JP2002162058A - 冷却装置 - Google Patents
冷却装置Info
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- JP2002162058A JP2002162058A JP2000354796A JP2000354796A JP2002162058A JP 2002162058 A JP2002162058 A JP 2002162058A JP 2000354796 A JP2000354796 A JP 2000354796A JP 2000354796 A JP2000354796 A JP 2000354796A JP 2002162058 A JP2002162058 A JP 2002162058A
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Abstract
高い温度制御を実現するとともに、装置自身のコストダ
ウンを図る。 【解決手段】サーモモジュール2の放熱面2hに、内部
に放熱側冷却液Lsを通す液路5を有し、かつ外部に多
数の放熱フィン6…を有する放熱側熱交換器4を付設す
るとともに、この放熱側熱交換器4に通す放熱側冷却液
Lsを冷却する空冷式熱交換器7を設け、送風機8から
の送風Wが空冷式熱交換器7及び放熱フィン6…の双方
に当たるように、放熱側熱交換器4,空冷式熱交換器7
及び送風機8を配設する。
Description
用いた冷却装置に関する。
子)の冷却面に、被冷却部に循環させる冷却側冷却液を
冷却する冷却側熱交換器を付設し、かつ前記サーモモジ
ュールの放熱面に、当該放熱面を冷却する放熱側熱交換
器を付設した冷却ユニットを備える冷却装置は、既に、
本出願人が提案した特開平8−193766号公報で開
示される冷却装置(熱交換器)が知られている。
側熱交換器の冷却性能は、放熱側熱交換器の冷却能力に
大きく左右されるため、通常、放熱側熱交換器には水冷
式の熱交換器を使用することにより冷却能力を確保して
いる。なお、熱交換器の冷却媒体には水道水が用いら
れ、この水道水は垂れ流しとなる。
の冷却装置は、次のような改善すべき課題も残されてい
た。
グコストが大きくなり経済性に劣るとともに、水道水
(資源)の浪費を招く。
精度で安定性の高い温度制御を実現しにくい。
て、水道水に対する耐食性の素材を使用する必要があ
り、装置自身のコストアップを招く。
る課題を解決したものであり、経済性及び省資源性に優
れ、高精度で安定性の高い温度制御を実現するととも
に、装置自身のコストダウンを図ることができる冷却装
置の提供を目的とする。
は、サーモモジュール2の冷却面2cに、被冷却部Mに
循環させる冷却側冷却液Lmを冷却する冷却側熱交換器
3を付設し、かつサーモモジュール2の放熱面2hに、
当該放熱面2hを冷却する放熱側熱交換器4を付設した
冷却ユニットC1…を備える冷却装置1を構成するに際
して、放熱面2hに、内部に放熱側冷却液Lsを通す液
路5を有し、かつ外部に多数の放熱フィン6…を有する
放熱側熱交換器4を付設するとともに、この放熱側熱交
換器4に通す放熱側冷却液Lsを冷却する空冷式熱交換
器7を設け、送風機8からの送風Wが空冷式熱交換器7
及び放熱フィン6…の双方に当たるように、放熱側熱交
換器4,空冷式熱交換器7及び送風機8を配設したこと
を特徴とする。
機8の送風方向前方に、放熱側熱交換器4の放熱フィン
6…を配設するとともに、送風方向後方に、空冷式熱交
換器7を配設する。また、送風機8の送風方向後方に空
気取込部11を設け、かつ送風機8の送風方向に対して
直交方向に空気排出部12p,12qを設けるととも
に、放熱フィン6…を、空気排出部12p,12qに送
風するガイド部13に兼用させる。
冷式熱交換器7の冷却用として使用されるとともに、放
熱フィン6…に当たることにより、放熱側熱交換器4の
冷却用として使用される。したがって、放熱側熱交換器
4では水冷式及び空冷式の双方による二重冷却が行わ
れ、放熱側熱交換器4の冷却効率(冷却能力)が高めら
れるとともに、送風機8のインバータ制御等により放熱
側熱交換器4の冷却能力が安定化される。
面に基づき詳細に説明する。
成について、図1〜図5を参照して説明する。
ットC1,C2を備える。冷却ユニットC1は、図3に
示すように、ペルチェ素子を用いたサーモモジュール2
