JP2018185117A - Cooling device and radiation observation unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却装置、および、この冷却装置を含む放射線観察ユニットに関する。 The present invention relates to a cooling device and a radiation observation unit including the cooling device.
従来、冷却能力の相違する2つのペルチェ素子をカスケード接続(直列接続)した電子冷却素子(冷却装置)が知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, an electronic cooling element (cooling device) in which two Peltier elements having different cooling capacities are cascade-connected (series connection) is known (for example, Patent Document 1).
ここで、2つのペルチェ素子を重ね合わせた冷却装置の冷却能力は、各ペルチェ素子を流れる電流と、各ペルチェ素子自体の発熱と、に従って定まる。すなわち、この冷却能力は、
(1)各ペルチェ素子を流れる電流に基づいて、吸熱面側から発熱面側に移動させられる熱量と、
(2)各ペルチェ素子の内部抵抗に基づいた発熱量と、
が重要な要素となる。
Here, the cooling capacity of the cooling device in which two Peltier elements are overlapped is determined according to the current flowing through each Peltier element and the heat generation of each Peltier element itself. That is, this cooling capacity is
(1) Based on the current flowing through each Peltier element, the amount of heat transferred from the heat absorption surface side to the heat generation surface side;
(2) A calorific value based on the internal resistance of each Peltier element;
Is an important factor.
例えば、冷却装置が、冷却能力の相違する2つのペルチェ素子を電源に対して直列接続させられるとともに、この2つのペルチェ素子を重ね合わせることにより構成される場合、各ペルチェ素子には同様の電流が流れる。これに対して、各ペルチェ素子における発熱量は、対応するペルチェ素子の内部抵抗の抵抗値に比例する。 For example, when the cooling device is configured by connecting two Peltier elements having different cooling capacities in series with the power source and superimposing the two Peltier elements, each Peltier element has a similar current. Flowing. On the other hand, the amount of heat generated in each Peltier element is proportional to the resistance value of the internal resistance of the corresponding Peltier element.
このように、2つのペルチェ素子が電源に対して直列接続される場合、一方のペルチェ素子の発熱量に対する他方のペルチェ素子の発熱量の比率は、各ペルチェ素子の内部抵抗に依存し、電源により印加される電圧によらない。すなわち、特許文献1の技術では、各ペルチェ素子における発熱量と、各ペルチェ素子を流れる電流と、を独立して(従属させずに)定めることができない。その結果、場合によっては、冷却対象を迅速に冷却できないという問題が生ずる。
Thus, when two Peltier elements are connected in series to the power supply, the ratio of the heat generation amount of the other Peltier element to the heat generation amount of one Peltier element depends on the internal resistance of each Peltier element and depends on the power supply. It does not depend on the applied voltage. That is, in the technique of
そこで、本発明では、冷却対象を良好に冷却することができる冷却装置、および、この冷却装置を含む放射線観察ユニットを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a cooling device that can cool an object to be cooled well, and a radiation observation unit including the cooling device.
上記の課題を解決するため、請求項1の発明は、冷却対象を冷却する冷却装置であって、各々が、同様の内部抵抗を有するとともに、同様の冷却特性を有するペルチェ素子により構成された第1および第2冷却部と、前記第1および第2冷却部に対して、それぞれ第1および第2電圧を印加可能とされた電源とを備え、前記第1冷却部は、互いに平行な第1吸熱面および第1放熱面を有しており、前記第2冷却部は、互いに平行な第2吸熱面および第2放熱面を有しており、前記第1および第2冷却部は、前記第1放熱面に対して前記2吸熱面が対向するように配置されており、前記第1冷却部の前記第1吸熱面は、前記冷却対象と対向するように配置されるとともに、前記第2電圧は、前記第1電圧より大きくなるように設定されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of
また、請求項2の発明は、請求項1に記載の冷却装置において、前記第1および第2冷却部は、前記第1および第2吸熱面、並びに前記第1および第2放熱面のそれぞれの面積が同様となるように形成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the cooling device according to
また、請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の冷却装置において、前記第2冷却部の前記第2放熱面と対向するように設けられた放熱部、をさらに備えることを特徴とする。
Moreover, invention of Claim 3 is a cooling device of
また、請求項4の発明は、請求項3に記載の冷却装置において、前記放熱部は、前記第2放熱面と対向する第1伝熱部と、前記第1伝熱部を挟んで前記第2冷却部の逆側に設けられた放熱板と、一端側が前記第1伝熱部に、他端側が前記放熱板に、それぞれ取り付けられており、前記第1伝熱部および前記放熱板の間で熱を移動させるヒートパイプと、前記第1伝熱部および前記放熱板の間に設けられており、前記第1伝熱部から前記放熱板に向かう方向が風向となるように設定された冷却ファンとを有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the cooling device according to the third aspect, the heat radiating portion includes a first heat transfer portion facing the second heat radiating surface, and the first heat transfer portion interposed therebetween. (2) A heat dissipating plate provided on the opposite side of the cooling unit, one end side is attached to the first heat transfer unit, and the other end side is attached to the heat dissipating plate, and heat is generated between the first heat transfer unit and the heat dissipating plate. And a cooling fan that is provided between the first heat transfer unit and the heat radiating plate, and is set so that the direction from the first heat transfer unit toward the heat radiating plate is a wind direction. It is characterized by that.
