JP2011082272A - Thermoelectric cooling device - Google Patents

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正孝 望月
Jalilvand Ahmad
ジャリルバンド アハマド
Yuji Saito
裕士 齋藤
Koichi Masuko
耕一 益子
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve cooling efficiency by a thermoelectric cooling element in a cooling device having the thermoelectric cooling element for cooling a heating element. <P>SOLUTION: A plurality of thermoelectric cooling elements 10 and 11 are arranged in a two-dimensional direction and a cooling element unit 4 is formed. The plurality of the cooling element units 4 are stacked in a plurality of layers. Heat transfer members 7 and 8 transmitting and receiving heat to/from the cooling element units 4 are laid between the cooling element units 4 of the respective layers. A heat absorbing part 4a in one cooing element unit 4 and a heat absorbing part 4a in the other cooling element unit 4 which are positioned across the heat transfer member 7 are brought into contact with the same heat transfer member 7 so that they can transmit heat. A heating part 4b in the one cooling element unit 4 and a heating part 4b in the other cooling element unit 4 which are positioned across the other heat transfer member 8 are brought into contact with the heat transfer member 8 so that they can transmit heat. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、発熱体を冷却する冷却装置に関し、特に熱電冷却素子を有する熱電冷却装置に関するものである。   The present invention relates to a cooling device for cooling a heating element, and more particularly to a thermoelectric cooling device having a thermoelectric cooling element.

近年、エレクトロニクス機器は、電子制御を行うための電子回路が設けられた基板上に中央演算処理装置(CPU)およびマイクロプロセッサ(MPU)等の高性能な半導体チップを実装している。CPUおよびMPU等の半導体チップは、高速での演算、制御等の処理を行うために、集積度および動作周波数の速度がきわめて高くなり、そのため動作中にそのチップ自体が高温になり多量の熱を放出する発熱体となる。高速演算処理により発熱した半導体チップ(発熱体)は、ファンを用いるフィン等のヒートシンク、ヒートパイプ(HP)、ベーパチャンバ(VC)、ループヒートパイプ(LHP)等により構成される冷却装置によって半導体チップが良好に動作するように冷却がなされる。しかし、今後、さらにCPUなどの半導体チップが高性能化することおよび高性能化されても熱源である半導体チップ自体の寸法がほぼ同じか小さくなっていることにより、現在の市販のエレクトロニクス機器にはほとんど使用されていないペルチェ効果などを利用した熱電半導体素子(TEC)等を使ったものが必要となる。   In recent years, high-performance semiconductor chips such as a central processing unit (CPU) and a microprocessor (MPU) are mounted on a substrate on which an electronic circuit for performing electronic control is provided. Semiconductor chips such as CPUs and MPUs perform processing such as high-speed computation and control, so the integration density and the operating frequency are extremely high. Therefore, during operation, the chips themselves become hot and generate a large amount of heat. It becomes a heating element to be released. A semiconductor chip (heating element) that generates heat by high-speed arithmetic processing is converted into a semiconductor chip by a cooling device including a heat sink such as a fin using a fan, a heat pipe (HP), a vapor chamber (VC), and a loop heat pipe (LHP). Is cooled so that it operates well. In the future, however, semiconductor chips such as CPUs will become more sophisticated, and even if they become more sophisticated, the size of the semiconductor chip itself, which is a heat source, will be almost the same or smaller, so that current commercially available electronic devices A device using a thermoelectric semiconductor element (TEC) utilizing the Peltier effect which is hardly used is required.

CPUおよびMPU等の半導体チップを冷却する熱電半導体素子は、一般にp型の熱電半導体素子とn型の熱電半導体素子とを接合部である金属電極を介して交互に直列に接続して、複数のp−n接合対が形成されることにより作成される。また、ペルチェ効果による吸熱(冷却)および放熱(発熱)を最適に利用するために複数のp−n接合対を「π」形の構造にして電気的に直列に結合される。この「π」形の構造、いわゆるπ形結合は、図6を参照して説明すると、p型の熱電半導体素子101とn型の熱電半導体素子102と金属電極103とから形成される一対のp−n接合対104を、向きを揃えて複数並べて金属電極103で接合して形成される。   Thermoelectric semiconductor elements that cool semiconductor chips such as CPUs and MPUs generally have a plurality of p-type thermoelectric semiconductor elements and n-type thermoelectric semiconductor elements connected in series alternately via metal electrodes as junctions. It is created by forming a pn junction pair. Further, in order to optimally use heat absorption (cooling) and heat dissipation (heat generation) due to the Peltier effect, a plurality of pn junction pairs are electrically connected in series with a “π” structure. This “π” -type structure, so-called π-type bond, will be described with reference to FIG. 6. A pair of p-type electrodes formed by a p-type thermoelectric semiconductor element 101, an n-type thermoelectric semiconductor element 102, and a metal electrode 103 will be described. A plurality of −n junction pairs 104 are arranged in the same direction and joined by the metal electrode 103.

このようにπ形結合された熱電半導体素子においては、n型の熱電半導体素子102からp型の熱電半導体素子101に電源105により電流Iを流すと、図6のπ形の上部で吸熱、下部で発熱が起こり、熱が上部から下部へ向かってポンピングされる。すなわち電子がp型からn型の方向(電流はn型からp型の方向)に流れる中央の金属電極103と、p型の熱電半導体素子101とn型の熱電半導体素子102とのそれぞれの境界つまり図6の上部では、電子は低いエネルギー状態から高いエネルギー状態へ移行するので、周囲の結晶格子から振動エネルギーを吸収して、吸熱現象が起こる。逆に、電子がn型からp型の方向に流れる左端の金属電極103とp型の熱電半導体素子101との境界および右端の金属電極103とn型の熱電半導体素子102との境界の二箇所つまり図6の下部では、上部で振動エネルギを吸収した電子は高いエネルギー状態から低いエネルギー状態に移行するので、余った振動エネルギを周囲の結晶格子に与えて、発熱現象が起こる。   In such a π-coupled thermoelectric semiconductor element, when a current I is passed from the n-type thermoelectric semiconductor element 102 to the p-type thermoelectric semiconductor element 101 by the power source 105, heat is absorbed at the upper part of the π-type in FIG. Heat is generated and heat is pumped from the top to the bottom. That is, the center metal electrode 103 in which electrons flow in the p-type to n-type direction (current is the n-type to p-type direction), and the boundary between the p-type thermoelectric semiconductor element 101 and the n-type thermoelectric semiconductor element 102. That is, in the upper part of FIG. 6, electrons move from a low energy state to a high energy state, so that vibration energy is absorbed from the surrounding crystal lattice and an endothermic phenomenon occurs. On the contrary, two locations, the boundary between the leftmost metal electrode 103 and the p-type thermoelectric semiconductor element 101 and the boundary between the rightmost metal electrode 103 and the n-type thermoelectric semiconductor element 102 where electrons flow from the n-type to the p-type direction. That is, in the lower part of FIG. 6, electrons that have absorbed vibrational energy in the upper part shift from a high energy state to a low energy state, so that surplus vibrational energy is applied to the surrounding crystal lattice and a heat generation phenomenon occurs.

このπ形結合されたp−n接合対を電気的に直列に複数、例えば数十個から数百個を並べて接続することによりモジュール化された熱電半導体素子は、直列に接続された複数のp−n接合対の両極に電流を流すと、p−n接合対の接合部の一方で冷却(吸熱)、p−n接合対の接合部の他方で発熱(放熱)する状態になるペルチェ効果による冷却装置(TEC)として利用することができる。また、このようにモジュール化された熱電半導体素子は、接合部の一方で吸熱させて高温状態にし、かつ、接合部の他方を接合部の一方より低温状態にして、この一方の接合部と他方の接合部とに温度差を生じさせると、温度差によって起電力を発生するゼーベック効果により発電装置(TEG)として利用することができる。   A thermoelectric semiconductor element modularized by connecting a plurality of, for example, several tens to several hundreds of the pn-coupled pn junction pairs in series is connected to a plurality of p connected in series. Due to the Peltier effect, when current flows through both electrodes of the −n junction pair, one side of the pn junction pair cools (heat absorption) and the other side of the pn junction pair generates heat (heat dissipation). It can be used as a cooling device (TEC). In addition, the thermoelectric semiconductor element modularized in this manner absorbs heat at one of the joints to be in a high temperature state, and sets the other of the joints at a lower temperature than one of the joints, When a temperature difference is generated at the joint portion, the Seebeck effect that generates an electromotive force due to the temperature difference can be used as a power generation device (TEG).

図7に示す装置は、このような熱電半導体素子を利用した冷却装置(TEC)を構成する一般的な熱電冷却モジュール201である。この熱電冷却モジュール201では、p型の熱電半導体素子202とn型の熱電半導体素子203とがπ結合されて、熱電半導体素子202,203が電気的に直列、かつ熱伝導的に並列になるように向きを揃えて二次元方向つまり平面状に並べられている。また、この熱電冷却モジュール201では、上記のとおり配列されて接続された熱電半導体素子202,203が通電性良好な端子、例えば適切な大きさの銅板204を介して、電気的に絶縁性であり、かつ熱伝導性であるセラミック材質のベース部材205に挟まれた構成となっている。このモジュール201では、電源206により熱電半導体素子202,203に電圧を印加して電流Iを流すと、セラミック材質のベース部材205を構成する一方の面が一様に冷却(吸熱)側となり、他方の面が一様に発熱(放熱)側となる。このモジュール201の冷却および発熱の効果は、上記のように平面状に熱電半導体素子202,203が構成されることから、熱電半導体素子202,203の数に依存する。そして、熱電半導体素子202,203の数は、ベース部材の平面の面積により決まる。   The apparatus shown in FIG. 7 is a general thermoelectric cooling module 201 constituting a cooling apparatus (TEC) using such a thermoelectric semiconductor element. In this thermoelectric cooling module 201, the p-type thermoelectric semiconductor element 202 and the n-type thermoelectric semiconductor element 203 are π-coupled so that the thermoelectric semiconductor elements 202 and 203 are electrically in series and thermally conductive in parallel. Are arranged in a two-dimensional direction, that is, in a plane. Further, in this thermoelectric cooling module 201, the thermoelectric semiconductor elements 202 and 203 arranged and connected as described above are electrically insulative through terminals having good electrical conductivity, for example, copper plates 204 of an appropriate size. In addition, the structure is sandwiched between base members 205 made of a ceramic material having thermal conductivity. In this module 201, when a voltage is applied to the thermoelectric semiconductor elements 202 and 203 by the power source 206 to flow the current I, one surface constituting the ceramic base member 205 is uniformly on the cooling (heat absorption) side, The surface is uniformly the heat generation (heat dissipation) side. The effect of cooling and heat generation of the module 201 depends on the number of thermoelectric semiconductor elements 202 and 203 since the thermoelectric semiconductor elements 202 and 203 are formed in a planar shape as described above. The number of thermoelectric semiconductor elements 202 and 203 is determined by the plane area of the base member.

特許文献1に記載の冷却装置は、熱電クーラー(TEC)を取り付ける際にセラミック基板を用いないで構成されている。一般に、TECが通電されることによって一方が吸熱し他方が放熱するため、この温度差によってセラミック基板が膨張することから、熱電半導体素子にせん断応力が集中し、信頼性の確保が難しくなる。このため、熱電半導体素子の大きさには限界がある。その大きさの限界は30〜40mm角とされ、TECの性能は素子の高さに依存し、素子の高さを低くすることによる高性能化のために熱電半導体素子の高さを低くすると、大きさの限界がさらに低下するという問題点がある。   The cooling device described in Patent Document 1 is configured without using a ceramic substrate when attaching a thermoelectric cooler (TEC). In general, when the TEC is energized, one side absorbs heat and the other radiates heat, and the ceramic substrate expands due to this temperature difference. Therefore, shear stress concentrates on the thermoelectric semiconductor element, making it difficult to ensure reliability. For this reason, there is a limit to the size of the thermoelectric semiconductor element. The limit of the size is 30 to 40 mm square, and the performance of the TEC depends on the height of the element, and if the height of the thermoelectric semiconductor element is lowered for high performance by lowering the height of the element, There is a problem that the size limit is further reduced.

