JP2010238818A - Heat transfer apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱を移送する熱移送装置に関する。 The present invention relates to a heat transfer device for transferring heat.
現在、PC等のコンピュータは広く普及しており、多くの人が利用している。コンピュータにはCPU等の電子機器が多数組み込まれており、コンピュータの内部では熱が発生している。近年では処理性能の向上化のために、コンピュータに組み込まれる電子機器が従来に比べて多くなってきており、そのため、コンピュータの内部で発生する熱量は増大してきている。 At present, computers such as PCs are widely used and are used by many people. Many electronic devices such as a CPU are incorporated in a computer, and heat is generated inside the computer. In recent years, in order to improve processing performance, more electronic devices are incorporated in a computer than in the past, and therefore, the amount of heat generated inside the computer is increasing.
現在、コンピュータの内部で発生した熱をコンピュータの外部に移送するために、ファンや、冷媒(冷液)や、ヒートパイプが用いられている。 Currently, fans, refrigerant (cold liquid), and heat pipes are used to transfer heat generated inside the computer to the outside of the computer.
しかしながら、ファンや、冷媒を用いた冷却装置や、ヒートパイプをコンピュータに組み込むと、それらを配置する場所が必要となるので筺体の設計が制限され、コンピュータのサイズは大きくなる。ユーザは、コンピュータにはハイ・パフォーマンスを要求するとともに、小型化も要求する。 However, when a fan, a cooling device using a refrigerant, or a heat pipe is incorporated in a computer, a space for arranging them is required, so that the design of the casing is limited, and the size of the computer increases. Users demand high performance from computers and miniaturization.
本発明は、コンピュータのハイ・パフォーマンスと小型化とを両立することができる熱移送装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the heat transfer apparatus which can make high performance and size reduction of a computer compatible.
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明の熱移送装置は、金属によって形成されている第1部材と、前記第1部材に接続されている、n型半導体によって形成されている第2部材と、前記第1部材に接続されている、p型半導体によって形成されている第3部材とを有する吸熱部と、金属によって形成されている第4部材と、前記第4部材に接続されている、n型半導体によって形成されている第5部材と、前記第4部材に接続されている、p型半導体によって形成されている第6部材とを有する放熱部と、前記第2部材と前記第5部材とを接続する、金属によって形成されている第1の導体と、直流電源の負極と前記第3部材とを接続する、金属によって形成されている第2の導体と、前記直流電源の正極と前記第6部材とを接続する、金属によって形成されている第3の導体とを備える。 In order to solve the above problems and achieve the above object, the heat transfer device of the present invention is formed of a first member made of metal and an n-type semiconductor connected to the first member. A heat absorbing part having a second member and a third member formed of a p-type semiconductor connected to the first member, a fourth member formed of metal, and connected to the fourth member A heat dissipating part having a fifth member formed of an n-type semiconductor and a sixth member formed of a p-type semiconductor connected to the fourth member; and the second member A first conductor formed of metal that connects the fifth member; a second conductor formed of metal that connects a negative electrode of a DC power source and the third member; and the DC power source The positive electrode and the sixth member To continue, and a third conductor which is formed by metal.
本発明は、コンピュータのハイ・パフォーマンスと小型化とを両立することができる熱移送装置を提供することができる。 The present invention can provide a heat transfer device that can achieve both high performance and downsizing of a computer.
以下に、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated with reference to drawings.
