駆動効率が良くなる。しかも、安価な電源
が供給でき、サーモ・モジュールの駆動に関する上記問
題点をすべて解消できる。しかるに、サーモ・モジュー
ルをパルス駆動すると、オンオフ時ジュール熱が発生
し、サーモ・モジュールの冷熱効率が低下するととも
に、このジュール熱の衝撃により、ペルチェ素子と基板
との結合が壊れる恐れがあった。本発明は、上記問題点
を解決することを目的とするものである。
は、ブースターアンプの効率が悪く大きな放熱フィンが
必要であり、装置が大型になるという問題点があった。
そこでサーモ・モジュールにスイッチング方式で電圧を
供給すれば、電源供給部を小型、軽量化でき、サーモ・
モジュールの駆動効率が良くなる。しかも、安価な電源
が供給でき、サーモ・モジュールの駆動に関する上記問
題点をすべて解消できる。しかるに、サーモ・モジュー
ルをパルス駆動すると、オンオフ時ジュール熱が発生
し、サーモ・モジュールの冷熱効率が低下するととも
に、このジュール熱の衝撃により、ペルチェ素子と基板
との結合が壊れる恐れがあった。本発明は、上記問題点
を解決することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、セラミック板などの絶縁基板の間に複数個の
熱電半導体対を挟んで該熱電半導体対を前記基板に取り
付けられた電極に接続したサーモ・モジュールにおい
て、前記サーモ・モジュール内に一体的にコンデンサを
設け、該コンデンサを前記電極に接続したものである。
また、前記基板に一体的にコンデンサを固設したもので
ある。また、前記基板を多層構造とし、各層に電極を形
成し、向かい合う電極によってコンデンサを形成したも
のである。また、前記熱電半導体対間に複数層の絶縁層
を形成し、各層に電極を設け、向かい合う電極によって
コンデンサを形成したものである。
本発明は、セラミック板などの絶縁基板の間に複数個の
熱電半導体対を挟んで該熱電半導体対を前記基板に取り
付けられた電極に接続したサーモ・モジュールにおい
て、前記サーモ・モジュール内に一体的にコンデンサを
設け、該コンデンサを前記電極に接続したものである。
また、前記基板に一体的にコンデンサを固設したもので
ある。また、前記基板を多層構造とし、各層に電極を形
成し、向かい合う電極によってコンデンサを形成したも
のである。また、前記熱電半導体対間に複数層の絶縁層
を形成し、各層に電極を設け、向かい合う電極によって
コンデンサを形成したものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
した図面を参照して詳細に説明する。図５は、サーモ・
モジュール温度制御装置の全体ブロック図を示してい
る。サーモ・モジュール（１８）は、図１に示すよう
に、通常、数個から数十個、多い場合は、１００個以上
の素子対を、セラミック板などから成る基板（２０）
（２２）の間に挟んで、直列回路に接続して作られてい
る。モジュールの吸熱（発熱）能力は対数に比例して大
きくなる。モジュールの高温側は、低温側から流入する
熱に加えて、モジュール内部で消費される電力に相当す
るジュール熱の合計量を放散させるためのヒートシンク
（放熱板）が設けられている。
した図面を参照して詳細に説明する。図５は、サーモ・
モジュール温度制御装置の全体ブロック図を示してい
る。サーモ・モジュール（１８）は、図１に示すよう
に、通常、数個から数十個、多い場合は、１００個以上
の素子対を、セラミック板などから成る基板（２０）
（２２）の間に挟んで、直列回路に接続して作られてい
る。モジュールの吸熱（発熱）能力は対数に比例して大
きくなる。モジュールの高温側は、低温側から流入する
熱に加えて、モジュール内部で消費される電力に相当す
るジュール熱の合計量を放散させるためのヒートシンク
（放熱板）が設けられている。
【０００６】放熱板としては、空冷フィンや水冷フィン
が使用されている。モジュールは、一段構造のものや多
段モジュールがある。多段モジュールは一般にピラミッ
ド型となる。サーモ・モジュール（１８）は熱電半導体
（ペルチェ素子）を利用したヒートポンプの一種であ
り、図２に示すように、Ｐ型素子とＮ型素子から成る２
種類の熱電半導体（２４）（２６）を金属電極（２８）
（３１）（３３）で接合したπ型直列回路のＮからＰの
方向に電流を流すと、ペルチェ効果によってπ型の上部
で吸熱、下部で発熱が起こり、熱が上部から下部へ向か
ってポンピングされる。
が使用されている。モジュールは、一段構造のものや多
段モジュールがある。多段モジュールは一般にピラミッ
