JP2017147267A - ペルチェモジュール及びペルチェモジュール装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特開2006−156993号公報に開示のような、複数のロッド状の熱電素子を直列に接続したペルチェモジュールも提案されている。
これまでこのような半導体チップをペルチェモジュールの温度調整に用いられたものはない。
本発明の一態様のペルチェモジュール装置は、本発明のペルチェモジュールと、前記ペルチェ素子の前記吸熱面部又は前記発熱面部の反対側の面部に設けられた、前記熱伝導部材とは異なる熱伝導部材と、前記異なる熱伝導部材に設けられたヒートシンクと、前記ヒートシンクに設けられたファン装置と、を有する。
本発明の一態様のペルチェモジュール装置は、ペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の吸熱面部又は発熱面部に設けられた熱伝導部材と、前記熱伝導部材に設けられたヒートシンクに設けられた半導体チップであって、設定温度入力端子と、温度調整信号出力端子とを有し、内蔵された温度センサの検出温度が前記設定温度入力端子に与えられた設定温度になると、所定の温度調整信号を前記温度調整信号出力端子から出力する半導体チップと、を有する。
(構成)
図1は、本実施の形態に係わるペルチェモジュール装置が冷却対象に搭載された状態を示す側面図である。
冷却装置としてのペルチェモジュール3の下面が吸熱面部であり、CPU2の上面に密着して、接着剤等の固定手段により固定される。ペルチェモジュール3の上面は発熱面部であり、発熱面部には、接着剤等の固定手段によりヒートシンク4が密着して固定されている。
各熱電素子22は、例えば、直径が1mmで、長さが2mmのサイズを有する針状単結晶部材である。各熱電素子22の軸方向における中央部分が、基板21の貫通孔に固定される。
すなわち、複数の電極23は、複数の熱電素子22が直列接続されるように、隣り合う2つの熱電素子22の端部同士を接続する。
すなわち、2つの端子24は、基板21に固定され、直列接続された複数の熱電素子22の両端に位置する2つの末端熱電素子にそれぞれ接続されて、各端子24は、基板21の側面から延出する延出部24aを有する。
一対の端子24を介して、直列接続された複数の熱電素子22に直流電流を流すことにより、基板21の上面側又は下面側が、吸熱側となる。
以上のように、ペルチェ素子11は、絶縁性を有する基板21と、基板21に支持されて固定された複数の熱電素子22と、複数の熱電素子22が直列接続されるように隣り合う熱電素子の端部同士を接続する複数の電極23と、基板21に固定され、直列接続された複数の熱電素子22の両端に位置する2つの熱電素子である2つの末端熱電素子にそれぞれ接続されて、基板21の側面から延出する延出部24aを有する2つの端子24と、を有する。
熱伝導板12は、ペルチェ素子11の基板21の平面部と略同様のサイズを有する矩形形状を有しているが、熱伝導板13は、熱伝導板12よりも大きなサイズを有している。特に、ここでは、熱伝導板13は、ペルチェ素子11と密着している密着面に平行な方向に延出した延出部13aを有している。よって、熱伝導率の高い熱伝導板13は、CPU2と同じ温度になる。
基板21の表及び裏の各面の複数の電極23上に、絶縁性の接着剤26、例えばエラストマーが塗布され、図5において点線の矢印で示すように、基板21の一方の面の複数の電極23上に熱伝導板12が固定され、基板21の他方の面の複数の電極23上に熱伝導板13が固定される。熱伝導板13の外側面が、冷却対象であるCPU2の表面に密着される。
熱伝導板13は、ペルチェ素子11の吸熱面部に設けられた冷却のための冷却板を構成する。特に、熱伝導板13は、絶縁部材である接着剤26を介してペルチェ素子11の吸熱面部に密着して設けられている。熱伝導板13は、絶縁層を介して冷却対象に密着して搭載される。
なお、ここでは、ペルチェモジュール3は、冷却用に設けられているが、加熱用の場合は、熱伝導板13は、ペルチェ素子11の発熱面部に設けられた加熱板を構成する。
