JP2000188428A - ペルチェユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペルチェモジュールに加えられる過大な圧縮
荷重を排除しつつ、ヒートシンクとペルチェモジュール
との間において十分な熱伝導性を確実に維持することが
可能なペルチェユニットを提供する。 【解決手段】 ペルチェユニットは、相対向するヒート
シンク１、２のベース板４、５同士の板面間にペルチェ
モジュール１８を挟装して成る。両ベース板４、５の側
端面に、両ベース板４、５間の間隔を維持する平板状の
緩衝部材６を圧接させるようにして渡設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ペルチェモジュ
ールを備えて成るペルチェユニットに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】上記ペルチェユニットは、２つのヒート
シンクの間にペルチェモジュールを挟装し、両ヒートシ
ンクをネジ等で締結して構成される。このペルチェモジ
ュールは、熱電半導体より成るペルチェ素子をセラミッ
ク基板等で挟んで構成されるものである。そのため、上
記ネジ等による締結力が大きすぎると、挟装したペルチ
ェモジュールに過大な圧縮荷重が課せられ、ペルチェモ
ジュールが破損してしまうという問題を生じる。このよ
うな問題を解決するために、従来、特開平１０−３０８
５６号公報記載の構成が提案されている。図５は、この
従来例のペルチェユニットを示す断面図である。このペ
ルチェユニットは、２つのヒートシンク３１、３２の間
にペルチェモジュール３６を挟装し、両ヒートシンク３
１、３２をネジ３３、３３で締結して構成されている。
そして一方のヒートシンク３２側から他のネジ３４、３
４を突出させ、このネジ３４、３４の先端と他方のヒー
トシンク３１との間に断熱材３５を介設している。そし
てこのようにネジ３４と断熱材３５とから成る間隔規制
部材３７によって、両ヒートシンク３１、３２が必要以
上に近接するのを規制し、ペルチェモジュール３６に大
きな圧縮荷重が課せられるのを防止するようになってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記のような
ペルチェユニットでは、ヒートシンク３１、３２とペル
チェモジュール３６との間の面圧が高いほど両者間の熱
伝達効率が向上する。従ってこの場合には全体としての
熱交換効率も向上する。しかしながら上記従来例では、
ペルチェモジュール３６の破損を防止するため間隔規制
部材３７を両ヒートシンク３１、３２間に介設してい
る。このようにすると、上記間隔規制部材３７によって
両ヒートシンク３１、３２に対し離反方向の力を加える
ことになる。そのためヒートシンク３１、３２とペルチ
ェモジュール３６との間の面圧が低下して、ペルチェユ
ニットの熱交換効率が低下してしまうという問題があっ
た。また上記間隔規制部材３７によって、両ヒートシン
ク３１、３２を締結するネジ３３、３３に締結方向とは
反対の引張力が常時加えられることになる。そのため、
上記ネジ３３に締結力以上の引っ張り荷重がかかり破断
の危険が生じるという問題があった。また、断熱材３５
を介することにより、引っ張り荷重が除荷される可能性
があり、上記ネジ３３が時間の経過と共に緩み、ペルチ
ェユニットの熱交換効率が次第に低下していくという問
題も生じていた。

【０００４】さらに、ヒートシンク３１、３２間にカラ
ーを介設してその間隔規制を行うこともなされている。
しかしながらペルチェモジュール３６とヒートシンク３
１、３２との間の十分な面圧を確保するため、上記カラ
ーの長さはペルチェモジュール３６の厚さと同等か、そ
れよりもわずかに短いものとされている。そのためこの
ような構造ではペルチェモジュール３６に過大な圧縮荷
重が課せられるのを回避できないという問題があった。

【０００５】この発明は、上記従来の課題を解決するた
めになされたものであって、その目的は、ペルチェモジ
ュールに加えられる過大な圧縮荷重を排除しつつ、ヒー
トシンクとペルチェモジュールとの間において十分な熱
伝導性を確実に維持することが可能なペルチェユニット
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１のペルチ
ェユニットは、相対向するヒートシンク１、２のベース
板４、５同士の板面間に、ペルチェモジュール１８を挟
装して成るペルチェユニットにおいて、上記両ベース板
４、５間の間隔を維持する間隔維持部材６を、その板面
を上記両ベース板４、５の側端面に圧接させて、上記両
ベース板４、５間に渡設していることを特徴としてい
る。