ド型となる。サーモ・モジュール（１８）は熱電半導体
（ペルチェ素子）を利用したヒートポンプの一種であ
り、図２に示すように、Ｐ型素子とＮ型素子から成る２
種類の熱電半導体（２４）（２６）を金属電極（２８）
（３１）（３３）で接合したπ型直列回路のＮからＰの
方向に電流を流すと、ペルチェ効果によってπ型の上部
で吸熱、下部で発熱が起こり、熱が上部から下部へ向か
ってポンピングされる。
【０００７】サーモ・モジュール（１８）の基板（２
０）には、熱電半導体（２４）（２６）の各対ごとに、
一体的にコンデンサ（３７）が固設されている。コンデ
ンサ（３７）の両電極（３７ａ）（３７ｂ）は、電極
（２８）（３１）に一体的に固着されている。図４は、
図１に示した、サーモ・モジュール（１８）の電気的接
続を示し、電源は、本実施形態では、パルス電源が用い
られる。図７は、サーモ・モジュール（１８）に一体的
にコンデンサを形成する他の実施形態を示している。
（３９）は電極（３３）と電極（２８）（３１）との間
に固設されたコンデンサであり、コンデンサ（３９）の
両端の電極は、対応する電極（３３）（２８）（３１）
に固着されている。
０）には、熱電半導体（２４）（２６）の各対ごとに、
一体的にコンデンサ（３７）が固設されている。コンデ
ンサ（３７）の両電極（３７ａ）（３７ｂ）は、電極
（２８）（３１）に一体的に固着されている。図４は、
図１に示した、サーモ・モジュール（１８）の電気的接
続を示し、電源は、本実施形態では、パルス電源が用い
られる。図７は、サーモ・モジュール（１８）に一体的
にコンデンサを形成する他の実施形態を示している。
（３９）は電極（３３）と電極（２８）（３１）との間
に固設されたコンデンサであり、コンデンサ（３９）の
両端の電極は、対応する電極（３３）（２８）（３１）
に固着されている。
【０００８】上記コンデンサ（３９）（３９）は、熱電
半導体（２４）（２６）の各対ごとに基板（２０）（２
２）に固設され、それぞれ、図９に示すように、電極
（２８）（３３）（３１）（３３）に接続される。図１
０は、サーモ・モジュール（１８）に一体的にコンデン
サを形成する他の実施形態を示し、基板（２０）の上に
一体的にコンデンサ（４１）が固設され、該コンデンサ
（４１）の一方の電極は、基板（２０）上の電極（２
８）に接続固着し、コンデンサ（４１）の他方の電極
は、基板（２０）上の電極（３１）に接続固着してい
る。
半導体（２４）（２６）の各対ごとに基板（２０）（２
２）に固設され、それぞれ、図９に示すように、電極
（２８）（３３）（３１）（３３）に接続される。図１
０は、サーモ・モジュール（１８）に一体的にコンデン
サを形成する他の実施形態を示し、基板（２０）の上に
一体的にコンデンサ（４１）が固設され、該コンデンサ
（４１）の一方の電極は、基板（２０）上の電極（２
８）に接続固着し、コンデンサ（４１）の他方の電極
は、基板（２０）上の電極（３１）に接続固着してい
る。
【０００９】図１１は、図１０に示すサーモ・モジュー
ル（１８）の等価回路であり、複数のペルチェ素子（２
４）（２６）のうち、一つが図示されている。図１２
は、サーモ・モジュール（１８）に一体的にコンデンサ
を形成する他の実施形態を示し、電極が取り付けられて
いるセラミック基板のうち、一方の基板（２０）を多層
化し、内部に印刷等により金属膜から成る電極を作り、
コンデンサ（４１）（４３）を形成している。コンデン
サ電極（４１ａ）（４３ａ）は、スルーホールに配設さ
れた導体（４５）を通じて電極（２８）に接続し、コン
デンサ電極（４１ｂ）（４３ｂ）は、スルーホールに配
設された導体（４４）を通じて電極（３１）に接続して
いる。
ル（１８）の等価回路であり、複数のペルチェ素子（２
４）（２６）のうち、一つが図示されている。図１２
は、サーモ・モジュール（１８）に一体的にコンデンサ
を形成する他の実施形態を示し、電極が取り付けられて
いるセラミック基板のうち、一方の基板（２０）を多層
化し、内部に印刷等により金属膜から成る電極を作り、
コンデンサ（４１）（４３）を形成している。コンデン
サ電極（４１ａ）（４３ａ）は、スルーホールに配設さ
れた導体（４５）を通じて電極（２８）に接続し、コン
デンサ電極（４１ｂ）（４３ｂ）は、スルーホールに配
設された導体（４４）を通じて電極（３１）に接続して
いる。
【００１０】このようにコンデンサを一体構成すること
で信頼性の高いサーモ・モジュールができる。コンデン
サ（３７）（３９）（４１）（４３）の材質は、高温、
低温に耐えるものであれば、セラミックに限定されるも
