JP2005101544A - 熱流制御システム、および熱電変換モジュールの吸発熱特性評価装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】庫室7の上面に高熱伝導接着材料4を接合し、この高熱伝導接着材料4の上面に熱電変換モジュール6cの吸熱面を接合し、このモジュール6cの吸熱面に対向する発熱面に高熱伝導接着材料4、熱伝導ブロック5、接着材料4を順に接合して積層し、この接着材料4の上面に熱電変換モジュール6bの吸熱面を接合し、このモジュール6bの発熱面に接着材料4、熱伝導ブロック5、接着材料4を順に接合して積層し、この接着材料4の上面に熱電変換モジュール6aの吸熱面を接合し、このモジュール6aの発熱面に接着材料4を接合し、この接着材料4を庫室8の下面に連結させ、これらモジュール6a〜6cの駆動電流値をモジュールごとに制御する。
【選択図】 図2
Description
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態にしたがった熱流制御システムの概略的構成図である。図2は、図1に示した熱流制御システムの庫室構造の一例を説明する図である。図3は、図2に示した熱電変換モジュールによる吸発熱の理想状態を模式化した図である。図4は、図1に示した熱流制御システムにおける熱電変換モジュールの吸熱温度特性の一例を示す図である。図5は、図1に示した熱流制御システムにおける各熱電変換モジュールの独立電源制御の結果得られた、吸発熱開始時から熱平衡までの温度状態を説明する図である。
この熱電変換モジュールは、N型およびP型の熱電半導体1を、電極2を介して直列に接続し、電極2に高熱伝導絶縁フレーム材3を接合してなる。直列に接続した熱電半導体1の一端はP型とし、他端はN型とする。1枚の熱電変換モジュールの熱電半導体1が全て直列に接続されていない構成とすることもできる。また、1枚の熱電変換ジュールが複数の熱電半導体1のグループで構成されるように見えても良い。
次に、本発明の第2の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図8は、本発明の第2の実施形態にしたがった熱流制御システムの概略的構成図である。図9は、図8に示した熱流制御システムの庫室構造の一例を説明する図である。
なお、熱電変換モジュール6a〜6cへの出力の制御は、図1に示した直流電源ユニット14、スイッチング回路13および温度コントローラ16を用いて行なってもよい。
まず、1枚目の熱電変換モジュール6cの吸熱面と発熱面の温度差ΔT=10[℃]として、図10および図11に示したグラフにしたがい、モジュール6cの駆動電流値を1[A]とし、駆動電圧値を2.5[V]とすれば、モジュール6cの消費電力は、1[A]×2.5[V]=2.5[W]となる。この場合のモジュール6cの吸熱量は、図10で示したグラフにしたがい、約10[W]となる。
次に、本発明の第3の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図14は、本発明の第3の実施形態にしたがった熱電変換モジュールの冷温配分(吸発熱特性)評価装置の概略的構成図である。
Claims (18)
- 複数枚の熱電変換モジュールを、熱伝導部材を介して積層した吸発熱体と、
この吸発熱体の少なくとも一部の複数枚の前記熱電変換モジュールへの電力供給を、前記熱電変換モジュールごとに制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする熱流制御システム。 - 複数枚の熱電変換モジュールを、熱伝導部材を介して積層した吸発熱体と、
前記複数枚の熱電変換モジュールへの電力供給を、前記熱電変換モジュールごとに制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする熱流制御システム。 - 複数枚の熱電変換モジュールを、熱伝導部材を介して積層した吸発熱体と、
前記熱電変換モジュールそれぞれへの電力供給をオン・オフするスイッチ手段と、
このスイッチ手段による前記熱電変換モジュールへの電力供給のオン・オフを、前記熱電変換モジュールごとに制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする熱流制御システム。 - 前記吸発熱体は、特性の異なる複数枚の熱電変換モジュールを、前記熱伝導部材を介して積層してなり、
前記吸発熱体の吸熱側に位置する熱電変換モジュールから放熱側に位置する熱電変換モジュールにかけて、当該熱電変換モジュールの吸熱量を増加させた積層構造としたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の熱流制御システム。 - 前記制御手段は、
前記吸発熱体の吸熱面と発熱面の温度差および前記吸発熱体の吸熱量と、各々の熱電変換モジュールに供給する電力量との関係を記憶する記憶手段と、
前記吸発熱体の吸熱面と発熱面の温度差および前記吸発熱体の吸熱量を入力する手段とを有し、
この入力する手段から入力された前記吸発熱体の吸熱面と発熱面の温度差および前記吸発熱体の吸熱量に対する各々の熱電変換モジュールの電力量を前記記憶手段から導き出して、この電力量となるように各々の熱電変換モジュールへの電力供給を制御する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の熱流制御システム。 - 前記吸発熱体の熱伝導部材の周囲を断熱材で覆う構造としたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の熱流制御システム。
- 複数の室を備え、
前記熱伝導部材は、前記室内に連結される構造としたことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の熱流制御システム。 - 前記吸発熱体の吸熱面、発熱面、前記熱伝導部材、および前記それぞれの室内のうち少なくとも一箇所の温度を測定する測定手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記測定手段が測定した温度に基づいて、前記複数枚の熱電変換モジュールへの電力供給を、前記熱電変換モジュールごとに制御することを特徴とする請求項7に記載の熱流制御システム。 - 前記それぞれの室の外側面に断熱部材を備えたことを特徴とする請求項7または8に記載の熱流制御システム。
- 前記それぞれの室の内側面に熱伝導部材を備えたことを特徴とする請求項7乃至9の何れかに記載の熱流制御システム。
- 前記室内の内側面の熱伝導部材の形状を、前記室内に載置する熱伝達対象物および熱吸収対象物のうち少なくとも一方の表面の形状と合致するように加工したことを特徴とする請求項10に記載の熱流制御システム。
- 前記それぞれの室が有する熱を室外に放出する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項7乃至11の何れかに記載の熱流制御システム。
- 前記吸発熱体は、前記複数の熱電変換モジュールを、前記熱伝導部材を介して縦型に積層してなり、
前記吸発熱体の上面を当該吸発熱体の放熱面とし、前記吸発熱体の下面を当該吸発熱体の吸熱面としたことを特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載の熱流制御システム。 - 熱電変換モジュールを備える吸発熱体の当該熱電変換モジュールの放熱面が有する熱を熱伝達対象物に伝達する手段と、
熱吸収対象物が有する熱を前記熱電変換モジュールの吸熱面に伝達する手段と
を備えたことを特徴とする熱流制御システム。 - 複数の室を具備し、
これらの室に熱伝導部材を連結し、
この熱伝導部材に熱電変換モジュールを連結した構造とし、
この熱電変換モジュールの吸発熱特性を測定する手段を備えたことを特徴とする熱電変換モジュールの吸発熱特性評価装置。 - 前記連結された複数の室、熱伝導部材、および熱電変換モジュールを断熱部材で囲んだ構造としたことを特徴とする請求項15に記載の熱電変換モジュールの吸発熱特性評価装置。
- 前記熱電変換モジュールの吸発熱特性は、前記熱電変換モジュールの吸発熱開始時から熱平衡状態に移行するまでの温度変化を示す特性であることを特徴とする請求項15または16に記載の熱電変換モジュールの吸発熱特性評価装置。
- 前記複数の室および熱電変換モジュールの材質、寸法および構造のうち少なくとも一つの要素を、所望の熱流制御システムのそれと一致させたことを特徴とする請求項15または16に記載の熱電変換モジュールの吸発熱特性評価装置。
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