JP2002333391A

JP2002333391A - 電子冷却装置

Info

Publication number: JP2002333391A
Application number: JP2001139198A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Baba; 康雄馬場; Yoshio Horii; 良雄堀井
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2002-11-22

Abstract

(57)【要約】【課題】断熱材の断熱特性の低下を極力防止し、電子
冷却装置を長期間にわたって連続的に使用することがで
き、その交換コストを極力抑えることができる耐久性に
優れた電子冷却装置を提供すること。【解決手段】熱交換ブロック１にこれを冷却するため
の電子サーモジュール２を密着させて設けるとともに、
これらの熱交換ブロック１および電子サーモジュール２
を断熱材４で被覆した電子冷却装置において、前記断熱
材４の内部に防湿材１４を設けた。

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、例えば、ガス分
析計のガス分析部に供給されるガスを冷却するのに用い
られる電子冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工場排ガスや大気中に含まれる特定成分
を分析する場合、その分析に供される試料ガスに水分が
含まれていると、検出機器に種々の悪影響が及ぼされる
ところから、前記水分を予め除去する必要がある。試料
ガス中の水分を除去する装置として、試料ガスを冷却
し、試料ガスに含まれる水分を凝縮してドレンとして分
離する機能を備えた電子冷却装置がある。

【０００３】図７は、従来の電子冷却装置の構成を概略
的に示すもので、この図において、７１は熱伝導性の良
好な金属材料よりなる熱交換ブロック、７２はこの熱交
換ブロック７１を冷却する例えばペルチェ素子よりなる
電子サーモモジュールで、その冷却側面を熱交換ブロッ
ク７１の一つの面に密着するようにして設けられてい
る。７３は電子サーモモジュール７２の発熱側側面に設
けられる放熱器で、多数の放熱フィン７３ａを備えてい
る。７４は発泡ウレタンなどの発泡プラスチックよりな
る断熱材で、熱交換ブロック７１および電子サーモモジ
ュール７２を被覆している。なお、断熱材７４は、アル
ミニウムなどよりなるカバーケース（図示していない）
内に収納される。

【０００４】そして、７５，７６は互いに独立した管
で、熱交換ブロック７１および断熱材７３を並列的に縦
貫している。そして、これらの管７５，７６には熱交換
ブロック７１の外部下方において、それぞれ互いに独立
した管７７，７８が接続され、管７５，７７によって一
つの試料ガス処理系統７９が形成され、管７６，７８に
よって別の試料ガス処理系統８０が形成されている。な
お、７９ａ，８０ａは接続箇所であり、７９ｂ，８０ｂ
は試料ガス処理系統７９，８０のそれぞれのドレン排出
部で、図示していないドレンポットに接続されている。

【０００５】上記構成の電子冷却装置においては、電子
サーモモジュール７２に通電することにより、熱交換ブ
ロック７１が冷却され、これにより、管７５，７６が冷
却される。この状態で、ガス導入部７５ａ，７６ａから
管７５，７６に除湿処理前の試料ガスＧ_W1，Ｇ_W2をそれ
ぞれ導入すると、これらの試料ガスＧ_W1，Ｇ_W2は、管７
５，７６内を下方に向かって流れ、この流下過程におい
て、試料ガスＧ_W1，Ｇ _W2は、所定の温度にまで冷却さ
れ、それぞれに含まれている水分が凝縮されてドレンと
なり、このドレンは、接続箇所７９ａ，８０ａにおいて
分離される一方、ドレンが分離除去された試料ガス
Ｇ_W1，Ｇ_W2は、乾いた試料ガスＧ_D1，Ｇ_D2となる。そし
て、前記ドレンは、ドレン排出部７９ｂ，８０ｂを経て
排出される一方、前記乾いた試料ガスＧ_D1，Ｇ_D2は、管
７７，７８に沿って上方のガス導出口７７ａ，７８ａに
至り、ガス分析部（図示していない）方向に流れる。

【０００６】上述のように、従来の電子冷却装置におい
ては、試料ガスＧ_W1，Ｇ_W2を通すための管７５，７６を
熱交換ブロック７１を貫通するように設け、この熱交換
ブロック７１をペルチェ素子７２によって冷却すること
により、試料ガスＧ_W1，Ｇ_W2を好適に除湿処理すること
ができる。そして、上記電子冷却装置においては、熱交
換ブロック７１の周囲を断熱性に優れた発泡プラスチッ
クよりなる断熱材７４で囲んでいるので、熱交換ブロッ
ク７１を所定の冷却温度に保持することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の電子冷却装置においては、連続使用における環境温
度や湿度の変化の繰り返しによって、断熱材７４の内部
に水分子が浸透し、断熱材７４の断熱特性が経時的に劣
化する。例えば、断熱材７４が発泡ウレタンよりなる場
合、この発泡ウレタンは、その透湿係数が０．１という
ように他の断熱素材に比べて小さいが、高温多湿の環境
下では、被冷却部である熱交換ブロック７１との水蒸気
分圧が１０〜２０ｍｍＨｇにも達し、十分な防水性が得
られず、このため、電子冷却装置の冷却効率が低下し、
その結果、長期間にわたって所望の機能を奏することが
困難となる。