のでなく、金属等電気絶縁被膜を施した材料、プラスチ
ック等でも良い。次に、ペルチェ素子とコンデンサとを
ワンチップに構成したサーモ・モジュール（１８）の他
の実施形態を図１３乃至図１８を参照して説明する。
で信頼性の高いサーモ・モジュールができる。コンデン
サ（３７）（３９）（４１）（４３）の材質は、高温、
低温に耐えるものであれば、セラミックに限定されるも
のでなく、金属等電気絶縁被膜を施した材料、プラスチ
ック等でも良い。次に、ペルチェ素子とコンデンサとを
ワンチップに構成したサーモ・モジュール（１８）の他
の実施形態を図１３乃至図１８を参照して説明する。
【００１１】（４６）はチップであり、Ｐ型熱電半導体
（２４）とＮ型熱電半導体（２６）の間に複数層のセラ
ミックから成る絶縁体層（４８）が形成され、その各層
（４８ａ）（４８ｂ）（４８ｃ）（４８ｄ）（４８ｅ）
には、電極膜（５０）（５２）（５４）（５６）が印刷
により固着されている。チップ（４６）の上面と底面に
は、セラミック板から成る基板（図示省略）が固着され
る。
（２４）とＮ型熱電半導体（２６）の間に複数層のセラ
ミックから成る絶縁体層（４８）が形成され、その各層
（４８ａ）（４８ｂ）（４８ｃ）（４８ｄ）（４８ｅ）
には、電極膜（５０）（５２）（５４）（５６）が印刷
により固着されている。チップ（４６）の上面と底面に
は、セラミック板から成る基板（図示省略）が固着され
る。
【００１２】チップ（４６）の底面に固着される基板に
は、電極（５８）（６０）が形成され、各対のコンデン
サ電極のうち、一方の電極（５０）（５４）は、電極
（５８）に接続し、各対の他方の電極（５２）（５６）
は電極（６０）に接続し、向かい合った一対の電極（５
０）（５２）及び（５４）（５６）は、それぞれコンデ
ンサ（５９）を形成している。チップ（４６）の上面に
固着される基板には、電極（６１）が形成され、該電極
（６１）に、Ｐ型熱電半導体（２４）とＮ型熱電半導体
（２６）の上端が接合し、Ｐ型熱電半導体（２４）の下
端は、電極（５８）に接合し、Ｎ型半導体（２６）の下
端は、電極（６０）に接合している。
は、電極（５８）（６０）が形成され、各対のコンデン
サ電極のうち、一方の電極（５０）（５４）は、電極
（５８）に接続し、各対の他方の電極（５２）（５６）
は電極（６０）に接続し、向かい合った一対の電極（５
０）（５２）及び（５４）（５６）は、それぞれコンデ
ンサ（５９）を形成している。チップ（４６）の上面に
固着される基板には、電極（６１）が形成され、該電極
（６１）に、Ｐ型熱電半導体（２４）とＮ型熱電半導体
（２６）の上端が接合し、Ｐ型熱電半導体（２４）の下
端は、電極（５８）に接合し、Ｎ型半導体（２６）の下
端は、電極（６０）に接合している。
【００１３】チップ（４６）は連続して形成され、各チ
ップ（４６）の一対のＮ型熱電半導体（２４）とＰ型熱
電半導体（２６）は、図１８に示すように直列に接続さ
れ、各対の熱電半導体（２４）（２６）間にコンデンサ
（５８）が接続配置されている。コンデンサが一体的に
組み込まれたサーモ・モジュール（１８）は、図５に示
すように、可変電源ユニット（３０）に接続され、サー
モ・モジュール（１８）に通電されるパルス電流は、可
変電源ユニット（３０）によって、極性及びパルス幅又
は周期が制御されるように構成されている。
ップ（４６）の一対のＮ型熱電半導体（２４）とＰ型熱
電半導体（２６）は、図１８に示すように直列に接続さ
れ、各対の熱電半導体（２４）（２６）間にコンデンサ
（５８）が接続配置されている。コンデンサが一体的に
組み込まれたサーモ・モジュール（１８）は、図５に示
すように、可変電源ユニット（３０）に接続され、サー
モ・モジュール（１８）に通電されるパルス電流は、可
変電源ユニット（３０）によって、極性及びパルス幅又
は周期が制御されるように構成されている。
【００１４】サーモ・モジュール（１８）の周囲の温度
は、温度センサ（１８）により検出され、センサ変換回
路（３４）によって温度信号に変換されて比較部（３
５）に供給されるように構成されている。比較部（３
５）に入力された温度設定信号と温度信号との偏差信号
は、差動アンプ（３６）から成る制御部に入力され、こ
こでＰＩＤ制御されて温度偏差信号が造出される。この
温度偏差信号は、可変電源ユニット（３０）の制御部に
入力され、サーモ・モジュール（１８）の温度が設定温
度にコントロールされるように構成されている。
は、温度センサ（１８）により検出され、センサ変換回
路（３４）によって温度信号に変換されて比較部（３