…の冷却面2c…に、被冷却部Mに循環させる冷却側冷
却液Lmを冷却する冷却側熱交換器3を付設するととも
に、サーモモジュール2…の放熱面2h…に、当該放熱
面2h…を冷却する放熱側熱交換器4を付設して構成す
る。この場合、冷却側熱交換器3は、内部に冷却側冷却
液Lmを通す液路21…を有する。
うに、内部に放熱側冷却液Lsを通す液路5を有し、外
部の一面がサーモモジュール2の放熱面2hに当接する
当接部となるとともに、外部の他面が多数の放熱フィン
6…(ヒートシンク)を有する放熱部位4rとなる。こ
の場合、放熱フィン6…は、放熱側熱交換器4の本体と
一体に形成してもよいし、別体に形成して放熱側熱交換
器4の本体に組付けてもよい。また、この放熱フィン6
…は、後述する空気排出部12p,12qに送風(排
風)するためのガイド部13を兼用するため、放熱部位
4rには各放熱フィン6…による横方向へ直線となる複
数のガイド溝22…が形成される。
ール2及び放熱側熱交換器4は、複数の取付ボルト23
…を用いて取付板24へ一体に取付ける。なお、取付ボ
ルト23…と取付板24間には、スプリング25…を介
在させ、冷却側熱交換器3,サーモモジュール2及び放
熱側熱交換器4を、相互に圧接した状態に保持する。ま
た、冷却ユニットC2は冷却ユニットC1と同じのもの
を用いる。
冷却側熱交換器3…の液路21…は直列に接続し、冷却
ユニットC1側の液路21は、被冷却部M、例えば、レ
ーザ加工機Moにおける放熱部Mhの給液口に接続する
とともに、冷却ユニットC2側の液路21は、循環ポン
プ26を介して冷却側冷却液Lmを貯留する液槽27に
接続し、さらに、この液槽27は放熱部Mhの排液口に
接続する。なお、28は液槽27に設けたドレンバルブ
である。
放熱側熱交換器4…の液路5…は、直列に接続し、冷却
ユニットC1側の液路5は、当該放熱側熱交換器4…に
通す放熱側冷却液Lsを冷却する空冷式熱交換器7(ラ
ジエータ)の排液口に接続するとともに、冷却ユニット
C2側の液路5は、循環ポンプ31を介して空冷式熱交
換器7の給液口に接続する。この空冷式熱交換器7に
は、多数の放熱フィン32…が付設されている。
冷式熱交換器7と放熱側熱交換器4…の放熱フィン6…
を冷却(空冷)する。また、33は制御部であり、この
制御部33には、インバータ34を介して送風機8を接
続するとともに、各冷却ユニットC1…におけるサーモ
モジュール2…,冷却ユニットC1の冷却側熱交換器3
と放熱部Mhを接続する配管に付設した温度センサ35
及び冷却ユニットC2の放熱側熱交換器4と循環ポンプ
31を接続する配管に付設した温度センサ36をそれぞ
れ接続する。
における各部のレイアウトを示し、図1は側面構成、図
2は背面構成、図6は平面構成をそれぞれ示す。
す。また、冷却装置1のレイアウトにおいて、特に、送
風機8の送風方向前方には、放熱側熱交換器4の放熱フ
ィン6…を配設するとともに、送風方向後方には、空冷
式熱交換器7を配設する。これにより、送風機8による
送風Wを、空冷式熱交換器7と放熱フィン6…の双方に
当てることができる。また、送風機8の送風方向後方、
即ち、ケーシング41の背面41rには、空気取込部1
1を設けるとともに、送風機8の送風方向に対して直交
方向、即ち、ケーシング41の左側面41p,右側面4
1qには、それぞれ空気排出部12p,12qを設け
る。なお、図1,図2及び図6において、図5と同一部
分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
ついて、図1〜図7を参照して説明する。
ジュール2…に給電すれば、サーモモジュール2…の冷
却面2c…により冷却側熱交換器3が冷却されるととも
に、サーモモジュール2…の放熱面2h…により放熱側
熱交換器4が加熱される。また、循環ポンプ26の作動
により冷却側冷却液Lmが循環し、冷却側熱交換器3に
より冷却された冷却側冷却液Lmは、レーザ加工機Mo
の放熱部Mhに供給され、放熱部Mhの冷却が行われ
る。さらに、循環ポンプ31の作動により放熱側冷却液
Lsが循環し、空冷式熱交換器7により冷却された放熱
側冷却液Lsは、放熱側熱交換器4に供給され、この放
熱側熱交換器4によりサーモモジュール2…の放熱面2
h…が冷却される。なお、制御部33は、温度センサ3
6(及び温度センサ35)の温度検出結果に基づいて送