なお、半導体チップ14は、図2において点線で示すように螺子32により、熱伝導板13に固定してもよい。
なお、断熱部材31は、熱伝導部材である熱伝導板13に設けられた半導体チップ14の全体を覆ってもよいが、少なくとも一部を覆うように設けてもよい。
すなわち、半導体チップ14は、熱伝導板13の延出部13aに設けられ、設定温度入力端子と、温度調整信号出力端子とを有し、内蔵された温度センサの検出温度が設定温度入力端子に与えられた設定温度になると、所定の温度調整信号を温度調整信号出力端子から出力する。
以上のように、ペルチェモジュール装置10は、ペルチェモジュール3と、ペルチェ素子11の吸熱面部の反対側の面部に接着剤26を介して設けられた、熱伝導部材12と、熱伝導部材12に熱的に接続されて設けられたヒートシンク4と、ヒートシンク4に熱的に接続されて設けられたファン装置5と、を有し、冷却対象であるCPU2に搭載される。
(作用)
次に、ペルチェモジュール3を利用した冷却対象であるCPU2の温度調整について説明する。
例えば、温度調整対象が冷却対象である場合、ペルチェ素子11の吸熱部の温度ではなく、ペルチェ素子11の発熱部の温度を検出して、冷却対象が所定の温度以上にならないように制御可能となる。その場合、半導体素子14は、設定温度を下回ると、ペルチェモジュール3に駆動電流を供給するように、温度調整出力信号を駆動制御回路43へ出力するように動作する。
Claims (6)
- ペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子の吸熱面部又は発熱面部に設けられた熱伝導部材と、
前記熱伝導部材に設けられた半導体チップであって、設定温度入力端子と、温度調整信号出力端子とを有し、内蔵された温度センサの検出温度が前記設定温度入力端子に与えられた設定温度になると、所定の温度調整信号を前記温度調整信号出力端子から出力する半導体チップと、
を有することを特徴とするペルチェモジュール。 - 前記熱伝導部材は、前記吸熱面部又は前記発熱面部を平面視したときに、前記ペルチェ素子の外側に延出した延出部を有し、
前記半導体チップは、前記延出部に配設されていることを特徴とする請求項1に記載のペルチェモジュール。 - 前記熱伝導部材に設けられた前記半導体チップの少なくとも一部を覆うように設けられた断熱部材を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のペルチェモジュール。
- 前記ペルチェ素子は、
絶縁性を有する基板と、
前記基板に支持されて固定された複数の熱電素子と、
前記複数の熱電素子が直列接続されるように隣り合う熱電素子の端部同士を接続する複数の電極と、
前記基板に固定され、直列接続された前記複数の熱電素子の両端に位置する2つの熱電素子である2つの末端熱電素子にそれぞれ接続されて、前記基板の側面から延出する延出部を有する2つの端子と、
を有することを特徴とする請求項1、2又は3に記載のペルチェモジュール。 - 請求項1から4のいずれか1つに記載のペルチェモジュールと、
前記ペルチェ素子の前記吸熱面部又は前記発熱面部の反対側の面部に設けられた、前記熱伝導部材とは異なる熱伝導部材と、
前記異なる熱伝導部材に設けられたヒートシンクと、
前記ヒートシンクに設けられたファン装置と、
を有することを特徴とするペルチェモジュール装置。 - ペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子の吸熱面部又は発熱面部に設けられた熱伝導部材と、
前記熱伝導部材に設けられたヒートシンクに設けられた半導体チップであって、設定温度入力端子と、温度調整信号出力端子とを有し、内蔵された温度センサの検出温度が前記設定温度入力端子に与えられた設定温度になると、所定の温度調整信号を前記温度調整信号出力端子から出力する半導体チップと、
を有することを特徴とするペルチェモジュール装置。
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