５）に供給されるように構成されている。比較部（３
５）に入力された温度設定信号と温度信号との偏差信号
は、差動アンプ（３６）から成る制御部に入力され、こ
こでＰＩＤ制御されて温度偏差信号が造出される。この
温度偏差信号は、可変電源ユニット（３０）の制御部に
入力され、サーモ・モジュール（１８）の温度が設定温
度にコントロールされるように構成されている。
【００１５】差動アンプ（３６）とセンサ変換回路（３
４）には、ＤＣ安定化電源（３８）の電源が供給され、
可変電源ユニット（３０）には、スイッチング電源（４
０）又は、整流回路（図示省略）から電源が供給され
る。次に可変電源ユニット（３０）の要部を、図６を参
照して説明する。
４）には、ＤＣ安定化電源（３８）の電源が供給され、
可変電源ユニット（３０）には、スイッチング電源（４
０）又は、整流回路（図示省略）から電源が供給され
る。次に可変電源ユニット（３０）の要部を、図６を参
照して説明する。
【００１６】（４２）は、ＰＷＭ／ＰＦＭ制御部であ
り、差動アンプ（３６）からの温度偏差信号に基づい
て、トランジスタ（Ｑ１）（Ｑ２）（Ｑ３）（Ｑ４）か
ら成るスイッチング回路のベースに供給する制御信号を
出力する。トランジスタ（Ｑ２）（Ｑ３）のベースにオ
フ信号が供給され、トランジスタ（Ｑ１）（Ｑ４）にオ
ンオフパルス信号が供給されると、端子Ｔ１，Ｔ２間
に、Ｉ１の方向にパルス電流が流れる。サーモ・モジュ
ール（１８）に流れる電流の値は、サーモ・モジュール
（１８）に直列に接続された、電流検出抵抗（ＲＳ）に
よって検出され、電流制御回路（６３）を介して、ＰＷ
Ｍ／ＰＦＭ制御部（４２）にフィードバック信号として
供給される。
り、差動アンプ（３６）からの温度偏差信号に基づい
て、トランジスタ（Ｑ１）（Ｑ２）（Ｑ３）（Ｑ４）か
ら成るスイッチング回路のベースに供給する制御信号を
出力する。トランジスタ（Ｑ２）（Ｑ３）のベースにオ
フ信号が供給され、トランジスタ（Ｑ１）（Ｑ４）にオ
ンオフパルス信号が供給されると、端子Ｔ１，Ｔ２間
に、Ｉ１の方向にパルス電流が流れる。サーモ・モジュ
ール（１８）に流れる電流の値は、サーモ・モジュール
（１８）に直列に接続された、電流検出抵抗（ＲＳ）に
よって検出され、電流制御回路（６３）を介して、ＰＷ
Ｍ／ＰＦＭ制御部（４２）にフィードバック信号として
供給される。
【００１７】サーモ・モジュール（１８）に流れるパル
ス電流のパルス幅又は周期は差動アンプ（３６）からの
温度偏差信号に応じて変化する。端子Ｔ１，Ｔ２間に、
Ｉ２の方向にパルス電流を流すときは、トランジスタ
（Ｑ１）（Ｑ４）のベースにオフ信号が供給され、トラ
ンジスタ（Ｑ２）（Ｑ３）のベ―スにオンオフパルス信
号が供給され、トランジスタ（Ｑ１）（Ｑ４）のエミッ
タ・コレクタ間がオフ状態と成り、トランジスタ（Ｑ
２）（Ｑ３）のエミッタ・コレクタ間がオンオフ状態と
なる。（Ｃ１）はプラス側とマイナス側の線（４４）
（４６）間に接続された電解コンデンサである。
ス電流のパルス幅又は周期は差動アンプ（３６）からの
温度偏差信号に応じて変化する。端子Ｔ１，Ｔ２間に、
Ｉ２の方向にパルス電流を流すときは、トランジスタ
（Ｑ１）（Ｑ４）のベースにオフ信号が供給され、トラ
ンジスタ（Ｑ２）（Ｑ３）のベ―スにオンオフパルス信
号が供給され、トランジスタ（Ｑ１）（Ｑ４）のエミッ
タ・コレクタ間がオフ状態と成り、トランジスタ（Ｑ
２）（Ｑ３）のエミッタ・コレクタ間がオンオフ状態と
なる。（Ｃ１）はプラス側とマイナス側の線（４４）
（４６）間に接続された電解コンデンサである。
【００１８】サーモ・モジュール（１８）の熱電半導体
即ちペルチェ素子は純抵抗成分として働く。サーモ・モ
ジュール（１８）をパルス駆動すると、熱電効率が低下
する。これは、サーモ・モジュール（１８）がオン、オ
フするとき、逆起電力やジュール熱が発生することによ
る。このジュール熱の衝撃によりペルチェ素子の結合が
壊れる恐れがある。これを解決するため、本実施形態で
は、上述の如く、サーモ・モジュール（１８）の電極間
に、サーモ・モジュール（１８）と一体的に、コンデン
サ（３７）（３９）（４１）（４３）（５９）が組み込
まれている。
即ちペルチェ素子は純抵抗成分として働く。サーモ・モ
ジュール（１８）をパルス駆動すると、熱電効率が低下
する。これは、サーモ・モジュール（１８）がオン、オ
フするとき、逆起電力やジュール熱が発生することによ
る。このジュール熱の衝撃によりペルチェ素子の結合が
壊れる恐れがある。これを解決するため、本実施形態で