このため、特許文献1に記載の冷却装置では、セラミック基板の代わりに、所定の電気接続領域、たとえば、スルーホール、開口部等を備えた一対の樹脂基板を用いる。このスルーホールに熱および電気伝導性に優れた金属を充填して充填金属層を形成し、電気回路金属層を樹脂基板の外側に配置し、熱電半導体素子のそれぞれの面を充填金属層を介して電気回路金属層と接続する。このように構成されることから、特許文献1に記載の冷却装置では、熱電半導体素子の厚さを薄くして、高性能かつ大型化できる構成となっている。   For this reason, in the cooling device described in Patent Document 1, a pair of resin substrates having a predetermined electrical connection region, for example, a through hole, an opening, and the like are used instead of the ceramic substrate. The through hole is filled with a metal having excellent heat and electrical conductivity to form a filled metal layer, the electric circuit metal layer is disposed outside the resin substrate, and each surface of the thermoelectric semiconductor element is interposed through the filled metal layer. And connect to the electric circuit metal layer. Since it is comprised in this way, in the cooling device of patent document 1, it has the structure which can make the thickness of a thermoelectric semiconductor element thin, can be high performance and can be enlarged.

特許文献1に記載の冷却装置によれば、セラミック基板を用いないで、スルーホールが素子にかかる応力を緩和する応力緩和構造となっているため、TEC面積の大型化に伴う歪による応力を小さくすることができる。そのため、大型化が可能であり、高い信頼性を得ることができる。また、セラミックを用いた基板に比べ、安価な絶縁性樹脂を用いるので、セラミックを用いた冷却装置より安価に製造することができる。さらに、この特許文献1に記載の冷却装置は、熱伝導率の低いセラミック基板を用いない構造であるので、熱抵抗を抑えることができる。   According to the cooling device described in Patent Document 1, since the through hole has a stress relaxation structure that relaxes the stress applied to the element without using a ceramic substrate, the stress due to strain accompanying the increase in the TEC area is reduced. can do. Therefore, the size can be increased and high reliability can be obtained. In addition, since an inexpensive insulating resin is used compared to a substrate using ceramic, it can be manufactured at a lower cost than a cooling device using ceramic. Furthermore, since the cooling device described in Patent Document 1 has a structure that does not use a ceramic substrate having low thermal conductivity, thermal resistance can be suppressed.

再表2006/019059号公報No. 2006/019059

しかしながら、上記の図7に示した冷却モジュールや特許文献1に記載の冷却装置では、熱電冷却素子が吸熱(冷却)側と放熱(発熱)側との向きが揃えられて平面状に配列されているため、設置された平面のみでしか熱電半導体素子を配置することができない。そして、熱電半導体素子による効果は、熱電半導体素子と基板などの設置部材とが接触する底面積の総和に比例する。したがって、その効果は、平面状に熱電冷却素子が配置されていることにより、その設置された平面の面積に限定されてしまう。   However, in the cooling module shown in FIG. 7 and the cooling device described in Patent Document 1, the thermoelectric cooling elements are arranged in a plane with the directions of the heat absorption (cooling) side and the heat dissipation (heat generation) side aligned. Therefore, the thermoelectric semiconductor element can be arranged only on the installed plane. The effect of the thermoelectric semiconductor element is proportional to the sum of the bottom areas where the thermoelectric semiconductor element and the installation member such as the substrate are in contact. Therefore, the effect is limited to the area of the installed plane by arranging the thermoelectric cooling elements in a planar shape.

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、熱電半導体素子を設置できる面積を増やして熱電半導体素子による冷却能力および冷却効果をさらに向上させる熱電冷却装置を提供することを目的とするものである。   This invention was made paying attention to said technical subject, and provides the thermoelectric cooling device which increases the area which can install a thermoelectric semiconductor element, and further improves the cooling capacity and cooling effect by a thermoelectric semiconductor element. It is the purpose.

上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、通電することにより、吸熱部と発熱部とが相互に反対側の面に生じる多数の熱電冷却素子を備え、その吸熱部により発熱体で発生した熱を冷却する熱電冷却装置において、前記多数の熱電冷却素子が二次元方向に配列されて、冷却素子ユニットが形成されるとともに、複数の前記冷却素子ユニットが複数層に積層され、かつ各層の前記冷却素子ユニットの間に、これら冷却素子ユニットに対して熱の出入りを行う伝熱部材が介装され、その伝熱部材を挟んで位置する一方の前記冷却素子ユニットにおける吸熱部と他方の前記冷却素子ユニットにおける吸熱部とが同一の前記伝熱部材に熱伝達可能に接触し、かつ他の伝熱部材を挟んで位置する一方の前記冷却素子ユニットにおける発熱部と他方の前記冷却素子ユニットにおける発熱部とが他の前記伝熱部材に熱伝達可能に接触していることを特徴とする熱電冷却装置である。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is provided with a number of thermoelectric cooling elements that are generated on opposite surfaces when energized, and a heat generating element is formed by the heat absorbing part. A plurality of thermoelectric cooling elements are arranged in a two-dimensional direction to form a cooling element unit, and a plurality of the cooling element units are stacked in a plurality of layers, and Between the cooling element units of each layer, a heat transfer member for transferring heat to and from these cooling element units is interposed, and the heat absorption part and the other of the one cooling element unit located across the heat transfer member The heat-absorbing part in the cooling element unit is in contact with the same heat-transfer member so as to be able to transfer heat, and the heat-generating part and the other in the one cooling element unit located between the other heat-transfer members A thermoelectric cooler, wherein the heat generating portion in the cooling element unit is in contact with a heat-transferable to another of the heat transfer member.

請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記熱電冷却素子は、前記吸熱部と前記発熱部との温度の差から、起電力が生じる構成を含むことを特徴とする熱電冷却装置である。   The invention according to claim 2 is the thermoelectric cooling device according to claim 1, wherein the thermoelectric cooling element includes a configuration in which an electromotive force is generated from a temperature difference between the heat absorbing portion and the heat generating portion. is there.

請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記冷却素子ユニットにおける吸熱部に接触する前記伝熱部材、および前記冷却素子ユニットにおける発熱部に接触する前記伝熱部材は、L字型の伝熱部材を複数並べて配置されて形成されることを特徴とする熱電冷却装置である。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the heat transfer member in contact with the heat absorbing portion in the cooling element unit and the heat transfer member in contact with the heat generating portion in the cooling element unit are L-shaped. The thermoelectric cooling device is characterized by being formed by arranging a plurality of heat transfer members of a mold side by side.

請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの発明において、前記伝熱部材は、潜熱の形で熱を輸送することを特徴とする熱電冷却装置である。   The invention of claim 4 is the thermoelectric cooling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat transfer member transports heat in the form of latent heat.

請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの発明おいて、前記伝熱部材は、ベーパチャンバであることを特徴とする熱電冷却装置である。   The invention of claim 5 is the thermoelectric cooling device according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat transfer member is a vapor chamber.

請求項6の発明は、請求項1ないし4のいずれかの発明において、前記伝熱部材は、ヒートパイプであることを特徴とする熱電冷却装置である。   A sixth aspect of the present invention is the thermoelectric cooling device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the heat transfer member is a heat pipe.

請求項7の発明は、請求項1ないし6のいずれかの発明において、前記冷却素子ユニットは、一方の面で吸熱し他方の面で発熱するように、ポリイミドシート上に複数対のp型素子とn型素子とがπ結合されて構成されていることを特徴とする熱電冷却装置である。   A seventh aspect of the present invention is the invention according to any one of the first to sixth aspects, wherein the cooling element unit has a plurality of pairs of p-type elements on the polyimide sheet so as to absorb heat on one side and generate heat on the other side. And a n-type element are π-coupled to form a thermoelectric cooling device.

請求項8の発明は、請求項1ないし7のいずれかの発明において、前記伝熱部材に外設されて、前記伝熱部材もしくは前記冷却素子ユニットから排出される熱が伝達され、伝達された熱を前記熱電冷却装置の外部に放出する放熱部材を備えることを特徴とする熱電冷却装置である。   The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the heat discharged from the heat transfer member or the cooling element unit is transmitted to the heat transfer member. A thermoelectric cooling device comprising a heat radiating member that releases heat to the outside of the thermoelectric cooling device.

請求項9の発明は、請求項1ないし8のいずれかの発明において、前記放熱部材が、フィンを備えていることを特徴とする熱電冷却装置である。   A ninth aspect of the present invention is the thermoelectric cooling device according to any one of the first to eighth aspects, wherein the heat dissipating member includes fins.

請求項10の発明は、請求項1ないし9のいずれかの発明において、前記伝熱部材と前記冷却素子ユニットとの間には、小さな隙間や凹凸を埋めて、空気より熱伝導性がよいサーマルグリスが設けられることを特徴とする熱電冷却装置である。   According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to ninth aspects, a small gap or unevenness is filled between the heat transfer member and the cooling element unit, and the thermal conductivity is better than that of air. A thermoelectric cooling device provided with grease.

請求項11の発明は、請求項1ないし10のいずれかの発明において、前記発熱体と前記伝熱部材との間および前記伝熱部材と前記放熱部材との間には、小さな隙間や凹凸を埋めて、空気より熱伝導性がよいサーマルグリスが設けられることを特徴とする熱電冷却装置である。   The invention of claim 11 is the invention according to any one of claims 1 to 10, wherein a small gap or unevenness is formed between the heat generating member and the heat transfer member and between the heat transfer member and the heat dissipation member. It is a thermoelectric cooling device that is filled with thermal grease that has better thermal conductivity than air.

請求項12の発明は、請求項1ないし11のいずれかの発明において、組み付けられた前記伝熱部材の周囲を囲んで補強するフレームを有することを特徴とする熱電冷却装置である。   A twelfth aspect of the present invention is the thermoelectric cooling device according to any one of the first to eleventh aspects, further comprising a frame that surrounds and reinforces the periphery of the assembled heat transfer member.

請求項13の発明は、請求項1ないし12のいずれかの発明において、前記熱電冷却素子はペルチェ効果を有する熱電半導体素子であることを特徴とする熱電冷却装置である。   A thirteenth aspect of the present invention is the thermoelectric cooling device according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the thermoelectric cooling element is a thermoelectric semiconductor element having a Peltier effect.

請求項14の発明は、請求項1ないし13のいずれかの発明において、前記冷却素子ユニットは入力電力を変動させることにより、前記伝熱部材から吸収する熱量および前記伝熱部材に向けて放出する熱量が調整されることを特徴とする熱電冷却装置である。   The invention of claim 14 is the invention according to any one of claims 1 to 13, wherein the cooling element unit releases the amount of heat absorbed from the heat transfer member and the heat transfer member by changing input power. The thermoelectric cooling device is characterized in that the amount of heat is adjusted.

請求項15の発明は、請求項1ないし14のいずれかの発明において、前記熱電冷却素子はゼーベック効果を有する熱電半導体素子であることを特徴とする熱電冷却装置である。   A fifteenth aspect of the present invention is the thermoelectric cooling device according to any one of the first to fourteenth aspects, wherein the thermoelectric cooling element is a thermoelectric semiconductor element having a Seebeck effect.