風機8の回転数(送風量)を可変制御するとともに、温
度センサ35の温度検出結果に基づいてサーモモジュー
ル2…の給電量を可変制御するなどの冷却装置1に対す
る全体的な制御を行う。
風Wは図6に示す経路で行われる。即ち、ケーシング4
1の背面41rに設けた空気取込部11から外部の空気
が取入れられ、最初に、空冷式熱交換器7を通過する。
これにより、放熱側冷却液Lsの冷却が行われる。空冷
式熱交換器7を通過した送風Wは、送風機8を介して放
熱側熱交換器4の放熱フィン6…に吹き付けられる。こ
の場合、送風Wは、放熱側熱交換器4の放熱部位4rに
対して直角に当たることになる。そして、放熱側熱交換
器4の放熱部位4rに吹き付けられた送風Wは、ガイド
溝22…に沿って横方向にガイドされ、ケーシング41
の左側面41p及び右側面41qに設けた空気排出部1
2p,12qから外部に排出される。
冷式熱交換器7の冷却用として使用されるとともに、放
熱フィン6…に当たることにより、放熱側熱交換器4の
冷却用として使用される。したがって、放熱側熱交換器
4では水冷式及び空冷式の双方による二重冷却が行わ
れ、放熱側熱交換器4の冷却効率(冷却能力)が高めら
れる。また、放熱フィン6…は、空気排出部12p,1
2qに送風するガイド部13を兼用することになり、送
風路が確保されることによる安定した送風が行われる。
〔℃〕に対する冷却熱量Q〔W〕の特性を示す。同図に
おいて、特性Aが本実施例による冷却装置1の実測結果
を示し、特性Arは、放熱側熱交換器4に送風機8から
の送風Wを当てない場合の実測結果を比較用として示
す。また、本実施例による冷却装置1の場合には、周囲
温度(外気温)と放熱側熱交換器4の温度差を小さくで
きるため、放熱側熱交換器4に送風機8からの送風Wを
当てない場合に比べて、冷却温度に対する制御精度を高
くすることができる。このように、本実施例に係る冷却
装置1では、放熱側熱交換器4に対して送風機8からの
送風Wを当てるようにしたため、放熱側熱交換器4に送
風Wを当てない場合に比べて格段の冷却能力向上が認め
られた。
ば、従来のように水道水を使用しないで済むため、経済
性及び省資源性に優れるとともに、送風機8をインバー
タ制御することにより、放熱側熱交換器4の冷却能力を
安定化できるため、高精度で安定性の高い温度制御を実
現できる。しかも、放熱側熱交換器4には、純水或いは
不凍液等の水道水以外の冷却液を利用できるため、放熱
側熱交換器4の構成素材として、水道水に対する耐食性
を考慮する必要がなくなり、装置自身のコストダウンを
図ることができる。
施例は、ガイドプレート51…を組合わせることによ
り、送風路52…を形成するとともに、送風路52…の
吸気口52iをケーシング41の背面41rから外部に
臨ませるとともに、送風路52…の排出口52o…を送
風機8の送風方向前方に臨ませたものである。図1〜図
6の実施例では、空冷式熱交換器7により熱交換された
後の送風Wが、そのまま放熱側熱交換器4に当たるが、
変更実施例では、空冷式熱交換器7を通過しない外気W
sが空冷式熱交換器7により熱交換された後の送風Wに
合流して放熱側熱交換器4に当たることになる。図8の
変更実施例は図1〜図6の実施例に対して構造上複雑に
なるデメリットはあるが、放熱側熱交換器4の冷却能力
をより高めることができるメリットがある。
に説明したが、本発明はこのような実施例に限定される
ものではなく、細部の構成,形状,数量,素材等におい
て、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更,追
加,削除することができる。例えば、実施例は、冷却ユ
ニットC1…を二つ用いた場合を例示したが、冷却装置
1の仕様に応じて、一つ又は三つ以上組合わせて使用で
きる。また、送風機8の送風方向前方に、放熱側熱交換
器3の放熱フィン6…を配設し、かつ送風方向後方に、
空冷式熱交換器7を配設する場合を示したが、送風機8
の送風方向前方に、空冷式熱交換器7を配設し、送風機
8の送風方向後方に放熱側熱交換器3の放熱フィン6…
を配設してもよい。さらに、送風機8の送風方向に対し
て直交方向に空気排出部12p,12qを設ける場合と
して、例えば、放熱側熱交換器3を傾斜させ、左右の一
方側にのみ空気排出部12p(又は12q)を設けるこ
ともできる。
サーモモジュールの放熱面に、内部に放熱側冷却液を通