は、上述の如く、サーモ・モジュール（１８）の電極間
に、サーモ・モジュール（１８）と一体的に、コンデン
サ（３７）（３９）（４１）（４３）（５９）が組み込
まれている。
【００１９】サーモ・モジュール（１８）の両電極間に
コンデンサを接続すると、コンデンサに無効電力が流れ
るためロスとなるが、このロスは、コンデンサのキャパ
シタンスを小さく且つ、ＰＷＭ/ＰＦＭ制御部（４２）
のパルス周波数を高くすることで解消することができ
る。サーモ・モジュール（１８）を流れるパルス電流は
コンデンサの容量により波状に平滑化され、ジュール熱
の発生が抑制される。
コンデンサを接続すると、コンデンサに無効電力が流れ
るためロスとなるが、このロスは、コンデンサのキャパ
シタンスを小さく且つ、ＰＷＭ/ＰＦＭ制御部（４２）
のパルス周波数を高くすることで解消することができ
る。サーモ・モジュール（１８）を流れるパルス電流は
コンデンサの容量により波状に平滑化され、ジュール熱
の発生が抑制される。
【００２０】
【発明の効果】本発明は上述の如く構成したので、サー
モ・モジュールの信頼性を高めることができ、サーモ・
モジュールを効率的にパルス駆動することができる。
モ・モジュールの信頼性を高めることができ、サーモ・
モジュールを効率的にパルス駆動することができる。
【図１】サーモ・モジュールの外観図である。
【図２】サーモ・モジュールの断面説明図である。
【図３】サーモ・モジュールの等価回路図である。
【図４】サーモ・モジュールの接続例を示す回路図であ
る。
る。
【図５】温度制御装置の全体ブロック回路図である。
【図６】可変電源ユニットのブロック回路図である。
【図７】サーモ・モジュールの他の実施形態を示す断面
説明図である。
説明図である。
【図８】同上、等価回路説明図である。
【図９】サーモ・モジュールの接続例を示す回路図であ
る。
る。
【図１０】サーモ・モジュールの他の実施形態を示す外
観図である。
観図である。
【図１１】同上、等価回路説明図である。
【図１２】サーモ・モジュールの他の実施形態を示す断
面図である。
面図である。
【図１３】サーモ・モジュールの他の実施形態を示し、
チップの外観図である。
チップの外観図である。
【図１４】チップのＡ−Ａ線断面図である。
【図１５】基板の電極パターンを示す説明図である。
【図１６】基板の電極パターンを示す説明図である。
【図１７】コンデンサの一方の電極の説明図である。
【図１８】サーモ・モジュールの配線の一例を示す回路
図である。
図である。
【図１９】従来技術のブロック回路図である。
２ サーモ・モジュール ４ ブースターアンプ ６ 差動アンプ ８ センサ変換回路 １０ 温度センサ １２ 放熱フイン １４ 制御電源 １６ ＤＣ電源 １８ サーモ・モジュール ２０ 基板 ２２ 基板 ２４ 熱電半導体 ２６ 熱電半導体 ２８ 金属電極 ３１ 金属電極 ３３ 金属電極 ３０ 可変電源ユニット ３２ 温度センサ ３４ センサ変換回路 ３６ 差動アンプ ３７ コンデンサ ３８ ＤＣ安定化電源 ３９ コンデンサ ４０ スイッチング電源 ４１ コンデンサ ４２ ＰＷＭ/ＰＦＭ制御部 ４３ コンデンサ ４４ 導体 ４５ 導体 ４６ チップ ４８ 絶縁層 ５０ 電極膜 ５２ 電極膜 ５４ 電極膜 ５６ 電極膜 ５８ 電極 ５９ コンデンサ ６０ 電極 ６１ 電極
Claims (4)
- 【請求項１】セラミック板などの絶縁基板の間に複数個
の熱電半導体対を挟んで該熱電半導体対を前記基板に取
り付けられた電極に接続したサーモ・モジュールにおい
て、前記サーモ・モジュール内に一体的にコンデンサを
設け、該コンデンサを前記電極に接続したことを特徴と
するパルス駆動用サーモ・モジュール。 - 【請求項２】前記基板に一体的にコンデンサを固設した
ことを特徴とする「請求項１」に記載のパルス駆動用サ
ーモ・モジュール。 - 【請求項３】前記基板を多層構造とし、各層に電極を形
成し、向かい合う電極によってコンデンサを形成したこ
とを特徴とする「請求項１」に記載のパルス駆動用サー
モ・モジュール。 - 【請求項４】前記熱電半導体対間に複数層の絶縁層を形
成し、各層に電極を設け、向かい合う電極によってコン
デンサを形成したことを特徴とする「請求項１」に記載