この発明の請求項1の発明によれば、多数の熱電冷却素子が二次元方向に配列されて冷却素子ユニットが形成され、その複数の冷却素子ユニットが複数層に積層されて、さらに、その伝熱部材を挟んで位置する一方の冷却素子ユニットの吸熱部と他方の前記冷却素子ユニットの吸熱部とが同一の伝熱部材に熱伝達可能に接触し、かつ他の伝熱部材を挟んで位置する一方の冷却素子ユニットの発熱部と他方の前記冷却素子ユニットの発熱部とが他の伝熱部材に熱伝達可能に接触している。このように伝熱部材と冷却素子ユニットとが位置することから、冷却素子ユニットが立体的かつ層状に積層されて配置される。そのため、冷却素子ユニットを多数設置でき、それにより熱電冷却素子を配置する数を増やせることから、この装置における発熱体を冷却する能力が向上される。また、発熱体を直接に冷却素子ユニットに接触させて冷却を行わない、言い換えると伝熱部材が介装されているため、熱膨張や熱応力による冷却素子ユニットもしくは熱電冷却素子の破損を防ぐことができる。   According to the first aspect of the present invention, a large number of thermoelectric cooling elements are arranged in a two-dimensional direction to form a cooling element unit, the plurality of cooling element units are stacked in a plurality of layers, and the transmission is further performed. The heat absorption part of one cooling element unit located across the heat member and the heat absorption part of the other cooling element unit are in contact with the same heat transfer member so that heat can be transferred, and the other heat transfer member is located between them. The heat generating part of one cooling element unit and the heat generating part of the other cooling element unit are in contact with another heat transfer member so as to be able to transfer heat. Thus, since a heat-transfer member and a cooling element unit are located, a cooling element unit is arrange | positioned by being laminated | stacked three-dimensionally and in layers. Therefore, a large number of cooling element units can be installed, and the number of thermoelectric cooling elements can be increased, thereby improving the ability to cool the heating element in this apparatus. In addition, cooling is not performed by directly contacting the heating element with the cooling element unit. In other words, since a heat transfer member is interposed, the cooling element unit or the thermoelectric cooling element is prevented from being damaged by thermal expansion or thermal stress. Can do.

請求項2の発明によれば、冷却素子ユニットが立体的かつ層状に積層されて配置されることから、発電をするための熱電冷却素子を配置する数が増やせる。これにより、熱電冷却素子による吸熱部と発熱部との温度の差による起電力が増加し、電力を回収する能力を向上することができる。   According to the invention of claim 2, since the cooling element units are arranged three-dimensionally and layered, the number of thermoelectric cooling elements for generating electric power can be increased. Thereby, the electromotive force by the temperature difference of the heat absorption part and heat_generation | fever part by a thermoelectric cooling element increases, and the capability to collect | recover electric power can be improved.

請求項3の発明によれば、冷却装置が複数のL字型の伝熱部材を配列することにより形成されることから、冷却素子ユニットを層状に配置する隙間を設けるのが容易になる。また、冷却素子ユニットの吸熱部に接触する伝熱部材および冷却素子ユニットの発熱部に接触する伝熱部材の製造が容易となる。   According to the invention of claim 3, since the cooling device is formed by arranging a plurality of L-shaped heat transfer members, it is easy to provide a gap for arranging the cooling element units in layers. In addition, it is easy to manufacture the heat transfer member that contacts the heat absorbing portion of the cooling element unit and the heat transfer member that contacts the heat generating portion of the cooling element unit.

請求項4の発明によれば、伝熱部材は吸収された熱を輸送する際、潜熱の形で熱を輸送することから、低い熱抵抗で熱を輸送することができる。   According to the invention of claim 4, when the heat transfer member transports the absorbed heat, it transports the heat in the form of latent heat, so that it can transport the heat with low thermal resistance.

請求項5の発明によれば、伝熱部材がベーパチャンバであることから、潜熱の形で熱を輸送することから、低い熱抵抗で熱を輸送することができ、発熱体の近傍にあるスペースが限られた場合であっても冷却能力を向上できる。   According to the invention of claim 5, since the heat transfer member is a vapor chamber, heat is transported in the form of latent heat, so heat can be transported with low thermal resistance, and the space in the vicinity of the heating element. Even if this is limited, the cooling capacity can be improved.

請求項6の発明によれば、伝熱部材がヒートパイプであることから、潜熱の形で熱を輸送することから、低い熱抵抗で熱を輸送することができ、発熱体の近傍にあるスペースが限られた場合であっても冷却効率を向上できる。   According to the invention of claim 6, since the heat transfer member is a heat pipe, the heat is transported in the form of latent heat, so that the heat can be transported with low heat resistance, and the space in the vicinity of the heating element. Even if this is limited, the cooling efficiency can be improved.

請求項7の発明によれば、一方の面が吸熱側、他方の面が発熱側にポリイミドシート状に予め複数対のp型素子とn型素子とがπ結合されて構成されていることから、このように構成された冷却素子ユニットが積層され、これに伝熱部材が介装されて熱電冷却装置が組み立てられることにより、効率的に熱電冷却装置が生産できる。   According to the seventh aspect of the present invention, a plurality of pairs of p-type elements and n-type elements are previously π-coupled in a polyimide sheet shape with one surface on the heat absorption side and the other surface on the heat generation side. The thermoelectric cooling device can be efficiently produced by stacking the cooling element units configured in this manner and interposing a heat transfer member thereon to assemble the thermoelectric cooling device.

請求項8の発明によれば、発熱体から吸収した熱を放熱部材により熱電冷却装置の外部に放出することができる。   According to the invention of claim 8, the heat absorbed from the heating element can be released to the outside of the thermoelectric cooling device by the heat radiating member.

請求項9の発明によれば、発熱体から吸収した熱を放熱性の高いフィンにより効率よく熱電冷却装置の外部に放出することができる。   According to the ninth aspect of the present invention, the heat absorbed from the heating element can be efficiently released to the outside of the thermoelectric cooling device by the fin with high heat dissipation.

請求項10の発明によれば、サーマルグリスにより伝熱部材と冷却素子ユニットとの間の熱抵抗を低減でき、効率よく熱を伝達できる。   According to the invention of claim 10, the thermal grease can reduce the thermal resistance between the heat transfer member and the cooling element unit, and heat can be transferred efficiently.

請求項11の発明によれば、サーマルグリスにより発熱体と伝熱部材との間および伝熱部材と放熱部材との間の熱抵抗を低減でき、効率よく熱を伝達できる。   According to the invention of claim 11, the thermal grease can reduce the thermal resistance between the heat generating member and the heat transfer member and between the heat transfer member and the heat radiating member, and heat can be transferred efficiently.

請求項12の発明によれば、フレームによって組み付けられた伝熱部材と冷却素子ユニットもしくは装置全体の強度を増すことができる。   According to invention of Claim 12, the intensity | strength of the heat-transfer member and cooling element unit or apparatus which were assembled | attached with the flame | frame can be increased.

請求項13の発明によれば、ペルチェ効果により発熱体を冷却する能力を向上できる。   According to the thirteenth aspect of the present invention, the ability to cool the heating element can be improved by the Peltier effect.

請求項14の発明によれば、入力電力を変動させることにより、冷却素子ユニットが伝熱部材から吸収する吸熱量および冷却素子ユニットが伝熱部材に対して発熱する発熱量を調整することから、必要な吸熱および発熱以上に入力電力を上げることによる電力の消費を抑えることができる。   According to the invention of claim 14, by changing the input power, the heat absorption amount absorbed by the cooling element unit from the heat transfer member and the heat generation amount generated by the cooling element unit with respect to the heat transfer member are adjusted. It is possible to suppress power consumption caused by increasing input power more than necessary heat absorption and heat generation.

請求項15の発明によれば、ゼーベック効果により熱電冷却素子による吸熱部と発熱部との温度の差による起電力から電力を回収できる。   According to the fifteenth aspect of the present invention, electric power can be recovered from the electromotive force due to the temperature difference between the heat absorbing portion and the heat generating portion by the thermoelectric cooling element due to the Seebeck effect.

この発明に係る熱電冷却装置と発熱体とを模式的に表す側面図である。It is a side view which represents typically the thermoelectric cooling device and heat generating body which concern on this invention. この発明に係る熱電冷却装置を構成する第2冷却手段(冷却素子ユニット)を模式的に表す図である。It is a figure which represents typically the 2nd cooling means (cooling element unit) which comprises the thermoelectric cooling device which concerns on this invention. この発明に係る熱電冷却装置の主要部を模式的に表し、内部を上視する横断面図である。It is a cross-sectional view schematically showing the main part of the thermoelectric cooling device according to the present invention and viewing the inside. この発明に係る熱電冷却装置の周囲にフレームが取り付けられた状態を模式的に表す上面図である。It is a top view which represents typically the state by which the flame | frame was attached to the circumference | surroundings of the thermoelectric cooling device which concerns on this invention. この発明に係る熱電冷却装置の周囲にフレームが取り付けられた状態を模式的に表す正面図である。It is a front view showing typically the state where the frame was attached to the circumference of the thermoelectric cooling device concerning this invention. 熱電半導体素子のπ結合について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the pi coupling of a thermoelectric semiconductor element. 従来の熱電冷却モジュールを模式的に表す図である。It is a figure which represents the conventional thermoelectric cooling module typically.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1に示されるこの発明の熱電冷却装置(TEC)1は、発熱体2を冷却する装置である。この発熱体2は、パーソナルコンピュータなどのエレクトロニクス機器に設けられ、基板上に実装される中央演算処理装置(CPU)およびマイクロプロセッサ(MPU)等の高性能な半導体チップなどである。このような半導体チップなどである発熱体2は、近年、高速での演算、制御等の処理を行うために、集積度および動作周波数の速度がきわめて高くなり、そのため動作中にそのチップ自体が高温になり多量の熱を放出する。また、高温となることによる異常動作を防止するために、動作周波数には制限が設けられており、さらに高速に動作させるためには冷却が必要となる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A thermoelectric cooling device (TEC) 1 of the present invention shown in FIG. 1 is a device that cools a heating element 2. The heating element 2 is provided in an electronic device such as a personal computer, and is a high-performance semiconductor chip such as a central processing unit (CPU) and a microprocessor (MPU) mounted on a substrate. In recent years, the heating element 2 such as a semiconductor chip has an extremely high integration density and an operating frequency in order to perform processing such as calculation and control at a high speed. Therefore, the chip itself has a high temperature during operation. And releases a lot of heat. In order to prevent abnormal operation due to high temperature, the operating frequency is limited, and cooling is required to operate at higher speed.

この発熱体2を冷却するために、この発明の熱電冷却装置1は、図1ないし5に示される第1冷却手段3と第2冷却手段4と第3冷却手段5とフレーム6を有する。以下、熱伝達経路順に説明する。   In order to cool the heating element 2, the thermoelectric cooling device 1 of the present invention has a first cooling means 3, a second cooling means 4, a third cooling means 5 and a frame 6 shown in FIGS. Hereinafter, it demonstrates in order of a heat transfer path | route.

まず、第1冷却手段3について説明する。図1に示すように、第1冷却手段3は、L字型の部材7,8で構成されており、組み付けられたその上端部が発熱体2と熱伝達が可能な状態で接触している。この接触面には、熱抵抗を低くする目的で発熱体2と第1冷却手段3とが接触する面の平面度を上げるため、言い換えれば、発熱体2と第1冷却手段3とが接触する面の凹凸を埋めるためにサーマルグリスが塗布されている。また、第1冷却手段3を構成するL字型の部材7,8は、L字型のベーパチャンバもしくはヒートパイプまたは熱伝性が高く加工性のよい高純度の銅を中空もしくは中実にL字型に成型した部材から形成される第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とにより構成されている。   First, the first cooling means 3 will be described. As shown in FIG. 1, the 1st cooling means 3 is comprised by the L-shaped members 7 and 8, and the upper end part assembled | attached is in contact with the heat generating body 2 in the state in which heat transfer is possible. . In order to increase the flatness of the contact surface between the heating element 2 and the first cooling means 3 in order to reduce the thermal resistance, in other words, the heating element 2 and the first cooling means 3 are in contact with each other. Thermal grease is applied to fill the surface irregularities. The L-shaped members 7 and 8 constituting the first cooling means 3 are L-shaped vapor chambers or heat pipes, or high purity copper having high heat conductivity and good workability. The first heat transfer member 7 and the second heat transfer member 8 are formed from a member molded into a mold.