【０００７】上記請求項１のペルチェユニットでは、ベ
ース板４、５の側端面に圧接させた間隔規制部材６によ
って、ベース板４、５間の間隔を維持している。従って
ベース板４、５に対して離反方向の力を加えることな
く、ベース板４、５同士が互いに近接するのを回避する
ことが可能となる。

【０００８】また請求項２のペルチェユニットは、相対
向するヒートシンク１、２のベース板４、５同士の板面
間に、ペルチェモジュール１８を挟装して成るペルチェ
ユニットにおいて、両ベース板４、５の対向方向の長さ
が上記ペルチェモジュール１８の厚さよりもわずかに長
い間隔規制部材１５を、上記両ベース板４、５の板面間
に介設していることを特徴としている。

【０００９】上記請求項２のペルチェユニットでは、ペ
ルチェモジュール１８の厚さよりもわずかに長い間隔規
制部材１５を両ベース板４、５間に介設し、これによっ
てベース板４、５同士が近接するのを規制している。従
ってペルチェモジュール１８に過大な圧縮荷重が課され
るのを防止することが可能となる。

【００１０】さらに請求項３のペルチェユニットは、そ
の通常時の厚さと上記ペルチェモジュール１８の厚さと
の和が上記間隔規制部材１５の長さよりも大となる熱伝
導性弾性シート１６、１６を、上記ペルチェモジュール
１８とベース板４、５の板面との間に介設していること
を特徴としている。

【００１１】上記請求項３のペルチェユニットでは、熱
伝導性弾性シート１６がペルチェモジュール１８とベー
ス板４、５との間に密着する。従ってペルチェモジュー
ル１８に過大な圧縮荷重を課することなく熱伝達効率を
向上させることが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、この発明のペルチェユニッ
トの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳
細に説明する。

【００１３】（実施形態１）図１は、実施形態１の上記
ペルチェユニットを示す側面図である。まず、このペル
チェユニットの基本構造について説明する。このペルチ
ェユニットは、基本的に一方のヒートシンク１のベース
板３と他方のヒートシンク２のベース板４との間にペル
チェモジュール１８を挟装して構成されている。上記ベ
ース板４、５及びペルチェモジュール１８は、ぞれぞれ
平面四辺形状を成している。そして上記ペルチェモジュ
ール１８に所定方向の通電を行うことにより、一方のヒ
ートシンク１が吸熱器として機能するとともに、他方の
ヒートシンク２が放熱器として機能し、これによってヒ
ートポンプの作用をなすものである。またヒートシンク
１、２は、互いに相対面するよう並置された複数のプレ
ートフィン３を、ベース板４、５に略垂直に立設してそ
れぞれ構成されている。

【００１４】次に上記ペルチェユニットの構成につい
て、図２の組立図を用いて詳細に説明する。まず一方の
ヒートシンク１のベース板４と他方のヒートシンク２の
ベース板５との間に、所定の厚さを有するペルチェモジ
ュール１８を配置する。このときペルチェモジュール１
８とベース板４、５との接触面には、熱伝導グリスを塗
布しておく。そして一方のヒートシンク１の側から、ワ
ッシャ１２、絶縁ブッシュ１３を介して他方のヒートシ
ンク２に向かってネジ１１を所定のトルクで締結する。
このネジ１１の締結は、締結されたベース板４、５間の
間隔が、ペルチェモジュール１８に適切な面圧が加えら
れるものとなるように行う。そして次に、上記ベース板
４、５の側端面に、平板状の緩衝部材（間隔規制部材）
６を側方から取り付ける。この緩衝部材６には、ネジ
７、７を挿入するための長穴（図示せず）が、ヒートシ
ンク１、２の対向方向（同図における上下方向）へ延び
るように穿設されている。そこでこの長穴を利用して、
上記ベース板４、５同士を、ペルチェモジュール６に適
切な面圧が加えられる上記の間隔で固定する。