のパルス駆動用サーモ・モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10322419A JP2000150971A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | パルス駆動用サーモ・モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10322419A JP2000150971A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | パルス駆動用サーモ・モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000150971A true JP2000150971A (ja) | 2000-05-30 |
Family
ID=18143462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10322419A Pending JP2000150971A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | パルス駆動用サーモ・モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000150971A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002045632A1 (fr) * | 2000-12-07 | 2002-06-13 | Zhengyu Zhang | Dispositif de regulation de temperature pour la tete |
| JP2007101081A (ja) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Orion Mach Co Ltd | サーモモジュール用制御装置 |
| WO2013080719A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | 日本サーモスタット株式会社 | 熱電変換モジュール |
| WO2014057543A1 (ja) * | 2012-10-10 | 2014-04-17 | 富士通株式会社 | 熱電変換装置および電子装置 |
| CN106696643A (zh) * | 2017-01-04 | 2017-05-24 | 上海爱斯达克汽车空调系统有限公司 | 一种车辆热交换系统及具有该车辆热交换系统的车辆 |
| US20220069007A1 (en) * | 2016-04-04 | 2022-03-03 | Synopsys, Inc. | Power harvesting for integrated circuits |
-
1998
- 1998-11-12 JP JP10322419A patent/JP2000150971A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002045632A1 (fr) * | 2000-12-07 | 2002-06-13 | Zhengyu Zhang | Dispositif de regulation de temperature pour la tete |
| JP2007101081A (ja) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Orion Mach Co Ltd | サーモモジュール用制御装置 |
| JP4601532B2 (ja) * | 2005-10-05 | 2010-12-22 | オリオン機械株式会社 | サーモモジュール用制御装置 |
| WO2013080719A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | 日本サーモスタット株式会社 | 熱電変換モジュール |
| CN103959495A (zh) * | 2011-11-30 | 2014-07-30 | 日本恒温器株式会社 | 热电转换模块 |
| US9087962B2 (en) | 2011-11-30 | 2015-07-21 | Nippon Thermostat Co., Ltd. | Thermoelectric conversion module |
| WO2014057543A1 (ja) * | 2012-10-10 | 2014-04-17 | 富士通株式会社 | 熱電変換装置および電子装置 |
| JPWO2014057543A1 (ja) * | 2012-10-10 | 2016-08-25 | 富士通株式会社 | 熱電変換装置および電子装置 |
