JP2017098514A

JP2017098514A - ペルチェ温度制御装置

Info

Publication number: JP2017098514A
Application number: JP2015241574A
Authority: JP
Inventors: 和樹笹尾; Kazuki Sasao
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2017-06-01

Abstract

【課題】ペルチェ素子とペルチェ制御回路間の導線が不要なペルチェ温度制御装置を提供する。【解決手段】ペルチェ素子１に接続する放熱用ヒートシンク１０および吸熱用ヒートシンク１１を吸放熱の役割だけではなく、ペルチェ素子とペルチェ制御回路間の電気伝導経路としても使用することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ペルチェ素子とペルチェ制御回路間の導線が不要なペルチェ温度制御装置に関するものである

従来のペルチェ温度制御装置では、ペルチェ素子とペルチェ制御回路間を導線で結線する必要があった（特許文献１参照）
また、ペルチェ素子を複数個配置する場合、それぞれのペルチェ素子を導線でペルチェ制御回路と結線する必要があった（特許文献２参照）

特開２００５−２８５９５４号公報特開２０１１−２１１０７９号公報

そのために次のような問題点があった。
（イ）導線による隙間により、熱が逃げ断熱性能が落ちる、もしくは結露した水滴が隙間を伝いペルチェ素子やペルチェ制御回路の故障の原因となる。
（ロ）ペルチェ素子を配置する場所やペルチェ素子とペルチェ制御回路間を結線する導線の経路を前もって確保して設計する必要があり、構造が複雑になると共に、導線によるコストが発生する。
（ハ）複数個ペルチェ素子を配置する場合や補助回路を設置したい場合、すべての素子や補助回路をペルチェ制御回路と結線する必要がある。

ペルチェ素子に接続する放熱用ヒートシンクおよび吸熱用ヒートシンクを吸放熱の役割だけではなく、ペルチェ素子とペルチェ制御回路間の電気伝導経路としても使用する。
以上を特徴とするペルチェ温度制御装置である。

（イ）導線による隙間がないため断熱性能が向上し、また結露を防ぐことができる。
（ロ）導線に必要な面積およびコストを削減し、構造を簡素化して、設計の自由度を上げることができる。
（ハ）ペルチェ素子や補助回路を任意の場所に複数個配置することができる。

本発明の断面図本発明の別の実施形態の断面図

以下、本発明の実施形態について説明する。（図１の説明）
（イ）ヒートシンク接続板Ａ（６）、ヒートシンク接続板Ｂ（７）、ヒートシンクＡ（１０）、ヒートシンクＢ（１１）は、導電性・熱伝導性に優れたものを使用する。
（ロ）ペルチェ素子（１）のペルチェ素子熱伝導面Ａ（４）をヒートシンク接続板Ａ（６）に熱伝導シートもしくは熱伝導ペーストなどを使用して熱的に接触させる。
（ハ）ペルチェ素子（１）のペルチェ素子熱伝導面Ｂ（５）をヒートシンク接続板Ｂ（７）に熱伝導シートもしくは熱伝導ペーストなどを使用して熱的に接触させる。
（ニ）ペルチェ素子（１）の電流入出力端子であるペルチェ素子端子Ａ（２）をヒートシンク接続板Ａ（６）に半田付けなどで電気的に接続する。
（ホ）ペルチェ素子（１）の電流入出力端子であるペルチェ素子端子Ｂ（３）をヒートシンク接続板Ｂ（７）に半田付けなどで電気的に接続する。
（ヘ）（ロ）〜（ホ）の工程で作製した、ペルチェ素子（１）、ペルチェ素子端子Ａ（２）、ペルチェ素子端子Ｂ（３）、ヒートシンク接続板Ａ（６）、ヒートシンク接続板Ｂ（７）で構成される集合体をペルチェ素子ユニット（１６）と呼ぶことにする。
（ト）ヒートシンク接続板Ａ（６）のヒートシンク接続板電気・熱伝導面Ａ（８）をヒートシンクＡ（１０）に導電性熱伝導シートもしくは導電性熱伝導ペーストなどを使用して電気的かつ熱的に接続、接触させる。
（チ）ヒートシンク接続板Ｂ（７）のヒートシンク接続板電気・熱伝導面Ｂ（９）をヒートシンクＢ（１１）に導電性熱伝導シートもしくは導電性熱伝導ペーストなどを使用して電気的かつ熱的に接続、接触させる。
（リ）このとき、ペルチェ素子ユニット（１６）部分以外のヒートシンクＡ（１０）とヒートシンクＢ（１１）間に断熱材（１２）を隙間なく挟むことにより、内部と外部の断熱を行う。
（ヌ）ペルチェ制御回路（１５）の電流入出力端子であるペルチェ制御回路端子Ａ（１３）をヒートシンクＡ（１０）に半田付けなどをして電気的に接続する。
（ヲ）ペルチェ制御回路（１５）の電流入出力端子であるペルチェ制御回路端子Ｂ（１４）をヒートシンクＢ（１１）に半田付けなどをして電気的に接続する。
（ワ）例えば、ペルチェ素子（１）のペルチェ素子端子Ａ（２）からペルチェ素子端子Ｂ（３）に電流を流したときにペルチェ素子熱伝導面Ａ（４）が熱くなり、ペルチェ素子熱伝導面Ｂ（５）が冷たくなるペルチェ素子（１）を使用し、内部温度を下げる制御を考える。
（カ）このとき、ペルチェ制御回路（１５）のペルチェ制御回路端子Ａ（１３）から出力された電流は、ヒートシンクＡ（１０）、ヒートシンク接続板Ａ（６）、ペルチェ素子端子Ａ（２）、ペルチェ素子（１）、ペルチェ素子端子Ｂ（３）、ヒートシンク接続用板Ｂ（７）、ヒートシンクＢ（１１）の順で通り、ペルチェ制御回路端子Ｂ（１４）よりペルチェ制御回路（１５）に戻ってくる。
（ヨ）逆に内部温度を上げる制御の場合、ペルチェ制御回路（１５）のペルチェ制御回路端子Ｂ（１４）から出力された電流は、ヒートシンクＢ（１１）、ヒートシンク接続板Ｂ（７）、ペルチェ素子端子Ｂ（３）、ペルチェ素子（１）、ペルチェ素子端子Ａ（２）、ヒートシンク接続用板Ａ（６）、ヒートシンクＡ（１０）の順で通り、ペルチェ制御回路端子Ａ（１３）よりペルチェ制御回路（１５）に戻ってくる。