ベーパチャンバもしくはヒートパイプは、熱を潜熱の形で輸送する優れた熱輸送能力を持つ2相の熱輸送デバイスである。このベーパチャンバもしくはヒートパイプには、作用する液体である作動液が、密閉された容器の内部に封入されている。容器の一方の端部が熱せられると、作動液の蒸発が惹き起こされ、その蒸気は容器の冷たい他方の端部に移動して液体に戻る。液体に戻った作動液は、ウィックなどの毛管構造を介して、再び一方の端部に移動する。このベーパチャンバもしくはヒートパイプは、蒸発時の潜熱が大きいので、容器の一方の端部と他方の端部との非常に小さな温度差で非常に多くの熱量を輸送できる。なお、作動液は、適用される作動温度に基づいて、適切なものが選ばれる。例えば、高性能のパーソナルコンピュータなどに適用する場合、作動温度は通常50〜100℃であり、この作動範囲での作動液には水が最も適している。潜熱の形で熱を輸送することから、ベーパチャンバもしくはヒートパイプは、同じ寸法の無垢の銅などと比較して非常に熱抵抗が低い。また、ベーパチャンバは、熱の流れがヒートパイプの一次元的な流れと比較して2次元的になることにより、高い熱輸送能力と低い熱抵抗を持つ。さらに、ベーパチャンバは、同じ寸法のヒートパイプと比較して熱抵抗が低い。一方、ヒートパイプは、ベーパチャンバと比較して製造されたものを折り曲げたり、平板化して所定の形状にすることが可能である。   A vapor chamber or heat pipe is a two-phase heat transport device with excellent heat transport capability that transports heat in the form of latent heat. In this vapor chamber or heat pipe, a working fluid that is a working liquid is sealed in a sealed container. When one end of the container is heated, the working fluid evaporates and the vapor moves to the other cold end of the container and returns to the liquid. The working fluid that has returned to the liquid moves again to one end through a capillary structure such as a wick. Since this vapor chamber or heat pipe has a large latent heat during evaporation, a very large amount of heat can be transported with a very small temperature difference between one end and the other end of the container. Note that an appropriate hydraulic fluid is selected based on the applied operating temperature. For example, when applied to a high-performance personal computer or the like, the operating temperature is usually 50 to 100 ° C., and water is most suitable for the working fluid in this operating range. Since the heat is transported in the form of latent heat, the vapor chamber or heat pipe has a very low thermal resistance compared to solid copper or the like of the same size. Further, the vapor chamber has a high heat transport capability and a low thermal resistance because the heat flow becomes two-dimensional compared to the one-dimensional flow of the heat pipe. Furthermore, the vapor chamber has a lower thermal resistance compared to heat pipes of the same size. On the other hand, the heat pipe can be made into a predetermined shape by bending or flattening one manufactured in comparison with the vapor chamber.

また、銅は、加工が容易であり、他の金属よりも熱伝導性が良好であるため、後述する第2冷却手段4による冷却力により発熱体2の冷却が十分おこなえるような状況で、第1冷却手段3を構成する部材として利用できる。   Further, since copper is easy to process and has better thermal conductivity than other metals, in a situation where the heating element 2 can be sufficiently cooled by the cooling power of the second cooling means 4 described later, 1 The cooling means 3 can be used as a member.

第1冷却手段3は、L字型に曲げられて成形された上記に説明したベーパチャンバもしくはヒートパイプまたは銅を中空もしくは中実にL字型に成型した部材のいずれかである同じ形状の第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とを組み合わせることにより構成される。以下、第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とをベーパチャンバもしくはヒートパイプとして説明する。   The first cooling means 3 is a first chamber of the same shape which is either the above-described vapor chamber formed by being bent into an L shape, a heat pipe, or a member formed by hollow or solidly forming copper into an L shape. The heat transfer member 7 and the second heat transfer member 8 are combined. Hereinafter, the first heat transfer member 7 and the second heat transfer member 8 will be described as a vapor chamber or a heat pipe.

図1に示すように、この第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とが交互に複数並べられ、そのL字型の凹部同士が所定の隙間を設けて対向した状態で配置され、かつ、そのL字型の凹部の背面同士が所定の隙間を設けて対向した状態で配置される。つまり、複数ある第1の伝熱部材7における上面7aが、面一に隙間を詰めて揃られた状態で配置および結合される。この結合された複数の上面7aが、発熱体2から放熱された熱を吸収する第1冷却手段3における吸熱面3aを構成する。このように並べられて結合された複数ある各第1の伝熱部材7に対して、第1の伝熱部材7における内側面7bと外側面7cとの隙間に第2の伝熱部材8が、内側面7bと第2の伝熱部材8における内側面8aとが所定の隙間を設けて対向した状態で配置され、さらに外側面7cと第2の伝熱部材8における外側面8bとが所定の隙間を設けて対向した状態で配置される。また、第1の伝熱部材7における内上面7dと第2の伝熱部材8における上面8cとが所定の隙間を設けて対向した状態で配置され、さらに第1の伝熱部材7における底面7eと第2の伝熱部材8における内下面8dとが所定の隙間を設けて対向した状態で配置される。一方、複数ある第2の伝熱部材8における底面8eが、面一に隙間を詰めて揃られた状態で配置および結合される。この結合された複数の底面8eが、第3冷却手段5へと熱を放出する第1冷却手段3における放熱面3bを構成する。   As shown in FIG. 1, a plurality of the first heat transfer members 7 and the second heat transfer members 8 are alternately arranged, and the L-shaped concave portions are arranged in a state of facing each other with a predetermined gap. In addition, the back surfaces of the L-shaped recesses are arranged with a predetermined gap therebetween. In other words, the upper surfaces 7a of the plurality of first heat transfer members 7 are arranged and coupled in a state where the upper surfaces 7a are flush with each other and are aligned. The plurality of combined upper surfaces 7 a constitute the heat absorbing surface 3 a in the first cooling means 3 that absorbs the heat radiated from the heating element 2. For each of the plurality of first heat transfer members 7 arranged side by side in this manner, the second heat transfer member 8 is located in the gap between the inner side surface 7b and the outer side surface 7c of the first heat transfer member 7. The inner side surface 7b and the inner side surface 8a of the second heat transfer member 8 are arranged facing each other with a predetermined gap, and the outer side surface 7c and the outer side surface 8b of the second heat transfer member 8 are predetermined. It arrange | positions in the state which provided the clearance gap and opposed. Further, the inner upper surface 7d of the first heat transfer member 7 and the upper surface 8c of the second heat transfer member 8 are arranged to face each other with a predetermined gap, and further, the bottom surface 7e of the first heat transfer member 7 is arranged. And the inner and lower surfaces 8d of the second heat transfer member 8 are arranged facing each other with a predetermined gap. On the other hand, the bottom surfaces 8e of the plurality of second heat transfer members 8 are arranged and coupled in a state where they are flush with a gap. The plurality of combined bottom surfaces 8 e constitute a heat radiating surface 3 b in the first cooling means 3 that releases heat to the third cooling means 5.

このように複数の第1の伝熱部材7と複数の第2の伝熱部材8とが配置されることから、第1冷却手段3の内部には、層状の隙間が形成される。つまり、この第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とが、交互に複数並べられて、第1の伝熱部材7の内側面7bと第2の伝熱部材8の内側面8aとが所定の隙間を設けて対向した状態で配置され、かつ、第1の伝熱部材7の外側面7cと第2の伝熱部材8の外側面8bとが所定の隙間を設けて対向した状態で配置されることから、図1に示すような層状の隙間が第1冷却手段3の内部に形成される。また、このように配置された状態で複数の第1の伝熱部材7と複数の第2の伝熱部材8とが、図示しない支持部材や一般的な締結方法により固定される。なお、このような層状の隙間が形成できる構成であれば、この第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とは、同じ形状でなくても構わない。そして、この層状の隙間のそれぞれに第2冷却手段(TEC、冷却素子ユニット)4が設置される。言い換えると、この層状の隙間に冷却素子ユニット4が、交互に複数並べられた第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とを挟んで積層された構造となる。   Since the plurality of first heat transfer members 7 and the plurality of second heat transfer members 8 are thus arranged, a laminar gap is formed inside the first cooling means 3. That is, a plurality of the first heat transfer members 7 and the second heat transfer members 8 are alternately arranged, and the inner side surface 7b of the first heat transfer member 7 and the inner side surface of the second heat transfer member 8 are arranged. 8a is disposed in a state of being opposed to each other with a predetermined gap, and the outer surface 7c of the first heat transfer member 7 and the outer surface 8b of the second heat transfer member 8 are opposed to each other with a predetermined gap. Therefore, a laminar gap as shown in FIG. 1 is formed inside the first cooling means 3. In addition, the plurality of first heat transfer members 7 and the plurality of second heat transfer members 8 are fixed by a support member (not shown) or a general fastening method in such a state. Note that the first heat transfer member 7 and the second heat transfer member 8 do not have to have the same shape as long as such a layered gap can be formed. A second cooling means (TEC, cooling element unit) 4 is installed in each of the layered gaps. In other words, the cooling element units 4 are stacked in this layered gap with the plurality of alternately arranged first heat transfer members 7 and second heat transfer members 8 interposed therebetween.

図2に示すように、第2冷却手段(TEC、冷却素子ユニット)4は、高い耐熱性と絶縁性とをもつ有機高分子で、電子回路部品に広く使われるポリイミドシート9上に、複数のp型の熱電半導体素子10とn型の熱電半導体素子11とを交互に直列に配線された状態で配置することにより構成される。この熱電半導体素子10,11について説明すると、一例としてこれらは絶対熱電率の大きいセラミック複合材料を素材として形成されており、例えばp型の熱電半導体素子10としては、Bi2 Sb8 Te15 、Bi を添加したGe Te 、Ag Sb Te2 、Cr Si2 、MnSi1.73 などを使用することができる。またn型の熱電半導体素子11としてBi Te2 Se 、Pを添加したIn As 、Co Si などを採用することができる。 As shown in FIG. 2, the second cooling means (TEC, cooling element unit) 4 is an organic polymer having high heat resistance and insulating properties. The p-type thermoelectric semiconductor elements 10 and the n-type thermoelectric semiconductor elements 11 are arranged in a state where they are alternately wired in series. The thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 will be described. As an example, these thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 are made of a ceramic composite material having a high absolute thermoelectric constant. For example, the p-type thermoelectric semiconductor elements 10 include Bi 2 Sb 8 Te 15 and Bi. Ge Te, Ag Sb Te 2 , Cr Si 2 , MnSi 1.73 and the like to which is added can be used. As the n-type thermoelectric semiconductor element 11, Bi Te2 Se, In As to which P is added, Co Si, or the like can be employed.

この各熱電半導体素子10,11は、ポリイミドシート9上に配置および固定されやすくなり、かつ第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8との層状の隙間に設置された際に効率よく熱伝達できるようにその寸法が所定の大きさとなるように規定されている。なお、このような所定の寸法となるように、各熱電半導体素子10,11の製造方法では、先ず添加元素を含む出発材料を粉末化し、あるいは溶解混合して得たインゴットを粉砕して粉末化し、その後、バインダーを加えて造粒する。得られた粉粒体をふるい分けして、粒径を揃え、これを所定のダイスに入れて、冷間プレスして圧粉体を得る。つぎにその圧粉体を真空中で加熱し、バインダーを除去するための脱脂と焼結とを連続して行う。そして、大気中で加熱して熱処理を施し、所定の特性を与えて、さらに必要に応じてスライシングして所定の寸法の各熱電半導体素子10,11を得る。   The thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 are easily placed and fixed on the polyimide sheet 9 and are efficient when installed in the layered gap between the first heat transfer member 7 and the second heat transfer member 8. The size is defined to be a predetermined size so that heat can be transferred well. In addition, in the manufacturing method of each thermoelectric semiconductor element 10 and 11 so that it may become such a predetermined dimension, the starting material containing an additive element is first pulverized, or the ingot obtained by melt-mixing is pulverized and pulverized. Then, a binder is added and granulated. The obtained granular material is sieved, the particle diameter is made uniform, this is put into a predetermined die, and cold pressed to obtain a green compact. Next, the green compact is heated in vacuum, and degreasing and sintering for removing the binder are continuously performed. And it heats in air | atmosphere, heat-processes, gives a predetermined characteristic, and also slices as needed, and obtains each thermoelectric semiconductor element 10 and 11 of a predetermined dimension.

