JP2014130852A - Heat exchange unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換ユニットに関する。 The present invention relates to a heat exchange unit.
従来、ペルチェ素子を有する基板(ペルチェモジュール)がケースの内部に設けられ、このケースの内部の流体に対して熱交換を行う熱交換ユニットが既に知られている。ここで、下記特許文献1には、基板にフィンが設けられている熱交換ユニットが開示されている。これにより、流体に対する熱交換の性能を高めることができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a heat exchange unit in which a substrate (Peltier module) having a Peltier element is provided inside a case and heat exchange is performed on the fluid inside the case is already known. Here,
しかしながら、上述した従来技術では、図7と図8との比較からも明らかなように、例えば、熱の発生により、基板130に反り返りが生じることがあった。このように反り返りが生じることで、基板130とケース110の内面との距離が狭まると、フィン140が折れ曲がってしまうことがあった。これとは逆に、基板130とケース110の内面との距離が広がると、フィン140の先端140bとケース110の内面との間に隙s(ケース110の内部において、流体が流れる流路112のうちフィン140が存在しない部位)が生じてしまうことがあった。このように隙sが生じてしまうと、熱交換の性能が低下してしまうことがあった。
However, in the above-described prior art, as is apparent from the comparison between FIG. 7 and FIG. 8, the
本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、基板に反り返りが生じた場合であっても、熱交換の性能が低下してしまうことを抑制できる熱交換ユニットを提供することである。 The present invention is intended to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a heat exchange unit capable of suppressing a decrease in heat exchange performance even when the substrate is warped. It is to be.
本発明は、上記の目的を達成するためのものであって、以下のように構成されている。
請求項1に記載の発明は、基板と、前記基板の一方の面に設けられる電子素子と、前記基板の他方の面に立設して接合されたフィンと、前記基板を収容するケースと、を備え、前記基板の他方の面と前記ケースの内面との間に流体通路が形成される熱交換ユニットであって、前記流体通路内には、一端が前記基板の他方の面に接合され、他端が前記ケースの内面に当接する弾性部材が設けられ、前記弾性部材は、前記基板の他方の面と前記ケースの内面とで挟まれる方向に押圧力が加えられ弾性変形した状態で配置されることを特徴とする構成である。
この構成によれば、熱の発生により、基板に反り返りが生じることで、基板とケースの内面との距離が広がると、フィンは、自身の撓みが解消するように復元していく。そのため、従来技術とは異なり、フィンの先端とケースの内面との間に隙が生じることを抑制できる。したがって、熱交換の性能が低下してしまうことを抑制できる。
The present invention is for achieving the above object, and is configured as follows.
The invention according to
According to this configuration, when the distance between the substrate and the inner surface of the case increases due to the warpage of the substrate due to the generation of heat, the fins are restored so that their deflection is eliminated. Therefore, unlike the prior art, it is possible to suppress the generation of a gap between the tip of the fin and the inner surface of the case. Therefore, it can suppress that the performance of heat exchange falls.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の熱交換ユニットであって、前記弾性部材は、前記フィンから構成されていることを特徴とする構成である。
この構成によれば、フィンを備えた基板をケースの内部に組み付けるとき、別途に、弾性部材を設ける必要がない。したがって、この組み付けを簡便に行うことができる。
The invention according to
According to this configuration, it is not necessary to separately provide an elastic member when assembling the substrate with fins inside the case. Therefore, this assembly can be performed easily.
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の熱交換ユニットであって、前記フィンの基端と前記フィンの先端との間には、屈曲部または湾曲部が形成されており、前記屈曲部または湾曲部によって、前記フィンの基端と前記フィンの先端との間が撓み状態を成していることを特徴とする構成である。
この構成によれば、フィンを備えた基板をケースの内部に組み付けるとき、フィンを簡便に撓ませることができる。したがって、この組み付けをより簡便に行うことができる。
The invention according to claim 3 is the heat exchange unit according to
According to this structure, when the board | substrate provided with the fin is assembled | attached to the inside of a case, a fin can be bent easily. Therefore, this assembly can be performed more easily.