| US9917239B2 (en) | 2012-10-10 | 2018-03-13 | Fujitsu Limited | Thermoelectric conversion device and electronic device |
| US20220069007A1 (en) * | 2016-04-04 | 2022-03-03 | Synopsys, Inc. | Power harvesting for integrated circuits |
| US11937507B2 (en) * | 2016-04-04 | 2024-03-19 | Synopsys, Inc. | Power harvesting for integrated circuits |
| CN106696643A (zh) * | 2017-01-04 | 2017-05-24 | 上海爱斯达克汽车空调系统有限公司 | 一种车辆热交换系统及具有该车辆热交换系统的车辆 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1594173B1 (en) | Cooling device for electronic component using thermo-electric conversion material | |
| US8057094B2 (en) | Power semiconductor module with temperature measurement | |
| US6563211B2 (en) | Semiconductor device for controlling electricity | |
| US20070095378A1 (en) | Thermoelectric transducer | |
| US6679064B2 (en) | Wafer transfer system with temperature control apparatus | |
| JPH0722549A (ja) | 電子冷却半導体装置 | |
| JP2007012721A (ja) | パワー半導体モジュール | |
| JP2001183025A (ja) | 熱交換器 | |
| JP2000058930A (ja) | 熱電素子およびその製造方法 | |
| US6521991B1 (en) | Thermoelectric module | |
| US6583981B2 (en) | Ceramic condenser module | |
| JP2000150971A (ja) | パルス駆動用サーモ・モジュール | |
| KR20020019786A (ko) | 온도센서가 일체형으로 부착된 열전 모듈. | |
| KR100663117B1 (ko) | 열전 모듈 | |
| JP3510430B2 (ja) | 熱電変換装置 | |
| JP3087813B2 (ja) | 温度制御装置及び方法 | |
| JP2004221409A (ja) | ペルチェモジュール装置 | |
| JP2007089256A (ja) | Ｄｃ−ｄｃコンバータ、半導体モジュール及びその温度検出装置 | |
| JP3240993B2 (ja) | 誘導加熱調理器 | |
| WO2019210923A1 (en) | Temperature management of a semiconductor chip | |
| JP2000146354A (ja) | 電子冷熱用サーモ・モジュールの温度制御装置 | |
| JP2003234534A (ja) | レーザダイオード用電源制御装置 | |
| JP2004281451A (ja) | 熱電変換素子 | |
| JP5453296B2 (ja) | 半導体装置 | |
| Sakamoto et al. | Development of high-power large-sized peltier module |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051031 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090515 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090519 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090925 |