(実施の形態1)
先ず、実施の形態1の熱移送装置の構成を図1を用いて説明する。
(Embodiment 1)
First, the structure of the heat transfer apparatus of
図1は、実施の形態1の熱移送装置の構成図である。実施の形態1の熱移送装置は、熱を移送する装置であって、図1に示すように、吸熱部1と、放熱部2と、吸熱側第1の接続部3と、吸熱側第2の接続部4と、放熱側第1の接続部5と、放熱側第2の接続部6と、第1の伝送路7と、第2の伝送路8と、第3の伝送路9とを有する。なお、熱移送装置は、直流電源Aに接続される。
FIG. 1 is a configuration diagram of the heat transfer device according to the first embodiment. The heat transfer device according to the first embodiment is a device that transfers heat, and as shown in FIG. 1, the
吸熱部1は、熱移送装置の外部から熱を吸収する機能を有し、第1部材1aと、第2部材1bと、第3部材1cとで構成されており、第1部材1aは、銅等の金属によって形成されており、その形状は板状である。第2部材1bは、第1部材1aの一端に接続されている、n型半導体によって形成されている部材である。第3部材1cは、第1部材1aの他端に接続されている、p型半導体によって形成されている部材である。なお、第2部材1b及び第3部材1cは、板状の第1部材1aの一方の面に設けられている。
The
放熱部2は、吸熱部1から移送されてくる熱を熱移送装置の外部に放出する機能を有し、第4部材2aと、第5部材2bと、第6部材2cとで構成されている。第4部材2aは、銅等の金属によって形成されており、その形状は板状である。第5部材2bは、第4部材2aの一端に接続されている、n型半導体によって形成されている部材である。第6部材2cは、第4部材2aの他端に接続されている、p型半導体によって形成されている部材である。なお、第5部材2b及び第6部材2cは、板状の第4部材2aの一方の面に設けられている。
The
吸熱側第1の接続部3は銅等の金属によって形成されており、吸熱側第1の接続部3の一端は、吸熱部1の第2部材1bに接続されていて、吸熱側第1の接続部3の他端は、第1の伝送路7に接続されている。
The heat absorption side first connection part 3 is formed of a metal such as copper, and one end of the heat absorption side first connection part 3 is connected to the
吸熱側第2の接続部4は銅等の金属によって形成されており、吸熱側第2の接続部4の一端は、吸熱部1の第3部材1cに接続されていて、吸熱側第2の接続部4の他端は、第2の伝送路8に接続されている。
The heat absorption side
放熱側第1の接続部5は銅等の金属によって形成されており、放熱側第1の接続部5の一端は、放熱部2の第5部材2bに接続されていて、放熱側第1の接続部5の他端は、第1の伝送路7に接続されている。
The heat radiation side first connection part 5 is formed of a metal such as copper, and one end of the heat radiation side first connection part 5 is connected to the
放熱側第2の接続部6は銅等の金属によって形成されており、放熱側第2の接続部6の一端は、放熱部2の第6部材2cに接続されていて、放熱側第2の接続部6の他端は、第3の伝送路9に接続されている。
The heat dissipation side
第1の伝送路7は銅等の金属によって形成されている線状体であり、第1の伝送路7の一端は、吸熱側第1の接続部3に接続されており、第1の伝送路7の他端は、放熱側第1の接続部5に接続されている。
The
第2の伝送路8は銅等の金属によって形成されている線状体であり、第2の伝送路8の一端は、直流電源Aの負極に接続され、第2の伝送路8の他端は、吸熱側第2の接続部4に接続されている。
The second transmission path 8 is a linear body formed of a metal such as copper, and one end of the second transmission path 8 is connected to the negative electrode of the DC power source A and the other end of the second transmission path 8. Is connected to the
第3の伝送路9は銅等の金属によって形成されている線状体であり、第3の伝送路9の一端は、直流電源Aの正極に接続され、第3の伝送路9の他端は、放熱側第2の接続部6に接続されている。
The third transmission path 9 is a linear body formed of a metal such as copper. One end of the third transmission path 9 is connected to the positive electrode of the DC power source A and the other end of the third transmission path 9 Is connected to the
ところで、ペルチェ効果によると、電流がn型半導体からp型半導体の向きに流れるとき、n型半導体とp型半導体との接合部分において吸熱が起こる。また、ペルチェ効果によると、電流がp型半導体からn型半導体の向きに流れるとき、p型半導体とn型半導体との接合部分において放熱が起こる。また、熱は、電子の流れの向き(電流の流れとは逆の向き)に移動する。 By the way, according to the Peltier effect, when current flows from the n-type semiconductor to the p-type semiconductor, heat is absorbed at the junction between the n-type semiconductor and the p-type semiconductor. Also, according to the Peltier effect, when current flows from the p-type semiconductor to the n-type semiconductor, heat is radiated at the junction between the p-type semiconductor and the n-type semiconductor. Further, the heat moves in the direction of the electron flow (the direction opposite to the current flow).