また、請求項5の発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の冷却装置において、前記冷却対象および前記第1冷却部の間に配置されるとともに、前記冷却対象および前記第1冷却部のぞれぞれと接触する第2伝熱部、をさらに備えることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the cooling device according to any one of
また、請求項6の発明は、観察室と、前記観察室内の被冷却体を冷却対象として冷却する冷却装置と、前記観察室の内側空間に液体を供給する供給部と、前記観察室内に設けられるとともに、前記冷却面を挟んで前記冷却装置と逆側に配置されており、前記供給部から供給される前記液体を前記内側空間にて気化させる加熱装置と、前記冷却装置により冷却された前記内側空間のうち、少なくとも、前記液体の蒸気が過飽和状態とされた区域に、光を照射する照射装置とを備え、前記冷却装置は、各々が、同様の内部抵抗を有するとともに、同様の冷却特性を有するペルチェ素子により構成された第1および第2冷却部と、前記第1および第2冷却部に対して、それぞれ第1および第2電圧を印加可能とされた電源とを有し、前記第1冷却部は、互いに平行な第1吸熱面および第1放熱面を有しており、前記第2冷却部は、互いに平行な第2吸熱面および第2放熱面を有しており、前記第1および第2冷却部は、前記第1放熱面に対して前記2吸熱面が対向するように配置されており、前記第1冷却部の前記第1吸熱面は、前記冷却対象と対向するように配置されるとともに、前記第2電圧は、前記第1電圧より大きくなるように設定されていることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is provided in the observation chamber, a cooling device that cools the object to be cooled in the observation chamber as a cooling target, a supply unit that supplies liquid to the inner space of the observation chamber, and the observation chamber. And disposed on the opposite side of the cooling device across the cooling surface, the heating device for vaporizing the liquid supplied from the supply unit in the inner space, and the cooling by the cooling device An irradiation device for irradiating light to at least an area of the inner space in which the liquid vapor is supersaturated, and each of the cooling devices has the same internal resistance and has the same cooling characteristics First and second cooling units each including a Peltier element having a power source capable of applying first and second voltages to the first and second cooling units, respectively. 1 cooling section The first heat absorbing surface and the first heat radiating surface are parallel to each other, and the second cooling part has the second heat absorbing surface and the second heat radiating surface parallel to each other. The cooling unit is disposed so that the two heat absorbing surfaces face the first heat radiating surface, and the first heat absorbing surface of the first cooling unit is disposed so as to face the object to be cooled. In addition, the second voltage is set to be larger than the first voltage.
また、請求項7の発明は、請求項6に記載の放射線観察ユニットにおいて、前記第1および第2冷却部は、前記第1および第2吸熱面、並びに前記第1および第2放熱面のそれぞれの面積が同様となるように形成されていることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the radiation observation unit according to claim 6, wherein the first and second cooling units are the first and second heat absorbing surfaces, and the first and second heat radiating surfaces, respectively. Are formed so as to have the same area.
また、請求項8の発明は、請求項6または請求項7に記載の放射線観察ユニットにおいて、前記第2冷却部の前記第2放熱面と対向するように設けられた放熱部、をさらに備えることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the radiation observation unit according to claim 6 or 7, further comprising a heat dissipating part provided so as to face the second heat dissipating surface of the second cooling part. It is characterized by.