また、請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の熱交換ユニットであって、前記フィンの基端と前記フィンの先端との間には、湾曲部が形成されていることを特徴とする構成である。
この構成によれば、フィンを備えた基板をケースの内部に組み付けるとき、フィンを簡便に撓ませることができる。したがって、この組み付けをより簡便に行うことができる。
The invention according to claim 4 is the heat exchange unit according to
According to this structure, when the board | substrate provided with the fin is assembled | attached to the inside of a case, a fin can be bent easily. Therefore, this assembly can be performed more easily.
以上、説明したように、本発明の熱交換ユニットによれば、熱の発生により、基板に反り返りが生じることで、基板とケースの内面との距離が広がると、フィンは、自身の撓みが解消するように復元していく。そのため、従来技術とは異なり、フィンの先端とケースの内面との間に隙が生じることを抑制できる。したがって、熱交換の性能が低下してしまうことを抑制できる。 As described above, according to the heat exchange unit of the present invention, when the distance between the board and the inner surface of the case increases due to the occurrence of heat, the board is warped, so that the fins cancel their deflection. To restore. Therefore, unlike the prior art, it is possible to suppress the generation of a gap between the tip of the fin and the inner surface of the case. Therefore, it can suppress that the performance of heat exchange falls.
以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。
(実施例1)
まず、本発明の実施例1を、図1〜3を参照して説明する。この熱交換ユニット1は、主として、ケース10と、このケース10の内部に組み付けられるペルチェモジュール20とから構成されている。以下に、これらケース10とペルチェモジュール20とを個別に説明していく。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
Example 1
First,
はじめに、図1(A)を参照して、ケース10から説明していく。このケース10は、その内部に後述するペルチェモジュール20を組み付け可能にハウジング状に形成されている。このようにハウジング状に形成されているため、ケース10の内部の流路12において流体を流すことができる。ケース10は、このように構成されている。
First, the
次に、ペルチェモジュール20を説明していく。図1(B)からも明らかなように、このペルチェモジュール20は、一対の基板30と、この一対の基板30の向かい合う内面に挟み込まれる格好で設けられた複数のペルチェ素子32と、この一対の基板30の外面にそれぞれ立設して接合された複数のフィン40とから構成されている。このペルチェ素子32が、特許請求の範囲に記載の「電子素子」に相当する。
Next, the Peltier
このペルチェモジュール20は、そのペルチェ素子32に直流電流を流すと、基板30の上下面のうちの一方側の面(例えば、上面)に吸熱作用を起こすことができ、同他方側の面(例えば、下面)に放熱作用を起こすことができるように構成されている。これにより、ケース10の内部の流路12を流れる流体を温めたり冷ましたりすることができる(流体に対して熱交換できる)。なお、これら吸熱および放熱は、フィン40を介することで、熱交換の性能を高めることができる。
When a direct current is passed through the Peltier
この各フィン40には、その基板30側の端となる基端40aと、そのケース10側の端となる先端40bとの途中において、屈曲部42が形成されている。この上下のフィン40は、互いが逆を向くように屈曲している。すなわち、上側のフィン40は、その屈曲部42が左に先細りを成すように屈曲しており、下側のフィン40は、その屈曲部42が右に先細りを成すように屈曲している。
Each
なお、この上下のフィン40は、その基端40aと先端40bとの距離(図1(B)において、L)が、ケース10の内径(図1(A)において、D)から基板30の厚み(図1(B)において、T)を引いた距離を2で割った距離(図2において、L1)より長くなるように設定されている(距離L>距離L1)。ペルチェモジュール20は、このように構成されている。
The upper and
そして、図2に示すように、上述したケース10の内部に上述したペルチェモジュール20を組み付けると熱交換ユニット1が完成する。このとき、既に説明したように、距離L>距離L1の関係が成立している。そのため、ケース10の内部に組み付けられたペルチェモジュール20のフィン40は、その先端40bがケース10の内面を押し当てた状態となっている。したがって、このフィン40は、その基端40aと先端40bとの間が、屈曲部42を起点に撓んだ状態になっている。この記載が、特許請求の範囲に記載の「前記弾性部材は、前記基板の他方の面と前記ケースの内面とで挟まれる方向に押圧力が加えられ弾性変形した状態」に相当する。
Then, as shown in FIG. 2, the