図1に示すように、実施の形態1の熱移送装置は直列回路を構成しており、第2の伝送路8の一端が直流電源Aの負極に接続されるとともに、第3の伝送路9の一端が直流電源Aの正極に接続されると、矢印Xの向きに電流が流れる。したがって、吸熱部1は、熱移送装置の外部からの矢印Yの向きの熱を吸収し、熱は、吸熱側第1の接続部3及び第1の伝送路7を通って放熱部2へ向かい、放熱部2は、吸熱部1が熱移送装置の外部から吸収した熱を矢印Zの向きに熱移送装置の外部へ放出する。
As shown in FIG. 1, the heat transfer device of the first embodiment forms a series circuit, and one end of the second transmission path 8 is connected to the negative electrode of the DC power source A, and the third transmission path 9 Is connected to the positive electrode of the DC power source A, a current flows in the direction of the arrow X. Therefore, the
このように、実施の形態1の熱移送装置は、吸熱部1により熱移送装置の外部からの熱を吸収し、放熱部2により吸熱部1が熱移送装置の外部から吸収した熱を熱移送装置の外部へ放出する。すなわち、実施の形態1の熱移送装置は、電気的な手段により熱を移送する。
As described above, in the heat transfer device of the first embodiment, the
第1の伝送路7、第2の伝送路8、及び第3の伝送路9は、金属によって形成されている線状体であるので、設計上、それらの位置や長さの自由度は大きい。そのため、図2に示すように、熱移送装置の吸熱部1をコンピュータの筺体Pの内部のCPU等の熱源Qの近傍に配置し、熱移送装置の放熱部2を筺体Pの外部に配置することができる。そうすると、熱移送装置は、筺体Pの内部の熱源Qが発生する熱を筺体Pの外部に移送することができる。筺体Pの外部に配置された放熱部2の近傍に冷却装置Rを配置しておけば、筺体Pの外部に移送されてくる熱による放熱部2及びその近傍の熱による損傷を抑えることができる。
Since the
吸熱部1はサイズ(面積及び体積)を小さくすることができるので、吸熱部1のサイズを小さくすると、筺体Pを小さくすることができる。また、吸熱部1のサイズを小さくすると、筺体Pの内部における電子機器の配置の自由度が高まるので、ハイ・パフォーマンスを実現するCPU等の電子機器を筺体Pのサイズを大きくすることなく、自由に配置することができる。
Since the
したがって、実施の形態1の熱移送装置は、コンピュータのハイ・パフォーマンスと小型化とを両立することができる。 Therefore, the heat transfer apparatus according to the first embodiment can achieve both high performance and downsizing of the computer.
なお、実施の形態1の熱移送装置は、多量のデータを処理する大規模コンピュータが多数配置されている部屋に配置することもできる。図3は、部屋Sに配置されている大規模コンピュータCが発する熱を熱移送装置により部屋Sの外部に移送する状況を示す図である。図3では、部屋Sの内部に大規模コンピュータCが3機配置されており、熱移送装置の吸熱部1は各大規模コンピュータCの熱源の近傍に配置されている。熱移送装置の放熱部2は部屋Sの外部の冷却装置Rの近傍に配置されている。
In addition, the heat transfer apparatus of
このような状況では、大規模コンピュータCによって発せられる熱を部屋Sの外部に移送して処理することができる。すなわち、大規模コンピュータCが多数配置されている部屋Sの内部に、部屋Sの内部の空気を冷却する冷却装置を設置する必要がなくなる。そのため、部屋Sを有効に利用することができる。例えば、部屋Sに大規模コンピュータCを多数配置することができる。 In such a situation, heat generated by the large-scale computer C can be transferred to the outside of the room S for processing. That is, it is not necessary to install a cooling device for cooling the air inside the room S in the room S where a large number of large-scale computers C are arranged. Therefore, the room S can be used effectively. For example, a large number of large-scale computers C can be arranged in the room S.