この各熱電半導体素子10,11は、電流が流れることにより素子の一方の面が吸熱(冷却)面10a,11aとなり、他方の面が放熱(発熱)面10b,11bとなる。このような作用が生じるp型の熱電半導体素子10とn型の熱電半導体素子11とを図示しない金属電極を介して電気的に直列にいわゆるπ形結合されたp−n接合対12に、電流Iを流すと、π形の一方で吸熱、他方で発熱が起こり、熱が一方から他方へ向かってポンピングされる。すなわち電子がp型からn型の方向に流れる金属電極とp型の熱電半導体素子10における吸熱面10aとの境界および電子がp型からn型の方向(電流はn型からp型の方向)に流れる金属電極とn型の熱電半導体素子11における吸熱面11aとのそれぞれの境界では、電子は低いエネルギー状態から高いエネルギー状態へ移行するので、周囲の結晶格子から振動エネルギーを吸収して、吸熱現象が起こる。逆に、電子がn型からp型の方向に流れる金属電極とp型の熱電半導体素子10における放熱面10bとの境界および電子がn型からp型の方向に流れる金属電極とn型の熱電半導体11における放熱面11bとの境界では、振動エネルギを吸収した電子は高いエネルギー状態から低いエネルギー状態に移行するので、余った振動エネルギを周囲の結晶格子に与えて、放熱現象が起こる。   In each of the thermoelectric semiconductor elements 10 and 11, when a current flows, one surface of the element becomes the heat absorption (cooling) surfaces 10a and 11a, and the other surface becomes the heat dissipation (heat generation) surfaces 10b and 11b. The p-type thermoelectric semiconductor element 10 and the n-type thermoelectric semiconductor element 11 in which such an action occurs are electrically connected to a pn junction pair 12 electrically connected in series via a metal electrode (not shown) to a pn junction pair 12. When I is flown, heat is generated on one side of the π-type and heat is generated on the other side, and the heat is pumped from one side to the other. That is, the boundary between the metal electrode through which electrons flow from the p-type to the n-type and the endothermic surface 10a of the p-type thermoelectric semiconductor element 10 and the direction of the electrons from the p-type to the n-type (current is from the n-type to the p-type) At each boundary between the metal electrode flowing through and the endothermic surface 11a of the n-type thermoelectric semiconductor element 11, electrons shift from a low energy state to a high energy state, so that vibration energy is absorbed from the surrounding crystal lattice to absorb heat. A phenomenon occurs. Conversely, the boundary between the metal electrode in which electrons flow from the n-type to p-type and the heat dissipation surface 10b of the p-type thermoelectric semiconductor element 10 and the metal electrode in which electrons flow from the n-type to p-type and the n-type thermoelectric At the boundary between the semiconductor 11 and the heat radiating surface 11b, electrons that have absorbed vibration energy shift from a high energy state to a low energy state, so that surplus vibration energy is applied to the surrounding crystal lattice and a heat dissipation phenomenon occurs.

このように一方が吸熱側となり、他方が放熱側となって、ペルチェ効果による作用が得られるp−n接合対12が、複数並べられて、電気的に直列にπ形結合されて連結されてポリイミドシート9上に配置される。また、複数対のp型の熱電半導体素子10とn型の熱電半導体素子11とは、ポリイミドシート9上に二次元方向に格子状に配列されて形成される。さらに、ポリイミドシート9上の複数対のp型の熱電半導体素子10とn型の熱電半導体素子11とは、前述の第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とから形成される層状の隙間、具体的には第1の伝熱部材7の内側面7bと第2の伝熱部材8の内側面8aとの相対する面同士および第1の伝熱部材8の外側面8bと第2の伝熱部材7の外側面7cとの相対する面同士の寸法に適合するように配置されて、統一のある纏まり(集合)を成している。このように纏まって配置されたp型の熱電半導体素子10とn型の熱電半導体素子11とが設けられた領域がポリイミドシート9上に複数設けられている。そして、このp型の熱電半導体素子10とn型の熱電半導体素子11とが設けられた領域ごとに、p型の熱電半導体素子10とn型の熱電半導体素子11とが直列に結線された一方の端部と他方の端部とに導線13が設けられている。   Thus, one side becomes the heat absorption side and the other side becomes the heat dissipation side, and a plurality of pn junction pairs 12 that can obtain the effect of the Peltier effect are arranged and electrically connected in series by π-type coupling. It is arranged on the polyimide sheet 9. A plurality of pairs of p-type thermoelectric semiconductor elements 10 and n-type thermoelectric semiconductor elements 11 are formed on the polyimide sheet 9 and arranged in a two-dimensional lattice pattern. Further, a plurality of pairs of p-type thermoelectric semiconductor elements 10 and n-type thermoelectric semiconductor elements 11 on the polyimide sheet 9 are formed from the first heat transfer member 7 and the second heat transfer member 8 described above. Layered gaps, specifically, the opposing surfaces of the inner surface 7b of the first heat transfer member 7 and the inner surface 8a of the second heat transfer member 8 and the outer surface 8b of the first heat transfer member 8 It arrange | positions so that it may match the dimension of the surfaces which oppose the outer surface 7c of the 2nd heat-transfer member 7, and has comprised the unification (aggregate | aggregation). A plurality of regions in which the p-type thermoelectric semiconductor elements 10 and the n-type thermoelectric semiconductor elements 11 arranged in this way are provided on the polyimide sheet 9. In each region where the p-type thermoelectric semiconductor element 10 and the n-type thermoelectric semiconductor element 11 are provided, the p-type thermoelectric semiconductor element 10 and the n-type thermoelectric semiconductor element 11 are connected in series. Conductive wires 13 are provided at one end and the other end.

このように構成された冷却素子ユニット(第2冷却手段)4は、その一方の面が一様に吸熱面4aとなり、他方の面が一様に放熱面4bとなる。そして、図1または図3に示すように、この吸熱面4aが第1の伝熱部材7の放熱面である内側面7bおよび外側面7cに熱伝達可能に対向させて配置されて取り付けられる。一方、冷却素子ユニット4の放熱面4bは、第2の伝熱部材8の吸熱面である内側面8aおよび外側面8bに熱伝達可能に対向させて配置されて取り付けられる。言い換えると、第1の伝熱部材7の内側面7bと冷却素子ユニット4の吸熱面4aとが対向して熱伝達可能に取り付けられ、かつ冷却素子ユニット4の放熱面4bと第2の伝熱部材8の内側面8aとが、対向して熱伝達可能に取り付けられて、この内側面7bと内側面8aとの隙間に冷却素子ユニット4が挟まれた(介装された)構成となる。また、第2の伝熱部材8の外側面8bと冷却素子ユニット4の放熱面4bとが対向して熱伝達可能に取り付けられ、かつ冷却素子ユニット4の吸熱面4aと第1の伝熱部材7の外側面7cとが、対向して熱伝達可能に取り付けられて、この外側面8bと外側面7cとの隙間に冷却素子ユニット4が挟まれた(介装された)構成となる。このように複数設けられた第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とが構成する隙間に、層状に冷却素子ユニット4が挟まれた(介装された)構成となる。   The cooling element unit (second cooling means) 4 configured in this way has one surface uniformly serving as a heat absorbing surface 4a and the other surface uniformly serving as a heat radiating surface 4b. As shown in FIG. 1 or FIG. 3, the heat absorbing surface 4 a is disposed and attached so as to face the inner side surface 7 b and the outer side surface 7 c, which are heat radiating surfaces of the first heat transfer member 7, so as to be able to transfer heat. On the other hand, the heat radiating surface 4b of the cooling element unit 4 is disposed and attached so as to face the inner side surface 8a and the outer side surface 8b which are heat absorbing surfaces of the second heat transfer member 8 so as to be able to transfer heat. In other words, the inner side surface 7b of the first heat transfer member 7 and the heat absorption surface 4a of the cooling element unit 4 are mounted so as to be able to transfer heat, and the heat radiation surface 4b of the cooling element unit 4 and the second heat transfer surface are mounted. The inner surface 8a of the member 8 is attached so as to be capable of transferring heat, and the cooling element unit 4 is sandwiched (interposed) in a gap between the inner surface 7b and the inner surface 8a. The outer surface 8b of the second heat transfer member 8 and the heat radiating surface 4b of the cooling element unit 4 are opposed to each other so as to be able to transfer heat, and the heat absorption surface 4a of the cooling element unit 4 and the first heat transfer member 7 is attached to the outer surface 7c so as to be capable of transferring heat, and the cooling element unit 4 is sandwiched (interposed) between the outer surface 8b and the outer surface 7c. In this way, the cooling element unit 4 is sandwiched (interposed) in a gap formed by the plurality of first heat transfer members 7 and second heat transfer members 8 that are provided.

この冷却素子ユニット4が、複数の第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とが構成する隙間に層状に設けられる際、冷却素子ユニット4の熱電半導体素子10,11と伝熱部材7,8とが接触する境界は、電気的に絶縁性を有し、かつ熱的には伝導性となるように構成される。そのため、例えば、p型の熱電半導体素子10とn型の熱電半導体素子11とのポリイミドシート9上での設置状態は、p型の熱電半導体素子10とn型の熱電半導体素子11との吸熱面10a,11aおよび放熱面10b,11bがむき出しの状態もしくはセラミックでコーティングされた状態もしくはサーマルグリスが塗布された状態のうちの少なくともいずれかの状態とされる。   When the cooling element unit 4 is provided in a layered manner in a gap formed by the plurality of first heat transfer members 7 and the second heat transfer members 8, the thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 of the cooling element unit 4 and the heat transfer The boundary where the members 7 and 8 are in contact is configured to be electrically insulative and thermally conductive. Therefore, for example, the installation state of the p-type thermoelectric semiconductor element 10 and the n-type thermoelectric semiconductor element 11 on the polyimide sheet 9 is the endothermic surface of the p-type thermoelectric semiconductor element 10 and the n-type thermoelectric semiconductor element 11. 10a, 11a and the heat radiating surfaces 10b, 11b are in an exposed state, a state coated with ceramic, or a state in which thermal grease is applied.

また、シート状の冷却素子ユニット4が複数設けられた第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とが構成する隙間に配置される際、この層状の隙間に対して、第1の伝熱部材7の内側面7bと第2の伝熱部材8の内側面8aとの相対する面同士もしくは第1の伝熱部材8の外側面8bと第2の伝熱部材7の外側面7cとの相対する面同士に適合させて、一枚のシート状の冷却素子ユニット4を折り曲げて配置することが可能である。また、複数に分割されたシート状の冷却素子ユニット4を、第1の伝熱部材7の内側面7bと第2の伝熱部材8の内側面8aとの相対する面同士もしくは第1の伝熱部材8の外側面8bと第2の伝熱部材7の外側面7cとの相対する面同士に適合させて、各層ごとに配置する構成であってもよい。   Moreover, when it arrange | positions in the clearance gap which the 1st heat-transfer member 7 and the 2nd heat-transfer member 8 in which the sheet-like cooling element unit 4 was provided in multiple numbers, it is 1st with respect to this layered gap | interval. The opposing surfaces of the inner surface 7b of the heat transfer member 7 and the inner surface 8a of the second heat transfer member 8 or the outer surface 8b of the first heat transfer member 8 and the outer surface of the second heat transfer member 7 It is possible to arrange the sheet-like cooling element unit 4 in a folded manner so as to be adapted to the faces facing each other 7c. In addition, the sheet-like cooling element unit 4 divided into a plurality of parts is configured such that the opposing surfaces of the inner side surface 7b of the first heat transfer member 7 and the inner side surface 8a of the second heat transfer member 8 face each other or the first transfer surface. A configuration in which the outer surface 8b of the heat member 8 and the outer surface 7c of the second heat transfer member 7 are opposed to each other may be arranged for each layer.