【００１５】上記のような組み立てが完了したペルチェ
ユニットを、図１に示している。このペルチェユニット
では、その板面がベース板４、５の側端面に圧接して設
けられた緩衝部材６によって、ベース板４、５の間隔が
維持されている。つまり同図の横方向に圧接する板面間
の摩擦力によってベース板４、５の間隔が維持されると
いうことであり、従ってこの緩衝部材６によって両ベー
ス板４、５に離反方向の力を加えることはない。このよ
うに両ベース板４、５に離反方向の力を加えることなく
互いの間隔を固定することができるので、ヒートシンク
１、２とペルチェモジュール１８との間の良好な密着度
を維持しつつ、ペルチェモジュール１８に過大な圧縮荷
重が課されるのを防止することができる。またベース板
４、５を側方から固定しているので、ネジ１１、１１に
締結方向と反対の引張力を与えることもない。従ってネ
ジ１１に容易に緩みが生じることもなく、時間が経過し
てもペルチェユニットの良好な熱交換効率を確実に維持
することができる。しかも構造はきわめて簡素であるか
ら、組立性はきわめて良好であり、コストダウンの要請
にも沿うものである。またベース板４、５の側端面に緩
衝部材６を渡設しているので、ベース板４、５の板面方
向に沿った横方向の外力にも高い耐性を有し、剪断ズレ
にも強い構造となる。

【００１６】（実施形態２）図３は、実施形態２の上記
ペルチェユニットを示す側面図である。このペルチェユ
ニットの基本構造も上記実施形態１と同様であり、基本
的にヒートシンク１のベース板３とヒートシンク２のベ
ース板４との間に、ペルチェモジュール１８を挟装して
構成されている。そしてその作用も上記実施形態１のペ
ルチェユニットと同様である。従って説明を簡明にして
理解を容易とするため、ここで重複して説明することを
避ける。

【００１７】次に、図４の組立図を用いて上記ペルチェ
ユニットの構造を詳細に説明する。このペルチェユニッ
トにおいても一方のヒートシンク１のベース板４と他方
のヒートシンク２のベース板５との間に所定の厚さを有
するペルチェモジュール１８を配置するが、このときペ
ルチェモジュール１８と各ベース板４、５との間には、
熱伝導性ゴムシート（熱伝導性弾性シート）１６、１６
を介設しておく。そして一方のヒートシンク１の側か
ら、ワッシャ１２、絶縁ブッシュ１３を介してネジ１
１、１１をベース板４に挿通し、さらにこのネジ１１、
１１を両ベース板４、５間に介設するカラー（間隔規制
部材）１５、１５に挿通する。そして上記ネジ１１、１
１を、他方のヒートシンク２に向かって所定のトルクで
締結する。上記カラー１５は、そのヒートシンク１、２
の対向方向の長さが、ペルチェモジュール１８の厚さよ
りもわずかに長く成されている。そして圧縮されない通
常の状態における上記熱伝導性ゴムシート１６の厚さ
は、２枚の熱伝導性ゴムシート１６、１６をペルチェモ
ジュール１８に重ねたとき、上記カラー１５の長さより
も厚くなるものとなっている。

【００１８】上記ペルチェユニットでは、ペルチェモジ
ュール１８の厚さよりもわずかに長く成されたカラー１
５によって、両ベース板４、５間の間隔が規制される。
従ってペルチェモジュール１８に過大な圧縮荷重が課さ
れるのを回避することができる。しかもペルチェモジュ
ール１８とベース板４、５との間は熱伝導性ゴムシート
１６、１６で密着されるから、ペルチェモジュール１８
とベース板４、５との間の熱伝導効率が低下することも
ない。従ってペルチェユニットの熱交換効率をきわめて
良好なものとすることができる。