なお、第1の伝送路7、第2の伝送路8、及び第3の伝送路9は、金属によって形成されている線状体であるので、実施の形態1の熱移送装置は、熱源で発生した熱を比較的長距離(数十cm〜数十m以上)移送することができる。
In addition, since the
また、吸熱側第1の接続部3、放熱側第1の接続部5、及び第1の伝送路7は、本発明の熱移送装置の第1の導体の一例である。吸熱側第2の接続部4及び第2の伝送路8は、本発明の熱移送装置の第2の導体の一例である。放熱側第2の接続部6及び第3の伝送路9は、本発明の熱移送装置の第3の導体の一例である。
Moreover, the heat absorption side 1st connection part 3, the heat radiation side 1st connection part 5, and the
(実施の形態2)
次に、実施の形態2の熱移送装置の構成を図4を用いて説明する。
(Embodiment 2)
Next, the structure of the heat transfer apparatus of
図4は、実施の形態2の熱移送装置の構成図である。実施の形態2の熱移送装置は、図4に示すように、3個の吸熱部1と、3個の放熱部2とを有しており、3個の吸熱部1は並列に接続されており、3個の放熱部2も並列に接続されている。すなわち、各吸熱部1に接続されている吸熱側第1の接続部3は、第1の伝送路7に接続されており、各吸熱部1に接続されている吸熱側第2の接続部4は、第2の伝送路8に接続されている。また、各放熱部2に接続されている放熱側第1の接続部5は、第1の伝送路7に接続されており、各放熱部2に接続されている放熱側第2の接続部6は、第3の伝送路9に接続されている。
FIG. 4 is a configuration diagram of the heat transfer device according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, the heat transfer device according to the second embodiment includes three
このように、複数の吸熱部1を並列に接続するとともに、複数の放熱部2を並列に接続することによっても、実施の形態1において説明したように、実施の形態2の熱移送装置は、複数の吸熱部1それぞれによって外部からの熱を吸収し、複数の放熱部2それぞれによって複数の吸熱部1が吸収した熱を外部に放出することができる。したがって、実施の形態2の熱移送装置は、実施の形態1の熱移送装置と同様に用いられ、実施の形態1の熱移送装置と同様の効果を発揮する。すなわち、実施の形態2の熱移送装置は、コンピュータのハイ・パフォーマンスと小型化とを両立することができる。
As described in the first embodiment, the heat transfer device according to the second embodiment can be obtained by connecting the plurality of
(実施の形態3)
次に、実施の形態3の熱移送装置の構成を図5を用いて説明する。
(Embodiment 3)
Next, the structure of the heat transfer apparatus of Embodiment 3 is demonstrated using FIG.
図5は、実施の形態3の熱移送装置の構成図である。実施の形態3の熱移送装置は、図5に示すように、実施の形態1の熱移送装置が有する各構成部に加えて、第1熱交換部材10と、第2熱交換部材11とを有する。 FIG. 5 is a configuration diagram of the heat transfer device according to the third embodiment. As shown in FIG. 5, the heat transfer device of the third embodiment includes a first heat exchange member 10 and a second heat exchange member 11 in addition to the components included in the heat transfer device of the first embodiment. Have.
図5に示すように、第1熱交換部材10は、吸熱側第1の接続部3及び吸熱部1の第2部材1bと、吸熱側第2の接続部4及び吸熱部1の第3部材1cとの間に配置されている。また、第2熱交換部材11は、放熱側第1の接続部5及び放熱部2の第5部材2bと、放熱側第2の接続部6及び放熱部2の第6部材2cとの間に配置されている。第1熱交換部材10及び第2熱交換部材11は、例えばガラスの板等の、熱の伝導率が高く、電気的には絶縁体の性質を有する部材である。
As shown in FIG. 5, the first heat exchange member 10 includes a heat absorbing side first connecting portion 3 and a
ペルチェ効果により、吸熱側第1の接続部3と吸熱部1の第2部材1bとの接合部分において放熱(図5の矢印Y1)が起こり、吸熱側第2の接続部4と吸熱部1の第3部材1cとの接合部分において吸熱(図5の矢印Z1)が起こる。また、放熱側第2の接続部6と放熱部2の第6部材2cとの接合部分において放熱(図5の矢印Y2)が起こり、放熱側第2の接続部6と放熱部2の第6部材2cとの接合部分において吸熱(図5の矢印Z2)が起こる。
Due to the Peltier effect, heat is radiated (arrow Y1 in FIG. 5) at the joining portion of the heat absorption side first connection part 3 and the
ところで、吸熱側第1の接続部3と吸熱部1の第2部材1bとの接合部分において放出される熱の量Y1と、吸熱側第2の接続部4と吸熱部1の第3部材1cとの接合部分において吸収される熱の量Z1とはほぼ等しいと考えられる。また、放熱側第2の接続部6と放熱部2の第6部材2cとの接合部分において放出される熱の量Y2と、放熱側第1の接続部5と放熱部2の第5部材2bとの接合部分において吸収される熱の量Y2とについてもほぼ等しいと考えられる。
By the way, the amount of heat Y1 released at the joint portion between the heat absorption side first connection part 3 and the
そこで、実施の形態3の熱移送装置は、吸熱側第1の接続部3と吸熱部1の第2部材1bとの接合部分において放出される熱を吸収して吸熱側第2の接続部4と吸熱部1の第3部材1cとの接合部分に吸収した熱を放出する第1熱交換部材10を有する。また、実施の形態3の熱移送装置は、放熱側第2の接続部6と放熱部2の第6部材2cとの接合部分において放出される熱を吸収して放熱側第1の接続部5と放熱部2の第5部材2bとの接合部分に吸収した熱を放出する第2熱交換部材11を有する。