す液路を有し、かつ外部に多数の放熱フィンを有する放
熱側熱交換器を付設するとともに、この放熱側熱交換器
に通す放熱側冷却液を冷却する空冷式熱交換器を設け、
送風機からの送風が空冷式熱交換器と放熱フィンの双方
に当たるように、放熱側熱交換器,空冷式熱交換器及び
送風機を配設したため、次のような顕著な効果を奏す
る。
冷式の双方による二重冷却が行われるため、放熱側熱交
換器の冷却効率(冷却能力)を高めることができる。し
たがって、水道水を使用しなくても放熱側熱交換器の冷
却能力を確保でき、経済性及び省資源性を高めることが
できる。
により、放熱側熱交換器の冷却能力を安定化できるた
め、高精度で安定性の高い温度制御を実現できる。
不凍液等の水道水以外の冷却液を利用できるため、放熱
側熱交換器の構成素材として、水道水に対する耐食性を
考慮する必要がなくなり、装置自身のコストダウンを図
ることができる。
の送風方向後方に空気取込部を設け、かつ送風機の送風
方向に対して直交方向に空気排出部を設けるとともに、
放熱フィンを空気排出部に送風するガイド部に兼用させ
れば、送風路の確保による安定した送風を行うことがで
きる。
ウトを示す側面構成図、
図、
換器の斜視図、
す特性図、
用平面構成図、
Claims (3)
- 【請求項1】 サーモモジュールの冷却面に、被冷却部
に循環させる冷却側冷却液を冷却する冷却側熱交換器を
付設し、かつ前記サーモモジュールの放熱面に、当該放
熱面を冷却する放熱側熱交換器を付設した冷却ユニット
を備える冷却装置において、前記放熱面に、内部に放熱
側冷却液を通す液路を有し、かつ外部に多数の放熱フィ
ンを有する放熱側熱交換器を付設するとともに、この放
熱側熱交換器に通す放熱側冷却液を冷却する空冷式熱交
換器を設け、送風機からの送風が前記空冷式熱交換器及
び前記放熱フィンの双方に当たるように、前記放熱側熱
交換器,前記空冷式熱交換器及び前記送風機を配設した
ことを特徴とする冷却装置。 - 【請求項2】 前記送風機の送風方向前方に、前記放熱
側熱交換器の放熱フィンを配設するとともに、送風方向
後方に、前記空冷式熱交換器を配設することを特徴とす
る請求項1記載の冷却装置。 - 【請求項3】 前記送風機の送風方向後方に空気取込部
を設け、かつ前記送風機の送風方向に対して直交方向に
空気排出部を設けるとともに、前記放熱フィンを、前記
空気排出部に送風するガイド部に兼用させることを特徴
とする請求項2記載の冷却装置。
Priority Applications (1)
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Publications (2)
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3678996B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006343498A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Nec Viewtechnology Ltd | 電子機器の冷却装置および投写型光学装置 |
CN115963870A (zh) * | 2022-10-07 | 2023-04-14 | 哈尔滨工业大学 | 双模复合低压超精密温控装置 |
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2000
- 2000-11-21 JP JP2000354796A patent/JP3678996B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN115963870A (zh) * | 2022-10-07 | 2023-04-14 | 哈尔滨工业大学 | 双模复合低压超精密温控装置 |
CN115963870B (zh) * | 2022-10-07 | 2024-03-22 | 哈尔滨工业大学 | 双模复合低压超精密温控装置 |
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JP3678996B2 (ja) | 2005-08-03 |
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