また、請求項9の発明は、請求項8に記載の放射線観察ユニットにおいて、前記放熱部は、前記第2放熱面と対向する第1伝熱部と、前記第1伝熱部を挟んで前記第2冷却部の逆側に設けられた放熱板と、一端側が前記第1伝熱部に、他端側が前記放熱板に、それぞれ取り付けられており、前記第1伝熱部および前記放熱板の間で熱を移動させるヒートパイプと、前記第1伝熱部および前記放熱板の間に設けられており、前記第1伝熱部から前記放熱板に向かう方向が風向となるように設定された冷却ファンとを有することを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the radiation observation unit according to claim 8, wherein the heat radiating portion includes the first heat transfer portion facing the second heat radiating surface and the first heat transfer portion. A heat radiating plate provided on the opposite side of the second cooling unit, one end side is attached to the first heat transfer unit, and the other end side is attached to the heat radiating plate, and between the first heat transfer unit and the heat radiating plate. A heat pipe that moves heat, and a cooling fan that is provided between the first heat transfer unit and the heat radiating plate, and is set so that the direction from the first heat transfer unit toward the heat radiating plate is a wind direction. It is characterized by having.
また、請求項10の発明は、請求項6から請求項9のいずれかに記載の放射線観察ユニットにおいて、前記冷却対象および前記第1冷却部の間に配置されるとともに、前記冷却対象および前記第1冷却部のぞれぞれと接触する第2伝熱部、をさらに備えることを特徴とする。
The invention according to
請求項1から請求項10に記載の発明において、同様の内部抵抗と、同様の冷却特性と、を有する第1および第2冷却部には、それぞれ第1および第2電圧(第2電圧の方が第1電圧より大きい)が、印加される。 In the first to tenth aspects of the present invention, the first and second cooling sections having the same internal resistance and the same cooling characteristics are respectively provided with the first and second voltages (the second voltage). Is greater than the first voltage).
これにより、第2冷却部に流れる電流は、第1冷却部に流れる電流より大きくなり、第2冷却部の熱輸送能力は、第1冷却部の熱輸送能力より優れることになる。また、内部抵抗に起因した第1および第2冷却部の発熱量は、それぞれ第1および第2電圧の2乗に比例することになり、第2冷却部に対する第1冷却部の発熱量を抑制することができる。 Thereby, the electric current which flows into a 2nd cooling part becomes larger than the electric current which flows through a 1st cooling part, and the heat transport capacity of a 2nd cooling part is superior to the heat transport capacity of a 1st cooling part. Further, the heat generation amounts of the first and second cooling units due to the internal resistance are proportional to the squares of the first and second voltages, respectively, and the heat generation amount of the first cooling unit with respect to the second cooling unit is suppressed. can do.
そのため、最適な第1および第2電圧を設定することによって、第1吸熱面を介して冷却対象から移動させられた熱と、第1冷却部の内部抵抗に起因した熱と、を第1冷却部から第2冷却部に効率的に運ぶことができる。その結果、冷却対象を迅速に冷却することができる。 Therefore, by setting the optimal first and second voltages, the heat transferred from the object to be cooled via the first heat absorption surface and the heat caused by the internal resistance of the first cooling unit are first cooled. It can be efficiently transported from the part to the second cooling part. As a result, the object to be cooled can be quickly cooled.
特に、請求項2および請求項7に記載の発明によれば、第1および第2冷却部として、同一特性および同一形状のペルチェ素子を用いることができる。すなわち、第1および第2冷却部として、同一のペルチェ素子を採用することができる。そのため、冷却装置に含まれる部品の種類数を減少させることができ、冷却装置の製造コストを低減させることができる。 In particular, according to the second and seventh aspects of the present invention, Peltier elements having the same characteristics and the same shape can be used as the first and second cooling sections. That is, the same Peltier element can be adopted as the first and second cooling units. Therefore, the number of types of parts included in the cooling device can be reduced, and the manufacturing cost of the cooling device can be reduced.
特に、請求項3および請求項8に記載の発明によれば、第2冷却部の第2放熱面から第2冷却部の外部に、熱を良好に移動させることができる。そのため、冷却対象をさらに迅速に冷却することができる。 Particularly, according to the third and eighth aspects of the invention, heat can be favorably transferred from the second heat radiation surface of the second cooling unit to the outside of the second cooling unit. As a result, the object to be cooled can be further rapidly cooled.
特に、請求項4および請求項9に記載の発明によれば、第1伝熱部および放熱板のそれぞれに輸送された熱を、冷却ファンによって冷却装置の外部に、良好に移動させることができる。 In particular, according to the invention described in claims 4 and 9, the heat transported to each of the first heat transfer section and the heat radiating plate can be favorably moved to the outside of the cooling device by the cooling fan. .