【００１９】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。上記実施形態２のペルチェユニットではペ
ルチェモジュール１８とベース板４、５との間に熱伝導
性ゴムシート１６を介設したが、ペルチェモジュール１
８とベース板４、５との間の面圧が十分である場合に
は、このような熱伝導性ゴムシート１６を介設しなくて
もよい。また熱伝導性ゴムシート１６を介設しない場合
には、ペルチェモジュール１８とヒートシンク１、２と
の間の熱伝導性を確実に十分なものとするため、ペルチ
ェモジュール１８とベース板４、５との間に熱伝導グリ
スを介在させるようにしてもよい。このようにしてもペ
ルチェモジュール１８への過大な圧縮荷重を回避しつつ
ペルチェユニットの良好な熱交換効率を維持できるので
あるが、それは、カラー１５の長さをペルチェモジュー
ル１８の厚さよりもわずかに大とする構成を採用してい
るからである。つまり、ペルチェモジュール１８とベー
ス板４、５との間の面圧を維持するためカラー１５の長
さをペルチェモジュール１８の厚さよりも小とする従来
の構成では、ペルチェモジュール１８に過大な圧縮荷重
が課されるという他の付加的構成では排除できないマイ
ナス面が生じる。これに対しカラー１５の長さをペルチ
ェモジュール１８の厚さよりも大とするこの発明の構成
では、仮にペルチェモジュール１８とベース板４、５と
の間の面圧が小さくなるというマイナス面が生じても、
それは熱伝導グリスや熱伝導性ゴムシート等の他の付加
的構成で容易にカバーできるのである。また熱伝導性弾
性シートとしてゴム以外の弾性材料から成るものを用い
ても、上記と同様の優れた効果が得られるのは勿論であ
る。

【００２０】なお本明細書においては、熱電半導体その
ものをペルチェ素子と称し、このペルチェ素子を並べて
その両側からセラミック板でサンドイッチ状に挟持した
構造体をペルチェモジュール１８と称し、さらにこのペ
ルチェモジュール１８とヒートシンク１、２とを組み立
てた組立品をペルチェユニットと称している。

【００２１】

【発明の効果】上記請求項１のペルチェユニットでは、
ベース板に対して離反方向の力を加えることなく、ベー
ス板同士が互いに近接するのを規制することができる。
従ってペルチェモジュールに加えられる過大な圧縮荷重
を排除しつつ、ヒートシンクとペルチェモジュールとの
間において十分な熱伝導性を維持することが可能とな
る。

【００２２】また請求項２のペルチェユニットでは、ペ
ルチェモジュールに過大な圧縮荷重が課されるのを確実
に防止することが可能となる。そしてさらに請求項３の
ようにすれば、ペルチェモジュールに過大な圧縮荷重を
課することなく熱伝達効率を向上させることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態１のペルチェユニットの側
面図である。

【図２】上記ペルチェユニットの組立図である。

【図３】この発明の実施形態２のペルチェユニットの側
面図である。

【図４】上記ペルチェユニットの組立図である。

【図５】従来例のペルチェユニットの断面図である。

【符号の説明】

１ ヒートシンク ２ ヒートシンク ４ ベース板 ５ ベース板 ６ 緩衝部材 １５ カラー １６ 熱伝導性ゴムシート １８ ペルチェモジュール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対向するヒートシンク（１、２）のベ
   ース板（４、５）同士の板面間に、ペルチェモジュール
   （１８）を挟装して成るペルチェユニットにおいて、上
   記両ベース板（４、５）間の間隔を維持する間隔維持部
   材（６）を、その板面を上記両ベース板（４、５）の側
   端面に圧接させて、上記両ベース板（４、５）間に渡設
   していることを特徴とするペルチェユニット。
2. 【請求項２】 相対向するヒートシンク（１、２）のベ
   ース板（４、５）同士の板面間に、ペルチェモジュール
   （１８）を挟装して成るペルチェユニットにおいて、両
   ベース板（４、５）の対向方向の長さが上記ペルチェモ
   ジュール（１８）の厚さよりもわずかに長い間隔規制部
   材（１５）を、上記両ベース板（４、５）の板面間に介
   設していることを特徴とするペルチェユニット。
3. 【請求項３】 その通常時の厚さと上記ペルチェモジュ
   ール（１８）の厚さとの和が上記間隔規制部材（１５）
   の長さよりも大となる熱伝導性弾性シート（１６、１
   ６）を、上記ペルチェモジュール（１８）とベース板
   （４、５）の板面との間に介設していることを特徴とす
   る請求項２のペルチェユニット。