【０００８】そして、上述のように断熱材７４の断熱特
性が劣化した場合、従来においては、断熱材７４は勿論
のこと、電子冷却装置の他の構成部材、すなわち、熱交
換ブロック７１、電子サーモモジュール７２、放熱器７
３の全ておよび管７５〜７８までも交換することを必要
としていたため、交換コストが嵩んでいた。

【０００９】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、断熱材の断熱特性の低下を極力
防止し、電子冷却装置を長期間にわたって連続的に使用
することができ、その交換コストを極力抑えることがで
きる耐久性に優れた電子冷却装置を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、熱交換ブロックにこれを冷却するた
めの電子サーモジュールを密着させて設けるとともに、
これらの熱交換ブロックおよび電子サーモジュールを断
熱材で被覆した電子冷却装置において、前記断熱材の内
部に防湿材を設けている。

【００１１】上記構成よりなる電子冷却装置において
は、断熱材の内部に防湿材を設けているので、前記断熱
材の内部に水分が浸入しても、防湿材がこれを速やかに
吸収し、断熱材の断熱特性の経時的な劣化を効果的に抑
制することができ、電子冷却装置を長期間にわたって所
望の冷却特性を維持させながら連続的に使用することが
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施例
を、図を参照しながら説明する。図１および図２は、こ
の発明の電子冷却装置の構成の一例を示す。これらの図
において、１は熱交換ブロックで、例えば、アルミニウ
ムやジュラルミンなど熱伝導性の良好な金属材料よりな
り、ほぼ直方体形状に形成されている。２はこの熱交換
ブロック１を冷却する電子サーモモジュールで、例えば
ペルチェ素子よりなり、平板状に形成されている。この
電子サーモモジュール２は、その一側面を熱交換ブロッ
ク１の一つの側面に形成される突出平面１ａに密着する
ようにして設けられている。３は電子サーモモジュール
２の他の側面に密着して設けられる放熱器で、複数の放
熱フィン３ａを備えている。４は熱交換ブロック１およ
び電子サーモモジュール２の周囲に設けられる断熱材
で、例えば発泡ウレタンなどの発泡プラスチックよりな
る。この断熱材４は、放熱器３と接する部分を除く五面
をアルミニウムなどよりなるカバーケース５によって被
覆されている。

【００１３】そして、６，７は熱交換ブロック１を貫通
する互いに独立した管で、熱交換ブロック１１および断
熱材４を並列的に縦貫している。そして、これらの管
６，７の一端側（上流側）の開口は分析に供される試料
ガスの導入口であり、図示していない試料ガス供給源側
の流路に接続される。また、管６，７の熱交換ブロック
１を挿通した側において、それぞれ互いに独立した管
８，９が接続され、管６，８によって一つの試料ガス処
理系統１０が形成され、管７，９によって別の試料ガス
処理系統１１が形成される。なお、１０ａ，１１ａは接
続箇所であり、この接続箇所１０ａ，１１ａより下流側
の部分１０ｂ，１１ｂは試料ガス処理系統１０，１１の
それぞれのドレン排出部で、図示していないドレンポッ
トに接続されている。また、前記管６〜９は、耐腐食性
のチタンよりなる。

【００１４】また、１２はファンで、支持脚１３によっ
て保持され、放熱器３の放熱フィン３ａに向けて送風す
るように設けられている。

【００１５】ここまでの構成は、従来の電子冷却装置と
変わるところはない。この発明の電子冷却装置が従来の
それと変わるところは、断熱材４の内部に防湿材を設け
たことである。すなわち、図１および図２において、１
４はシート状の防湿材で、図示例においては、熱交換ブ
ロック１の電子サーモモジュール２に近い側面、より具
体的には、電子サーモモジュール２が設けられている熱
交換ブロック１の突出平面１ａの周囲の側面１ｂ（電子
サーモモジュール２の冷却側に近い位置）を覆うように
設けられている。この防湿材１４として例えば、「ドラ
イキープ」（佐々木化学製）を好適に用いることができ
る。

【００１６】発明者らは、上記構成の電子冷却装置の冷
却特性を検証するため、以下のような耐久性試験を行っ
た。すなわち、図３に示すように、外表面を吸湿処理し
てなるアルミニウム製のカバーケース２１内に、熱交換
ブロックとしての二つのアルミニウムブロック２２，２
３の間に電子サーモモジュール（前記電子サーモモジュ
ール２と同様構成のもの）２４をサンドイッチ状態で挟
持した状態で収容し、これらのアルミニウムブロック２
２，２３および電子サーモモジュール２４の周囲に発泡
ウレタンなどの発泡プラスチックよりなる断熱材２５を
充填して、耐久試験装置を構成する。