本発明の実施例1に係る熱交換ユニット1は、上述したように構成されている。この構成によれば、ケース10の内部に組み付けられたペルチェモジュール20のフィン40は、その基端40aと先端40bとの間が、屈曲部42を起点に撓んだ状態になっている。このように撓んだ状態になっていると、例えば、図3に示すように、熱の発生により、基板30に反り返りが生じることで、基板30とケース10の内面との距離が広がると、フィン40は、自身の撓みが解消するように復元していく。そのため、従来技術とは異なり、フィン40の先端40bとケース10の内面との間に隙Sが生じることを抑制できる。したがって、熱交換の性能が低下してしまうことを抑制できる。
The
また、この構成によれば、フィン40が、弾性部材を兼ねている。そのため、ケース10の内部にペルチェモジュール20を組み付けるとき、別途に、弾性部材を設ける必要がない。したがって、ペルチェモジュール20の組み付けを簡便に行うことができる。
Moreover, according to this structure, the
また、この構成によれば、フィン40は、その基端40aと先端40bとの間が自身に形成された屈曲部42を起点に撓んだ状態になっている。そのため、ケース10の内部にペルチェモジュール20を組み付けるとき、フィン40を簡便に撓ませることができる。したがって、ペルチェモジュール20の組み付けをより簡便に行うことができる。
Further, according to this configuration, the
(実施例2)
次に、本発明の実施例2を、図4を参照して説明する。この実施例2の熱交換ユニット2は、既に説明した実施例1の熱交換ユニット1と比較すると、フィン40の撓みを異なる構造で実施した形態である。なお、以下の説明にあたって、実施例1で説明した部材と同一もしくは均等な構成の部材には、図面において同一符号を付すことで、重複する説明は省略することとする。このことは、後述する実施例3〜4においても同様である。
(Example 2)
Next,
図4からも明らかなように、この実施例2のフィン40は、実施例1のケース10と比較すると、その基端40aと先端40bとの間が、弓状に撓んだ状態になっている。この弓状の記載が、特許請求の範囲に記載の「湾曲部」に相当する。なお、この実施例2のフィン40も、実施例1のフィン40と同様に、その先端40bがケース10の内面を押し当てた状態となっている。
As is clear from FIG. 4, the
本発明の実施例2に係る熱交換ユニット2は、上述したように構成されている。この構成によれば、実施例1の熱交換ユニット1と同様の作用効果を得ることができる。
The
また、この構成によれば、ケース10の内部に組み付けられたペルチェモジュール20のフィン40は、その基端40aと先端40bとの間が、弓状に撓んだ状態になっている。そのため、ケース10の内部の流路12を流れる流体をスムーズに流すことができる。
Further, according to this configuration, the
(実施例3)
次に、本発明の実施例3を、図5を参照して説明する。この実施例3の熱交換ユニット3は、既に説明した実施例2の熱交換ユニット2と比較すると、フィン40の撓みを異なる構造で実施した形態である。
(Example 3)
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. The heat exchange unit 3 of the third embodiment is a form in which the
図5からも明らかなように、この実施例3のフィン40は、実施例2のケース10と比較すると、その基端40aと先端40bとの間が、直線状態になっている。ただし、この基端40aは、実施例2のフィン40と同様に、その先端40bがケース10の内面を押し当てた状態となるように、折れ曲がった状態になっている。
As apparent from FIG. 5, the
本発明の実施例3に係る熱交換ユニット3は、上述したように構成されている。この構成によれば、実施例2の熱交換ユニット2と同様に、すなわち、実施例1の熱交換ユニット1と同様に、熱交換の性能が低下してしまうことを抑制できると共に、ペルチェモジュール20の組み付けを簡便に行うことができる。
The heat exchange unit 3 according to the third embodiment of the present invention is configured as described above. According to this configuration, similarly to the
(実施例4)
次に、本発明の実施例4を、図6を参照して説明する。この実施例4の熱交換ユニット4は、既に説明した実施例1の熱交換ユニット1と比較すると、フィン40の屈曲の向きを異なる構造で実施した形態である。
Example 4
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The heat exchange unit 4 of the fourth embodiment is a form in which the bending direction of the
図6からも明らかなように、この実施例4のフィン40は、実施例1のフィン40と比較すると、フィン40の屈曲の向きが左右に交互になっている。
As is clear from FIG. 6, the
本発明の実施例4に係る熱交換ユニット4は、上述したように構成されている。この構成によれば、実施例4の熱交換ユニット4と同様の作用効果を得ることができる。 The heat exchange unit 4 according to the fourth embodiment of the present invention is configured as described above. According to this structure, the same effect as the heat exchange unit 4 of Example 4 can be obtained.