特に、請求項5および請求項10に記載の発明によれば、冷却対象および第1冷却部の間に第2伝熱部を設けることにより、冷却対象から第1冷却部を離隔して配置することができる。そのため、冷却対象に対する冷却装置の配置の自由度を向上させることができる。 In particular, according to the invention described in claim 5 and claim 10, the first cooling unit is spaced apart from the cooling target by providing the second heat transfer unit between the cooling target and the first cooling unit. be able to. Therefore, the freedom degree of arrangement | positioning of the cooling device with respect to cooling object can be improved.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<1.放射線観察ユニットの構成>
図1から図3は、それぞれ本発明の実施の形態における放射線観察ユニット1の構成の一例を示す斜視図、正面図、および左側面図である。ここで、放射線観察ユニット1は、いわゆる拡散霧箱であり、荷電粒子(例えば、放射線)の通過軌跡を観察するために用いられる。図1に示すように、放射線観察ユニット1は、主として、観察室10と、供給部20と、加熱装置30と、照射装置40と、冷却装置50と、を備える。
<1. Configuration of radiation observation unit>
FIGS. 1 to 3 are a perspective view, a front view, and a left side view, respectively, showing an example of the configuration of the
なお、図示の都合上、図1からは供給部20が省略されている。また、図1および以降の各図には、図面に記載された各構成要素の理解を助けるため、必要に応じて適宜、Z軸方向を鉛直方向とし、XY平面を水平面とするXYZ直交座標系が、付されている。
For convenience of illustration, the
観察室10は、図1に示すように、主として、箱部11と、底部15と、を有している。これら箱部11および底部15により囲まれる空間(以下、「内側空間」と称する)10aに、荷電粒子の通過軌跡が形成される。
As shown in FIG. 1, the
箱部11は、図2および図3に示すように、天板12と、複数(本実施の形態では4つ)の側板13と、を有している。各天板12および側板13は、例えば透明なアクリル板により形成されている。これにより、観察室10の内側空間10aは、外部より観察可能とされている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
底部15は、箱部11を支持する要素であり、箱部11の下方に配置される。図1に示すように、底部15は、主として、基体16と、蓋体17と、を有している。基体16は、平板により形成されており、基体16の中央には、貫通孔16aが形成されている。また、貫通孔16aには、伝熱部18(第2伝熱部)が配置されている。さらに、蓋体17は、伝熱部18と接触しつつ貫通孔16aの上方を閉鎖する。ここで、蓋体17および伝熱部18としては、熱伝導率の高い材料が採用される。
The
供給部20は、観察室10の内側空間10aに液体(例えば、水やエタノール等)を供給する。図2および図3に示すように、供給部20は、天板12付近となるように、各側板13に貼り付けられている。
The
ここで、本実施の形態において、供給部20としては、例えばウレタンスポンジのような吸水性および吸液性の高い材料が採用されている。そして、この供給部20に液体が吸い取らされた上で、供給部20が内側空間10aに配置されることによって、供給部20は液体供給機能を発揮する。
Here, in the present embodiment, as the
なお、供給部20への液体の補充は、天板12が開放された状態で行われても良い。また、不図示の貫通孔を介して供給部20に液体の補充が行われても良い。この場合、天板12の開放は不要となる。
Note that the replenishment of the liquid to the
加熱装置30(30a、30b)のそれぞれは、例えば電気ヒータにより構成されている。図1に示すように、各加熱装置30は、観察室10内に設けられるとともに、観察室10の蓋体17(蓋体17の表面)を挟んで冷却装置50と逆側に配置されている。これにより、加熱装置30が動作させられると、供給部20から供給される液体は、内側空間10aにて気化させられる。
Each of the heating devices 30 (30a, 30b) is constituted by, for example, an electric heater. As shown in FIG. 1, each
照射装置40は、例えばLED(Light Emitting Diode)照明により構成されている。図1に示すように、照射装置40は、観察室10の外部であって、複数の側板13のうちの一のもの(より具体的には、背面側の側板13)と対向するように設けられている。
The