Therefore, the heat transfer device of the third embodiment absorbs the heat released at the joint portion between the heat absorption side first connection portion 3 and the
これにより、熱移送装置が構成する回路の内部で発生する熱を回路の内部で吸収することができ、放熱部2が吸熱部1によって吸収された熱を熱移送装置の外部に確実に放出することができる。
As a result, the heat generated in the circuit constituting the heat transfer device can be absorbed in the circuit, and the
1 吸熱部、 1a 第1部材、 1b 第2部材、 1c 第3部材、 2 放熱部、 2a 第4部材、 2b 第5部材、 2c 第6部材、 3 吸熱側第1の接続部、 4 吸熱側第2の接続部、 5 放熱側第1の接続部、 6 放熱側第2の接続部、 7 第1の伝送路、 8 第2の伝送路、 9 第3の伝送路。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
金属によって形成されている第4部材と、前記第4部材に接続されている、n型半導体によって形成されている第5部材と、前記第4部材に接続されている、p型半導体によって形成されている第6部材とを有する放熱部と、
前記第2部材と前記第5部材とを接続する、金属によって形成されている第1の導体と、
直流電源の負極と前記第3部材とを接続する、金属によって形成されている第2の導体と、
前記直流電源の正極と前記第6部材とを接続する、金属によって形成されている第3の導体と
を備える熱移送装置。 A first member formed of metal, a second member formed of n-type semiconductor connected to the first member, and a p-type semiconductor connected to the first member. An endothermic part having a third member,
A fourth member formed of metal, a fifth member formed of n-type semiconductor connected to the fourth member, and a p-type semiconductor connected to the fourth member. A heat dissipating part having a sixth member,
A first conductor formed of metal that connects the second member and the fifth member;
A second conductor formed of metal that connects the negative electrode of the DC power source and the third member;
A heat transfer device comprising: a third conductor formed of metal that connects the positive electrode of the DC power source and the sixth member.
各前記吸熱部の第2部材は、前記第1の導体に接続されており、
各前記吸熱部の第3部材は、前記第2の導体に接続されており、
各前記放熱部の第5部材は、前記第1の導体に接続されており、
各前記放熱部の第6部材は、前記第3の導体に接続されている
請求項1に記載の熱移送装置。 There are a plurality of the heat dissipating part and the heat absorbing part,
A second member of each heat absorbing portion is connected to the first conductor;
A third member of each of the heat absorbing portions is connected to the second conductor;
The fifth member of each of the heat dissipation portions is connected to the first conductor,
The heat transfer device according to claim 1, wherein a sixth member of each of the heat radiating portions is connected to the third conductor.
前記第1部材及び前記第2部材は、板状の部材であり、
前記第2部材及び前記第3部材は、前記第1部材の一方の面側に対向するように配置されており、
前記第5部材及び前記第6部材は、前記第4部材の一方の面側に対向するように配置されており、
前記第1熱交換部材は、前記第2部材と前記第3部材との間に配置されており、
前記第2熱交換部材は、前記第5部材と前記第6部材との間に配置されている
請求項1に記載の熱移送装置。 Furthermore, a first heat exchange member and a second heat exchange member are provided,
The first member and the second member are plate-like members,
The second member and the third member are arranged to face one surface side of the first member,
The fifth member and the sixth member are arranged to face one surface side of the fourth member,
The first heat exchange member is disposed between the second member and the third member;
The heat transfer device according to claim 1, wherein the second heat exchange member is disposed between the fifth member and the sixth member.
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