このように第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とが構成する隙間にそれぞれ配置された冷却素子ユニット4は、ポリイミドシート9上に纏まって配置されたp型の熱電半導体素子10とn型の熱電半導体素子11とが設けられた領域同士を結線するために、その領域同士を結線するために設けられた導線13を介して、隣り合う層間に配置された冷却素子ユニット4をコネクタ14により接続する。また、図1に示すように、第1冷却手段3の左右両側には、第1の伝熱部材7の底面7eと第2の伝熱部材8の内下面8dとの隙間および第1の伝熱部材7の内上面7dと第2の伝熱部材8の上面8cとの隙間が設けられている。このように第1冷却手段3の左右両側には、開放された部分が設けられている。この開放された部分からすべてが直列に結線された冷却素子ユニット4の一方端のp型の熱電半導体素子10に接続されている導線13が、図示しない電源装置に接続され、また冷却素子ユニット4の他方端のn型の熱電半導体素子11に接続されている導線13が、図示しない電源装置に接続される。この電源装置は、図示しない制御装置および/またはセンサなどにより第2冷却手段(冷却素子ユニット)4による冷却状態を自動もしくは手動で調整する機能を有する。   As described above, the cooling element units 4 arranged in the gaps formed by the first heat transfer member 7 and the second heat transfer member 8 are p-type thermoelectric semiconductor elements arranged together on the polyimide sheet 9. In order to connect the regions provided with 10 and the n-type thermoelectric semiconductor element 11, the cooling element unit 4 disposed between adjacent layers via a conductive wire 13 provided to connect the regions. Are connected by a connector 14. Further, as shown in FIG. 1, on the left and right sides of the first cooling means 3, the gap between the bottom surface 7 e of the first heat transfer member 7 and the inner lower surface 8 d of the second heat transfer member 8 and the first heat transfer. A gap is provided between the inner upper surface 7 d of the heat member 7 and the upper surface 8 c of the second heat transfer member 8. As described above, the left and right sides of the first cooling means 3 are provided with open portions. A conducting wire 13 connected to the p-type thermoelectric semiconductor element 10 at one end of the cooling element unit 4 all connected in series from the opened portion is connected to a power supply device (not shown), and the cooling element unit 4 The conducting wire 13 connected to the n-type thermoelectric semiconductor element 11 at the other end is connected to a power supply device (not shown). This power supply device has a function of automatically or manually adjusting the cooling state by the second cooling means (cooling element unit) 4 by a control device and / or a sensor (not shown).

また、図1に示すように、この発明の熱電冷却装置1には、第1冷却手段3における放熱面3bに対向して熱伝達可能に接触させた第3冷却手段(放熱部材)5が設けれらている。この接触面には、熱抵抗を低くする目的で第1冷却手段3における放熱面3bと第3冷却手段5とが接触する面の平面度を上げるため、言い換えれば、発熱体2と第1冷却手段3とが接触する面の凹凸を埋めるためにサーマルグリスが塗布されている。この第3冷却手段5は、複数のフィン15が設けられたアルミニウムなどを成形したヒートシンク5である。複数のフィン15は間隔を開けて多数設けられている。これにより、その表面積は、層状に設けられた複数のフィン15により大きくされている。なお、このヒートシンク5には、図示しないファンなどの送風装置を設けることにより、さらに放熱力を高める構成としてもよい。また、第2冷却手段4による冷却力により発熱体2の冷却が十分おこなえるような状況では、静粛性の観点から図示しないファンなどの送風装置を使わない構成であってよい。   Further, as shown in FIG. 1, the thermoelectric cooling device 1 of the present invention is provided with third cooling means (heat radiating member) 5 which is opposed to the heat radiating surface 3b of the first cooling means 3 so as to be able to transfer heat. They are. In order to reduce the thermal resistance, the contact surface has a flatness of the surface where the heat radiating surface 3b of the first cooling means 3 and the third cooling means 5 are in contact with each other, in other words, the heating element 2 and the first cooling means. Thermal grease is applied to fill the irregularities on the surface that contacts the means 3. The third cooling means 5 is a heat sink 5 formed of aluminum or the like provided with a plurality of fins 15. A plurality of fins 15 are provided at intervals. Thereby, the surface area is enlarged by the several fin 15 provided in the layer form. In addition, it is good also as a structure which raises heat dissipation power to this heat sink 5 by providing air blowers, such as a fan which is not shown in figure. Further, in a situation where the heating element 2 can be sufficiently cooled by the cooling power of the second cooling means 4, it may be configured not to use a blower such as a fan (not shown) from the viewpoint of quietness.

さらに、冷却素子ユニット4が層状に収容され、複数の第1の伝熱部材7と複数の第2の伝熱部材8とが組み付けられた第1冷却手段3の外周には、図4および図5に示すフレーム6が設けられる。このフレーム6は第1冷却手段3の側面の周囲を覆い、熱伝達のために発熱体2が第1冷却手段3と接触する面および第1冷却手段3が第3冷却手段5と接触する面が開放された状態になるように成形されている。なお、このフレーム6の材質については、電気的には絶縁性を有する材質であってよい。   Further, the cooling element unit 4 is accommodated in a layered manner, and the outer periphery of the first cooling means 3 in which the plurality of first heat transfer members 7 and the plurality of second heat transfer members 8 are assembled is shown in FIGS. A frame 6 shown in FIG. The frame 6 covers the periphery of the side surface of the first cooling means 3, the surface where the heating element 2 contacts the first cooling means 3 and the surface where the first cooling means 3 contacts the third cooling means 5 for heat transfer. Is shaped to be open. Note that the material of the frame 6 may be an electrically insulating material.

つぎに、本発明の他の実施の形態を図面を参照して説明する。この他の実施の形態における熱電冷却装置1は、図1から図3に示すように上述した実施の形態における第2冷却手段(冷却素子ユニット)4と同様の構成である第1発電手段(TEG)17を有する。また、その他の構成についてもほぼ同一であるため、同一の構成について説明を省略する。この第1発電手段17においては、冷却素子ユニット4をThermo Electric Generator(TEG)として利用する。つまり、この第1発電手段17は、ポリイミドシート9上に複数設けられたp型の熱電半導体素子10とn型の熱電半導体素子11とにより冷却素子ユニット4と同様に構成される。また、この第1発電手段17の構成および熱電冷却装置1における配置は、第2冷却手段4と同様であり、その吸熱面4aと放熱面4bと同様に吸熱面17aと発熱面17bとを有している。そして、その直列にπ結合された第1発電手段17(冷却素子ユニット4)の両端部の導線13が図示しない蓄電装置などに接続されている。なお、p型の熱電半導体素子10とn型の熱電半導体素子11とは実施の形態とは用途が違うため、異なった構成の素子を用いてもよい。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 to 3, the thermoelectric cooling device 1 in this other embodiment has a first power generation means (TEG) having the same configuration as the second cooling means (cooling element unit) 4 in the above-described embodiment. ) 17. Further, since the other configurations are almost the same, the description of the same configuration is omitted. In the first power generation means 17, the cooling element unit 4 is used as a Thermo Electric Generator (TEG). That is, the first power generation means 17 is configured in the same manner as the cooling element unit 4 by a plurality of p-type thermoelectric semiconductor elements 10 and n-type thermoelectric semiconductor elements 11 provided on the polyimide sheet 9. Further, the configuration of the first power generation means 17 and the arrangement in the thermoelectric cooling device 1 are the same as those of the second cooling means 4, and the heat absorption surface 17a and the heat generation surface 17b are provided in the same manner as the heat absorption surface 4a and the heat dissipation surface 4b. is doing. And the conducting wire 13 of the both ends of the 1st electric power generation means 17 (cooling element unit 4) couple | bonded pi in series is connected to the electrical storage apparatus etc. which are not shown in figure. Since the p-type thermoelectric semiconductor element 10 and the n-type thermoelectric semiconductor element 11 have different uses from the embodiment, elements having different configurations may be used.

以下、本発明の実施の形態における熱電冷却装置1の動作について説明する。図1の第1冷却手段3の吸熱面3aに接触して配置された発熱体2は、中央演算処理装置(CPU)およびマイクロプロセッサ(MPU)等の高性能な半導体チップなどであり、高速に動作するためその表面が高温になる。高温となった発熱体2から放出される熱は、発熱体2と第1冷却手段3との接触面に塗布されたサーマルグリスを介して熱伝達可能に発熱体2と接触している第1冷却手段3における吸熱面3aから吸収される。第1冷却手段3が吸熱することにより、発熱体2が冷却される。   Hereinafter, the operation of the thermoelectric cooling device 1 in the embodiment of the present invention will be described. The heating element 2 disposed in contact with the heat absorbing surface 3a of the first cooling means 3 in FIG. 1 is a high-performance semiconductor chip such as a central processing unit (CPU) and a microprocessor (MPU). The surface becomes hot to operate. The heat released from the heating element 2 that has reached a high temperature is in contact with the heating element 2 so that heat can be transferred via thermal grease applied to the contact surface between the heating element 2 and the first cooling means 3. It is absorbed from the endothermic surface 3a of the cooling means 3. The heat generating body 2 is cooled by the first cooling means 3 absorbing heat.

発熱体2と接触して位置する第1冷却手段3における吸熱面3aすなわち複数の第1の伝熱部材7の上面7aに吸収された熱は、ベーパチャンバもしくはヒートパイプである第1の伝熱部材7の上面7a側で、内部の液体(作動液)の蒸発を惹き起こす。その蒸気は、エネルギ状態の低い第1の伝熱部材7における底面7e側に移動する。第1の伝熱部材7の底面7e側に移動した蒸気は、第1の伝熱部材7の内側面7bと外側面7cとを介して、図示しない電源装置によりその両端部の導線13に電圧が印加された冷却素子ユニット4における第1の伝熱部材7の内側面7bと外側面7cとに対向したそれぞれの吸熱面4aにより冷却される。その冷却された蒸気は、液体に戻り、ウィックなどの毛細管力により再度、第1の伝熱部材7の上面7a側に戻る。なお、この第1の伝熱部材7が銅を中空もしくは中実にL字型に成型した部材である場合には、通常の金属の熱伝導と同様に熱が伝導される。この場合、第1の伝熱部材7が、一様に高温となろうとし、そのため、第1の伝熱部材7における他方の端部も高温となる。また、冷却の際、図示しない電源装置に設けられた制御装置および/またはセンサにより発熱体2が適切に冷却されるように自動もしくは手動にて調整される。   The heat absorbed by the heat absorbing surface 3a of the first cooling means 3 positioned in contact with the heating element 2, that is, the upper surfaces 7a of the plurality of first heat transfer members 7, is the first heat transfer that is a vapor chamber or a heat pipe. On the upper surface 7a side of the member 7, the internal liquid (working fluid) evaporates. The steam moves to the bottom surface 7e side of the first heat transfer member 7 having a low energy state. The steam that has moved to the bottom surface 7e side of the first heat transfer member 7 is subjected to a voltage across the inner surface 7b and the outer surface 7c of the first heat transfer member 7 by the power supply device (not shown) to the conductors 13 at both ends thereof. The cooling element unit 4 to which is applied is cooled by the respective heat absorbing surfaces 4a facing the inner surface 7b and the outer surface 7c of the first heat transfer member 7. The cooled vapor returns to the liquid and returns to the upper surface 7a side of the first heat transfer member 7 again by a capillary force such as a wick. Note that when the first heat transfer member 7 is a member formed by hollow or solid L-shaped copper, heat is conducted in the same manner as normal metal heat conduction. In this case, the 1st heat-transfer member 7 tends to become high temperature uniformly, Therefore, the other edge part in the 1st heat-transfer member 7 also becomes high temperature. Further, at the time of cooling, adjustment is performed automatically or manually so that the heating element 2 is appropriately cooled by a control device and / or a sensor provided in a power supply device (not shown).