上述した内容は、あくまでも本発明の一実施の形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。
各実施例では、フィン40が、弾性部材を兼ねている例を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、フィン40が、弾性部材を兼ねることなく、別途に、弾性部材を設ける形態でも構わない。その場合、基板30の上下面とケース10の内面との間にばねを掛け留める構造となる。
The contents described above are only related to one embodiment of the present invention, and do not mean that the present invention is limited to the above contents.
In each embodiment, the example in which the
1 熱交換ユニット(実施例1)
2 熱交換ユニット(実施例2)
3 熱交換ユニット(実施例3)
4 熱交換ユニット(実施例4)
10 ケース
30 基板
40 フィン
42 屈曲部
1 Heat exchange unit (Example 1)
2 Heat exchange unit (Example 2)
3 Heat exchange unit (Example 3)
4 Heat exchange unit (Example 4)
10
Claims (4)
前記基板の一方の面に設けられる電子素子と、
前記基板の他方の面に立設して接合されたフィンと、
前記基板を収容するケースと、
を備え、
前記基板の他方の面と前記ケースの内面との間に流体通路が形成される熱交換ユニットであって、
前記流体通路内には、一端が前記基板の他方の面に接合され、他端が前記ケースの内面に当接する弾性部材が設けられ、
前記弾性部材は、前記基板の他方の面と前記ケースの内面とで挟まれる方向に押圧力が加えられ弾性変形した状態で配置されることを特徴とする熱交換ユニット。 A substrate,
An electronic element provided on one surface of the substrate;
Fins standing and bonded to the other surface of the substrate;
A case for accommodating the substrate;
With
A heat exchange unit in which a fluid passage is formed between the other surface of the substrate and the inner surface of the case,
In the fluid passage, an elastic member is provided with one end joined to the other surface of the substrate and the other end abutting against the inner surface of the case
The heat exchange unit according to claim 1, wherein the elastic member is arranged in a state of being elastically deformed by applying a pressing force in a direction sandwiched between the other surface of the substrate and the inner surface of the case.
前記弾性部材は、前記フィンから構成されていることを特徴とする熱交換ユニット。 The heat exchange unit according to claim 1,
The heat exchange unit, wherein the elastic member is constituted by the fin.
前記フィンの基端と前記フィンの先端との間には、屈曲部または湾曲部が形成されており、
前記屈曲部または湾曲部によって、前記フィンの基端と前記フィンの先端との間が撓み状態を成していることを特徴とする熱交換ユニット。 The heat exchange unit according to claim 2,
Between the base end of the fin and the tip of the fin, a bent portion or a curved portion is formed,
The heat exchange unit, wherein the bent portion or the bent portion forms a bent state between a base end of the fin and a tip end of the fin.
前記フィンの基端と前記フィンの先端との間には、湾曲部が形成されていることを特徴とする熱交換ユニット。
The heat exchange unit according to claim 2,
A heat exchange unit, wherein a curved portion is formed between a proximal end of the fin and a distal end of the fin.
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