次に、本発明の別の実施形態について説明する。（図２の説明）
（タ）［０００８］では、ペルチェ素子ユニット（１６）が１個の場合を説明したが、ペルチェ素子ユニット（１６）をヒートシンクＡ（１０）とヒートシンクＢ（１１）の間の任意の場所に複数個並列に配置しても良い。
（レ）図２では、ペルチェ素子ユニットが３個の場合を示してある。
（ソ）電流の流れは［０００８］（ワ）〜（ヨ）ので説明したものと同じであるが、ペルチェ素子ユニット（１６）が複数個並列に接続されるため、増やしたペルチェ素子ユニット（１６）の個数分、電流が大きくなる。
（ツ）また、内部を温めているもしくは冷やしていることを知らせるＬＥＤやヒートシンク用ファンなどの補助回路（１７）を、ヒートシンクＡ（１０）とヒートシンクＢ（１１）の間に接続しても良い。

（ネ）現在市販されているペルチェ素子（１）を使用する場合は、［０００８］（ロ）〜（ホ）の工程を必要とし、ペルチェ素子ユニット（１６）を作製する必要があるが、ペルチェ素子（１）のペルチェ素子熱伝導面Ａ（４）がペルチェ素子端子Ａ（２）を兼用し、ペルチェ素子熱伝導面Ｂ（５）がペルチェ素子端子Ｂ（３）を兼用するような新たなペルチェ素子を開発・使用しても良い。
（ナ）この新たなペルチェ素子を使用することにより、［０００８］（ロ）〜（ホ）の工程を削減できるだけでなく、ヒートシンク接続板Ａ（６）、ヒートシンク接続板Ｂ（７）も必要なくなるため、コスト削減も可能になる。

１ペルチェ素子
２ペルチェ素子端子Ａ
３ペルチェ素子端子Ｂ
４ペルチェ素子熱伝導面Ａ
５ペルチェ素子熱伝導面Ｂ
６ヒートシンク接続板Ａ
７ヒートシンク接続板Ｂ
８ヒートシンク接続板電気・熱伝導面Ａ
９ヒートシンク接続板電気・熱伝導面Ｂ
１０ヒートシンクＡ
１１ヒートシンクＢ
１２断熱材
１３ペルチェ制御回路端子Ａ
１４ペルチェ制御回路端子Ｂ
１５ペルチェ制御回路
１６ペルチェ素子ユニット
１７補助回路

Claims

ペルチェ素子に接続する放熱用ヒートシンクおよび吸熱用ヒートシンクを吸放熱の役割だけではなく、ペルチェ素子とペルチェ制御回路間の電気伝導経路としても使用することを特徴とするペルチェ温度制御装置。
ペルチェ素子の２つの電流入出力端子と２つの熱伝導面のうち、一方の電流入出力端子および熱伝導面が放熱用ヒートシンクと電気的かつ熱的に接続、接触されており、もう一方の電流入出力端子および熱伝導面も吸熱用ヒートシンクと電気的かつ熱的に接続、接触されていて、放熱用ヒートシンクおよび吸熱用ヒートシンクが吸放熱の役割だけでなく、ペルチェ素子とペルチェ制御回路の電気伝導経路としても使用することを特徴とする請求項１記載のペルチェ温度制御装置。
ペルチェ素子の２つの電流入出力端子と２つの熱伝導面のうち、一方の電流入出力端子が熱伝導面を兼用しており、もう一方の電流入出力端子も熱伝導面を兼用していることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載のペルチェ温度制御装置に使用するペルチェ素子。