一方、第1の伝熱部材7の放熱面である内側面7bから放出された熱は、接触面に塗布されたサーマルグリス等を介して、第1の伝熱部材7の内側面7bに対向して接触する冷却素子ユニット4の吸熱面4aにより吸収され、また、第1の伝熱部材7の放熱面である外側面7cから放出された熱は、接触面に塗布されたサーマルグリス等を介して、第1の伝熱部材7の外側面7cに対向した別の冷却素子ユニット4の吸熱面4aにより吸収される。内側面7bから冷却素子ユニット4の吸熱面4aにより吸収された熱は、ペルチェ効果により、その冷却素子ユニット4の放熱面4b側に輸送される。外側面7cから別の冷却素子ユニット4の吸熱面4aにより吸収された熱は、ペルチェ効果により、別の冷却素子ユニット4の放熱面4b側に輸送される。   On the other hand, the heat released from the inner side surface 7b which is the heat radiating surface of the first heat transfer member 7 is opposed to the inner side surface 7b of the first heat transfer member 7 through thermal grease or the like applied to the contact surface. The heat absorbed by the heat-absorbing surface 4a of the cooling element unit 4 that is in contact with the heat-radiating surface and released from the outer surface 7c, which is the heat-dissipating surface of the first heat-transfer member 7, is absorbed by the thermal grease applied to the contact surface. Then, it is absorbed by the heat absorbing surface 4a of the other cooling element unit 4 facing the outer surface 7c of the first heat transfer member 7. The heat absorbed by the heat absorbing surface 4a of the cooling element unit 4 from the inner side surface 7b is transported to the heat radiating surface 4b side of the cooling element unit 4 by the Peltier effect. The heat absorbed by the heat absorbing surface 4a of the other cooling element unit 4 from the outer side surface 7c is transported to the heat radiating surface 4b side of the other cooling element unit 4 by the Peltier effect.

冷却素子ユニット4の放熱面4b側に輸送された熱と別の冷却素子ユニット4の放熱面4b側から放出された熱とは、接触面に塗布されたサーマルグリス等を介して、同一の第2の伝熱部材8の内側面8aと外側面8bとに放出される。第2の伝熱部材8の内側面8aと外側面8bとに吸収された熱は、第2の伝熱部材8における上面8c側の作動液の蒸発を惹き起こす。その蒸気は、エネルギ状態の低い第2の伝熱部材8における底面8e側に移動する。第2の伝熱部材8の底面8e側に移動した蒸気は、複数の第2の伝熱部材8の底面8eすなわち第1冷却手段3における放熱面3bにサーマルグリス等を介して熱伝達可能に接触された第3冷却手段(ヒートシンク)5により冷却される。このヒートシンク5に伝達された熱は複数のフィン15によって、発熱体2に熱による影響を与えない状態で大気中などに放出される。さらに、第3冷却手段5にファンを取り付けた場合には、フィン15による熱がファンに送風されてさらに効率よく放熱される。   The heat transported to the heat radiating surface 4b side of the cooling element unit 4 and the heat released from the heat radiating surface 4b side of another cooling element unit 4 are the same through the thermal grease applied to the contact surface. The heat transfer member 8 is discharged to the inner surface 8a and the outer surface 8b. The heat absorbed by the inner side surface 8a and the outer side surface 8b of the second heat transfer member 8 causes the working fluid on the upper surface 8c side of the second heat transfer member 8 to evaporate. The steam moves to the bottom surface 8e side of the second heat transfer member 8 having a low energy state. The steam that has moved to the bottom surface 8e side of the second heat transfer member 8 can transfer heat to the bottom surfaces 8e of the plurality of second heat transfer members 8, that is, the heat radiation surface 3b of the first cooling means 3 via thermal grease or the like. It cools by the 3rd cooling means (heat sink) 5 which contacted. The heat transmitted to the heat sink 5 is released into the atmosphere or the like by the plurality of fins 15 without affecting the heating element 2 by heat. Furthermore, when a fan is attached to the 3rd cooling means 5, the heat | fever by the fin 15 is ventilated to a fan, and it thermally radiates still more efficiently.

つぎに、本発明の他の実施の形態における熱電冷却装置1の動作について説明する。第1発電手段17は、ゼーベック効果を利用したものであり、発熱体2で発熱した熱は、実施の形態と同様に、第1の伝熱部材7における内側面7bに輸送される。第1の伝熱部材7の内側面7bに輸送された熱は、サーマルグリスを介してポリイミドシート9上の各熱電半導体素子10,11の吸熱(冷却)面10a,11aにより吸収される。各熱電半導体素子10,11の吸熱面10a,11aに吸収された熱は、直列にπ結合された各熱電半導体素子10,11のゼーベック効果により、発電電力に変換される。この熱を発電電力に変換する作用は、ポリイミドシート9上の各熱電半導体素子10の吸熱面10a,11aが高温となり、それにより、各熱電半導体素子11の放熱(発熱)面10b,11bが相対的に低温となることで、その温度差による吸熱面10a,11aと放熱面10b,11bとのエネルギ状態の違いから各熱電半導体素子10,11に起電力が発生することによる。そして、導線13を介して図示しないバッテリなどに蓄電されるか、もしくは、発電電力として利用される。   Next, the operation of the thermoelectric cooling device 1 according to another embodiment of the present invention will be described. The first power generation means 17 utilizes the Seebeck effect, and the heat generated by the heating element 2 is transported to the inner side surface 7b of the first heat transfer member 7 as in the embodiment. The heat transported to the inner side surface 7b of the first heat transfer member 7 is absorbed by the heat absorption (cooling) surfaces 10a and 11a of the thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 on the polyimide sheet 9 through the thermal grease. The heat absorbed by the heat absorbing surfaces 10a and 11a of the thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 is converted into generated power by the Seebeck effect of the thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 that are π-coupled in series. The action of converting this heat into generated power is such that the endothermic surfaces 10a and 11a of each thermoelectric semiconductor element 10 on the polyimide sheet 9 become high temperature, whereby the heat radiation (heat generation) surfaces 10b and 11b of each thermoelectric semiconductor element 11 are relative to each other. This is because the electromotive force is generated in each of the thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 due to the difference in energy state between the heat absorbing surfaces 10a and 11a and the heat radiating surfaces 10b and 11b due to the temperature difference. Then, it is stored in a battery or the like (not shown) via the conductive wire 13 or used as generated power.

一方、ポリイミドシート9上の各熱電半導体素子10,11の発熱面10b,11bへと輸送された熱が、第2の伝熱部材8の内側面8aおよび外側面8bに吸収される。第2の伝熱部材8の内側面8aおよび外側面8bから第3冷却手段5により放熱されるまでの熱の伝達経路については本発明の実施の形態と同様である。なお、この他の実施の形態における熱電冷却装置1の動作つまり、冷却素子ユニット4を発電素子として使用する動作は、実施の形態における冷却要求が低い場合もしくは熱電冷却の必要のない構成もしくは発熱体2の発熱が熱電冷却の必要のない状況である場合に実施の形態において実行されうる。   On the other hand, the heat transported to the heat generating surfaces 10 b and 11 b of the thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 on the polyimide sheet 9 is absorbed by the inner side surface 8 a and the outer side surface 8 b of the second heat transfer member 8. The heat transfer path from the inner side surface 8a and the outer side surface 8b of the second heat transfer member 8 to the heat radiation by the third cooling means 5 is the same as that of the embodiment of the present invention. Note that the operation of the thermoelectric cooling device 1 in this other embodiment, that is, the operation of using the cooling element unit 4 as a power generation element is the configuration or heating element in which the cooling requirement in the embodiment is low or no thermoelectric cooling is required. It can be executed in the embodiment when the heat generation of 2 is a situation where thermoelectric cooling is not necessary.

以上のように構成される熱電冷却装置1によれば、まず、第1冷却手段3では、発熱体2からの熱はサーマルグリスを介して第1冷却手段3の吸熱面3aに吸収されるため、熱抵抗を低く第1冷却手段3に熱を伝達できる。また、第1冷却手段3が熱抵抗の低いベーパチャンバもしくはヒートパイプで構成されていることによって、熱抵抗を低く第2冷却手段4に熱を輸送できる。また、第1冷却手段3が熱抵抗の低いベーパチャンバもしくはヒートパイプで構成されていることによって、熱を潜熱の形で輸送して伝達するため、熱抵抗が低く効率のよい熱輸送を行えると同時に発熱体2の近傍が限られた冷却スペースであっても、効率よく冷却できる。また、第1冷却手段3が設けられたことにより、直接に発熱体からの熱を第2冷却手段4すなわち第1発電手段17の熱電半導体素子10,11で吸収しないので、熱膨張や熱応力による熱電半導体素子10,11の破損等が発生しない。また、第1冷却手段3における第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とが、L字型の部材であることから、それを複数並べて容易に冷却素子ユニット4を層状に配置するための隙間を層状に形成することができ、製造性が向上する。さらに、第2冷却手段4への熱伝達は、サーマルグリスを介して行われるため、第1冷却手段3から第2冷却手段4への熱伝達が効率よく行える。   According to the thermoelectric cooling device 1 configured as described above, first, in the first cooling means 3, the heat from the heating element 2 is absorbed by the heat absorbing surface 3 a of the first cooling means 3 through the thermal grease. Heat can be transferred to the first cooling means 3 with low thermal resistance. Further, since the first cooling means 3 is composed of a vapor chamber or a heat pipe having a low thermal resistance, heat can be transported to the second cooling means 4 with a low thermal resistance. Further, since the first cooling means 3 is composed of a vapor chamber or a heat pipe having a low thermal resistance, heat is transported and transmitted in the form of latent heat, so that efficient heat transport can be performed with low thermal resistance. At the same time, even if the vicinity of the heating element 2 is a limited cooling space, it can be efficiently cooled. Further, since the first cooling means 3 is provided, the heat from the heating element is not directly absorbed by the second cooling means 4, that is, the thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 of the first power generation means 17. The thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 are not damaged by the above. Moreover, since the 1st heat-transfer member 7 and the 2nd heat-transfer member 8 in the 1st cooling means 3 are L-shaped members, it arranges two or more and arranges the cooling element unit 4 in layers easily The gap for this purpose can be formed in layers, and the productivity is improved. Furthermore, since heat transfer to the second cooling means 4 is performed via thermal grease, heat transfer from the first cooling means 3 to the second cooling means 4 can be performed efficiently.

つぎに、第2冷却手段4では、冷却素子ユニット4がポリイミドシート9上に複数設けられたp型の熱電半導体素子10とn型の熱電半導体素子11とが交互に格子状に配置され、交互に電気的直列に結線されてπ結合されているため、導線13およびコネクタ14を接続するのみで、すべての熱電半導体素子10,11が直列π結合で結線できる。また、冷却素子ユニット4がポリイミドシート9上にp型の熱電半導体素子10とn型の熱電半導体素子11とが電気的に直列に配置されて、さらに一方の面が吸熱面4aとなり、他方の面が放熱面4bとなるように予め構成されることから、このように構成された冷却素子ユニット4を第1冷却手段3の内部に構成された層状の隙間にそれぞれ配置すればよいので、生産性が向上する。   Next, in the second cooling means 4, p-type thermoelectric semiconductor elements 10 and n-type thermoelectric semiconductor elements 11 in which a plurality of cooling element units 4 are provided on the polyimide sheet 9 are alternately arranged in a lattice shape, and alternately Therefore, all the thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 can be connected by series π coupling simply by connecting the conducting wire 13 and the connector 14. In addition, the cooling element unit 4 includes a p-type thermoelectric semiconductor element 10 and an n-type thermoelectric semiconductor element 11 arranged in series on the polyimide sheet 9, and one surface becomes a heat absorbing surface 4 a, Since the surface is preliminarily configured to be the heat radiating surface 4b, the cooling element unit 4 configured in this way may be disposed in the laminar gap formed inside the first cooling means 3, respectively. Improves.

この熱電冷却装置1によれば、第1冷却手段3における第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とが、上記のように複数の層状の隙間を構成し、その層状の隙間に複数の冷却素子ユニット4を熱伝達可能に配置して積層させることにより、設置できる熱電半導体素子10,11の数が増えて、冷却素子ユニット4の吸熱面(冷却面)4aの面積が大きくなることから、第2冷却手段4での冷却効果もしくは第1発電手段17の発電効果が向上される。また、第2冷却手段4による冷却は制御装置により、熱電半導体素子10,11に印加する電圧が調整できることから、要求される吸熱(冷却)および放熱(発熱)能力以上に入力電力を上げることによる電圧の消費が抑制できる。   According to this thermoelectric cooling device 1, the first heat transfer member 7 and the second heat transfer member 8 in the first cooling means 3 constitute a plurality of layered gaps as described above, and the layered gaps. By arranging and laminating a plurality of cooling element units 4 so as to be capable of transferring heat, the number of thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 that can be installed increases, and the area of the heat absorption surface (cooling surface) 4a of the cooling element unit 4 increases. As a result, the cooling effect of the second cooling means 4 or the power generation effect of the first power generation means 17 is improved. In addition, since the voltage applied to the thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 can be adjusted by the control device, the second cooling means 4 is cooled by increasing the input power beyond the required heat absorption (cooling) and heat dissipation (heat generation) capabilities. Voltage consumption can be suppressed.