【００１７】上記構成において、電子サーモモジュール
２４に対してある方向に通電を行うと、例えば、一方の
面２４Ｃが冷却側となり、他方の面２４Ｈは発熱側とな
り、冷却側面２４Ｃ、発熱側面２４Ｈにそれぞれ密着す
るアルミニウムブロック２２，２３がそれぞれが冷却、
加熱される。また、前記方向と逆方向に通電を行うと、
冷却および発熱の関係が前記とは逆になる。そこで、各
アルミニウムブロック２２，２３に温度センサを設け
て、これらのブロック２２，２３の温度をモニターでき
るようにする。そして、例えば、電子サーモモジュール
２４にある方向に通電を行って、図４に示すように、一
方のアルミニウムブロック２２の温度を３時間かけて例
えば８０℃にまで上昇させ、その後、前記方向とは逆方
向に通電を行って、同図に示すように、前記アルミニウ
ムブロック２２の温度を３時間かけて例えば−４０℃に
まで降下させる。この温度変化を数サイクル繰り返すこ
とにより、電子冷却装置の冷却特性を検証することがで
きる。

【００１８】そして、図５は、防湿材１４を設けたとき
における耐久試験前と耐久試験後の冷却特性を示し、図
６は、防湿材１４を設けてないときにおける耐久試験前
と耐久試験後の冷却特性を示すものである。これらの図
において、符号Ａ，Ｃで示す曲線は、耐久試験前の冷却
特性を示し、符号Ｂ，Ｄで示す曲線は、耐久試験後の冷
却特性を示している。これらの図から分かるように、防
湿材１４の有無にかかわらず、冷却温度は、耐久試験前
に比べて耐久試験後の方が高くなっており、冷却特性
は、耐久試験前に比べて耐久試験後の方が低下してい
る。

【００１９】しかしながら、防湿材１４の有無によっ
て、前記冷却特性の低下の度合いに差があることが分か
る。すなわち、図５に示すように、防湿材１４を設けた
場合には、耐久試験前の冷却特性と耐久試験後の冷却特
性とでは余り差はないが、図６に示すように、防湿材１
４を設けない場合には、前記両冷却特性にかなりの差が
見られる。

【００２０】つまり、この発明の電子冷却装置において
は、断熱材４の内部に防湿材１４を設けているので、断
熱材４の内部に水分が浸入しても、この水分を防湿材１
４が速やかに吸収し、断熱材４の断熱特性の経時的な劣
化を効果的に抑制することができ、電子冷却装置を長期
間にわたって所望の冷却特性を維持させることができ
る。

【００２１】そして、特に、上記実施例においては、シ
ート状の防湿材１４を熱交換ブロック１の電子サーモモ
ジュール２に近い側面、特に、電子サーモモジュール２
の冷却側に近い位置に設けており、この電子サーモモジ
ュール２における結露によって水分が発生したとして
も、これをよく吸収することができる。したがって、前
記断熱材４の断熱特性の経時的な劣化の抑制効果がより
大きく発揮される。

【００２２】上述したように、防湿材１４の設置位置
は、熱交換ブロック１の電子サーモモジュール２に近い
側面、特に、電子サーモモジュール２の冷却側に近い位
置が最も好ましいが、防湿材１４をこれ以外の断熱材４
の内部に設けてもよいことはいうまでもない。また、防
湿材１４は、シート状の場合、その設置が容易であり、
熱交換ブロック１などに密着させるのに好都合である
が、防湿材１４の形状は、電子サーモモジュール２や熱
交換ブロック１の形状またはこれらの配置関係によって
適宜のものを選定すればよい。さらに、防湿材１４を、
断熱材４の内部の複数箇所に設けてもよい。

【００２３】なお、断熱材４としては、上記発泡ウレタ
ンのほか、発泡ポリスチレンなど各種の発泡プラスチッ
クよりなるものを用いてもよく、さらに、断熱粘土など
を用いてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、熱交換ブロックおよび電子サーモジュールを断熱材
で被覆した電子冷却装置において、前記断熱材の内部に
防湿材を設けているので、断熱材の内部に水分が浸入し
ても、防湿材がこれを速やかに吸収し、断熱材の断熱特
性の経時的な劣化を効果的に抑制することができ、電子
冷却装置を、長期間にわたって所望の冷却特性を維持さ
せながら連続的に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の電子冷却装置の一例を示す縦断面図
である。

【図２】前記電子冷却装置の分解斜視図である。

【図３】耐久性試験装置の一例を示す縦断面図である。

【図４】耐久性試験における温度変化の状態の一例を示
す図である。

【図５】断熱材内部に防湿材を設けたときの冷却特性を
示す図である。

【図６】断熱材内部に防湿材を設けないときの冷却特性
を示す図である。

【図７】従来の電子冷却装置を説明するための図で、
（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図である。

【符号の説明】

１…熱交換ブロック、２…電子サーモモジュール、４…
断熱材、１４…防湿材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換ブロックにこれを冷却するための
電子サーモジュールを密着させて設けるとともに、これ
らの熱交換ブロックおよび電子サーモジュールを断熱材
で被覆した電子冷却装置において、前記断熱材の内部に
防湿材を設けたことを特徴とする電子冷却装置。