そして、第1冷却手段3の第2の伝熱部材8から第3冷却手段5への熱の伝達がサーマルグリスを介して行われることから、熱を効率よく伝達できる。また、複数のフィン15などにより構成される第3冷却手段5が設けられていることから、発熱体2から吸収した熱を、発熱体2に熱の影響を与えない大気中などの発熱体2から離れた場所に熱を放出することができる。さらに、第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とにより構成された第1冷却手段3の周囲にフレーム6が設けられたことから、装置全体の強度を増して保持することができる。   And since heat is transmitted from the second heat transfer member 8 of the first cooling means 3 to the third cooling means 5 through the thermal grease, heat can be transmitted efficiently. Further, since the third cooling means 5 constituted by a plurality of fins 15 and the like is provided, the heat generating element 2 in the atmosphere or the like that does not affect the heat generating element 2 with the heat absorbed from the heat generating element 2. Heat can be released away from Further, since the frame 6 is provided around the first cooling means 3 constituted by the first heat transfer member 7 and the second heat transfer member 8, it is possible to increase the strength of the entire apparatus and hold it. it can.

なお、この熱電冷却装置1は、上記構成では第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8との二つの伝熱部材7,8を有する構成を示したが、例えば、第2の伝熱部材8を省略して、第1の伝熱部材7から伝達された熱を第2冷却手段4から直接に第3冷却手段5で放熱する構成であってもよい。この場合、第2冷却手段4の放熱面4bから直接に第3冷却手段5が熱伝達可能に接触する構成となる。また、上述したようにこの熱電冷却装置1は、第2冷却手段4の構成が冷却を行う構成と発電を行う構成とを組み合わせて同時に熱電冷却と熱電発電とを調整可能に実行できる構成であってもよい。さらに第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とは、L字型の伝熱部材である構成としたが、第1冷却手段3の内部に形成される層状の隙間に対して冷却素子ユニット4を積層させて介装できれば、L字型の部材に限定されず、例えばT字型の部材などを用いてもよい。その場合、例えばT字型の伝熱部材の凹部同士を所定の隙間を設けて対向させて配置することにより、本発明の実施の形態と同様に第1の伝熱部材7と第2の伝熱部材8とが介装されて冷却素子ユニット4を積層させて配置する構成とする。   In addition, although this thermoelectric cooling device 1 showed the structure which has the two heat-transfer members 7 and 8 of the 1st heat-transfer member 7 and the 2nd heat-transfer member 8 in the said structure, for example, it is 2nd The heat transfer member 8 may be omitted, and the heat transferred from the first heat transfer member 7 may be radiated directly from the second cooling means 4 by the third cooling means 5. In this case, the third cooling means 5 is in contact with the heat radiation surface 4b of the second cooling means 4 so as to be able to transfer heat. In addition, as described above, the thermoelectric cooling device 1 has a configuration in which the configuration of the second cooling means 4 can combine the configuration for cooling and the configuration for generating power, and simultaneously execute thermoelectric cooling and thermoelectric power generation in an adjustable manner. May be. Further, the first heat transfer member 7 and the second heat transfer member 8 are L-shaped heat transfer members, but with respect to the layered gap formed inside the first cooling means 3. As long as the cooling element unit 4 can be stacked and interposed, it is not limited to the L-shaped member, and for example, a T-shaped member may be used. In that case, for example, by arranging the concave portions of the T-shaped heat transfer member to face each other with a predetermined gap therebetween, the first heat transfer member 7 and the second heat transfer member are arranged similarly to the embodiment of the present invention. The heat element 8 is interposed, and the cooling element unit 4 is stacked and arranged.

この発明と実施の形態との対応関係について述べると、この発明にかかる熱電冷却素子は実施例における熱電半導体素子10,11であり、また、この発明にかかる放熱部材は、第3冷却手段5である。   The correspondence between the present invention and the embodiment will be described. The thermoelectric cooling elements according to the present invention are the thermoelectric semiconductor elements 10 and 11 in the examples, and the heat radiating member according to the present invention is the third cooling means 5. is there.

4…冷却素子ユニット(第2冷却手段)、 4a…吸熱部(吸熱面、冷却面)、 4b…発熱部(発熱面、放熱面)、 7…伝熱部材(第1の伝熱部材)、 8…伝熱部材(第2の伝熱部材)、 10,11…熱電冷却(半導体)素子。   4 ... Cooling element unit (second cooling means), 4a ... Heat absorbing portion (heat absorbing surface, cooling surface), 4b ... Heat generating portion (heat generating surface, heat radiating surface), 7 ... Heat transfer member (first heat transfer member), 8 ... Heat transfer member (second heat transfer member), 10, 11 ... Thermoelectric cooling (semiconductor) element.

Claims (15)

通電することにより、吸熱部と発熱部とが相互に反対側の面に生じる多数の熱電冷却素子を備え、その吸熱部により発熱体で発生した熱を冷却する熱電冷却装置において、
前記多数の熱電冷却素子が二次元方向に配列されて、冷却素子ユニットが形成されるとともに、
複数の前記冷却素子ユニットが複数層に積層され、かつ各層の前記冷却素子ユニットの間に、これら冷却素子ユニットに対して熱の出入りを行う伝熱部材が介装され、
その伝熱部材を挟んで位置する一方の前記冷却素子ユニットにおける吸熱部と他方の前記冷却素子ユニットにおける吸熱部とが同一の前記伝熱部材に熱伝達可能に接触し、かつ他の伝熱部材を挟んで位置する一方の前記冷却素子ユニットにおける発熱部と他方の前記冷却素子ユニットにおける発熱部とが他の前記伝熱部材に熱伝達可能に接触していることを特徴とする熱電冷却装置。
In the thermoelectric cooling device that includes a large number of thermoelectric cooling elements that are generated on opposite surfaces of the heat absorbing portion and the heat generating portion by energization, and cools the heat generated by the heat generating body by the heat absorbing portion,
The multiple thermoelectric cooling elements are arranged in a two-dimensional direction to form a cooling element unit,
A plurality of the cooling element units are stacked in a plurality of layers, and a heat transfer member that moves heat in and out of the cooling element units is interposed between the cooling element units of each layer,
The heat-absorbing part in one of the cooling element units and the heat-absorbing part in the other cooling element unit located across the heat-transfer member are in contact with the same heat-transfer member so that heat can be transferred, and the other heat-transfer member A thermoelectric cooling device, wherein a heat generating part in one of the cooling element units and a heat generating part in the other cooling element unit located across the other are in contact with the other heat transfer member so that heat can be transferred.
前記熱電冷却素子は、前記吸熱部と前記発熱部との温度の差から、起電力が生じる構成を含むことを特徴とする請求項1に記載の熱電冷却装置。   The thermoelectric cooling device according to claim 1, wherein the thermoelectric cooling element includes a configuration in which an electromotive force is generated from a difference in temperature between the heat absorbing portion and the heat generating portion. 前記冷却素子ユニットにおける吸熱部に接触する前記伝熱部材および前記冷却素子ユニットにおける発熱部に接触する前記伝熱部材は、L字型の伝熱部材を複数並べて配置されて形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の熱電冷却装置。   The heat transfer member in contact with the heat absorption part in the cooling element unit and the heat transfer member in contact with the heat generation part in the cooling element unit are formed by arranging a plurality of L-shaped heat transfer members side by side. The thermoelectric cooling device according to claim 1 or 2. 前記伝熱部材は、潜熱の形で熱を輸送することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の熱電冷却装置。   The thermoelectric cooling device according to claim 1, wherein the heat transfer member transports heat in the form of latent heat. 前記伝熱部材は、ベーパチャンバであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の熱電冷却装置。   The thermoelectric cooling device according to claim 1, wherein the heat transfer member is a vapor chamber. 前記伝熱部材は、ヒートパイプであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の熱電冷却装置。   The thermoelectric cooling device according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat transfer member is a heat pipe. 前記冷却素子ユニットは、一方の面で吸熱し他方の面で発熱するように、ポリイミドシート上に複数対のp型素子とn型素子とがπ結合されて構成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の熱電冷却装置。   The cooling element unit is configured such that a plurality of pairs of p-type elements and n-type elements are π-coupled on a polyimide sheet so as to absorb heat on one surface and generate heat on the other surface. The thermoelectric cooling device according to any one of claims 1 to 6. 前記伝熱部材に外設されて、前記伝熱部材もしくは前記冷却素子ユニットから排出される熱が伝達され、伝達された熱を前記熱電冷却装置の外部に放出する放熱部材を備えることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の熱電冷却装置。   A heat dissipating member is provided outside the heat transfer member, to which heat exhausted from the heat transfer member or the cooling element unit is transmitted, and the transferred heat is released to the outside of the thermoelectric cooling device. The thermoelectric cooling device according to any one of claims 1 to 7. 前記放熱部材が、フィンを備えていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の熱電冷却装置。   The thermoelectric cooling device according to claim 1, wherein the heat dissipating member includes a fin. 前記伝熱部材と前記冷却素子ユニットとの間には、小さな隙間や凹凸を埋めて、空気より熱伝導性がよいサーマルグリスが設けられることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の熱電冷却装置。   10. A thermal grease having better thermal conductivity than air is provided between the heat transfer member and the cooling element unit so as to fill a small gap or unevenness. Thermoelectric cooling device. 前記発熱体と前記伝熱部材との間および前記伝熱部材と前記放熱部材との間には、小さな隙間や凹凸を埋めて、空気より熱伝導性がよいサーマルグリスが設けられることを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の熱電冷却装置。   Thermal grease having better thermal conductivity than air is provided between the heat generating member and the heat transfer member and between the heat transfer member and the heat dissipation member by filling a small gap or unevenness. The thermoelectric cooling device according to any one of claims 1 to 10. 組み付けられた前記伝熱部材の周囲を囲んで補強するフレームを有することを特徴とする請求項1ないし11のいずれかに記載の熱電冷却装置。   The thermoelectric cooling device according to claim 1, further comprising a frame that surrounds and reinforces the periphery of the assembled heat transfer member. 前記熱電冷却素子はペルチェ効果を有する熱電半導体素子であることを特徴とする請求項1ないし12のいずれかに記載の熱電冷却装置。   The thermoelectric cooling device according to claim 1, wherein the thermoelectric cooling element is a thermoelectric semiconductor element having a Peltier effect. 前記冷却素子ユニットは入力電力を変動させることにより、前記伝熱部材から吸収する熱量および前記伝熱部材に向けて放出する熱量が調整されることを特徴とする請求項1ないし13のいずれかに記載の熱電冷却装置。   The amount of heat absorbed from the heat transfer member and the amount of heat released toward the heat transfer member are adjusted by changing the input power of the cooling element unit. The thermoelectric cooling device as described. 前記熱電冷却素子はゼーベック効果を有する熱電半導体素子であることを特徴とする請求項1ないし14のいずれかに記載の熱電冷却装置。   The thermoelectric cooling device according to claim 1, wherein the thermoelectric cooling element is a thermoelectric semiconductor element having a Seebeck effect.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106371535A (en) * 2016-10-31 2017-02-01 华南理工大学 Parallel type CPU cooling device
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106371535A (en) * 2016-10-31 2017-02-01 华南理工大学 Parallel type CPU cooling device
CN106371535B (en) * 2016-10-31 2024-04-02 华南理工大学 Parallel CPU heat dissipation cooling device
KR101824695B1 (en) 2017-08-07 2018-02-01 성대경 Heat sink structure for energy harvest

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