ここで、供給部20から供給される液体が加熱装置30により気化させられた後、観察室10の内側空間10aが冷却装置50により過冷却されると、液体の蒸気は過飽和状態となる。そして、本実施の形態の照射装置40は、冷却装置50により冷却された内側空間10aのうち、少なくとも、液体の蒸気が過飽和状態とされた区域10b(図2および図3参照)の一部または全部に、光を照射する。これにより、区域10bを通過する荷電粒子の軌跡が、観察可能となる。
Here, after the liquid supplied from the
冷却装置50は、冷却対象となる観察室10を急激に冷却する。図1から図3に示すように、冷却装置50は、観察室10の下方に配置される。なお、冷却装置50の詳細な構成については、後述する。
The
<2.冷却装置の構成>
図4から図6は、それぞれ冷却装置50付近の構成の一例を示すブロック図、斜視図、および右側面図である。また、図7および図8は、それぞれ放熱部70から冷却ファン75を取り外した状態における冷却装置50付近の構成の一例を示す斜視図および右側面図である。図4から図8に示すように、冷却装置50は、主として、第1および第2冷却部51、52と、電源60と、放熱部70と、を有している。
<2. Configuration of cooling device>
4 to 6 are a block diagram, a perspective view, and a right side view showing an example of the configuration in the vicinity of the
第1および第2冷却部51、52のそれぞれは、電気的な冷却素子であり、同一の特性および同一形状のペルチェ素子により構成されている。
Each of the 1st and
すなわち、各冷却部51、52は、同様の内部抵抗を有するとともに、同様の冷却特性を有する。また、図4に示すように、第1冷却部51は、互いに平行な第1吸熱面51aおよび第1放熱面51bを有している。また、第2冷却部52は、互いに平行な第2吸熱面52aおよび第2放熱面52bを有している。さらに、各冷却部51、52は、第1および第2吸熱面51a、52a、並びに第1および第2放熱面51b、52bのそれぞれの面積が同様となるように、形成されている。
That is, each cooling
そして、各冷却部51、52は、第1放熱面51bに対して第2吸熱面52aが対向するように、積み重ねて配置されている。より具体的には、各冷却部51、52は、第1放熱面51bおよび第2吸熱面52aが互いに平行とされた上で、両面が接触するように、積層されている。
The cooling
また、冷却対象となる観察室10(より具体的には、観察室10に含まれる蓋体17)と第1冷却部51との間には、蓋体17および第1冷却部51のそれぞれと接触する伝熱部18が、配置される。このように、観察室10内の蓋体17は、冷却装置50により冷却される。そのため、蓋体17は、冷却装置50により冷却される被冷却体となり、蓋体17の表面は、観察室10内の冷却面として機能する。
Further, between the
電源60は、図4に示すように、電線61a、61bを介して第1冷却部51と、電線62a、62bを介して第2冷却部52と、電気的に接続されている。これにより、電源60は、第1冷却部51に対して第1電圧を、第2冷却部52に対して第2電圧を、それぞれ印加可能とされている。ここで、本実施の形態において、第2電圧は、第1電圧より大きくなるように設定されている。
As shown in FIG. 4, the
ここで、冷却装置50のように複数のペルチェ素子を用いた装置の冷却能力は、各ペルチェ素子を流れる電流と、各ペルチェ素子自体の発熱と、に従って定まる。すなわち、この冷却能力は、
(1)各ペルチェ素子を流れる電流に基づいて、吸熱面側から発熱面側に移動させられる熱量と、
(2)各ペルチェ素子の内部抵抗に基づいた発熱量と、
が重要な要素となる。
Here, the cooling capacity of a device using a plurality of Peltier elements such as the
(1) Based on the current flowing through each Peltier element, the amount of heat transferred from the heat absorption surface side to the heat generation surface side;
(2) A calorific value based on the internal resistance of each Peltier element;
Is an important factor.
そして、本実施の形態の冷却装置50において、第1および第2冷却部51、52のそれぞれは、同様の内部抵抗と、同様の冷却特性と、を有する。また、第1冷却部51には第1電圧が、第2冷却部52には第2電圧が、それぞれ印加される。
And in the
これにより、本実施の形態の冷却装置50では、第1および第2冷却部51、52のそれぞれに流れる電流の値を相違させることができ、第1および第2冷却部51、52の熱輸送能力に差異を与えることができる。また同時に、第2冷却部52に対する第1冷却部51の発熱量を抑制することができる。
Thereby, in the
そのため、最適な第1および第2電圧を設定することによって、第1吸熱面51aを介して観察室10から移動させられた熱と、第1冷却部51の内部抵抗に起因した熱と、を第1冷却部51から第2冷却部52に効率的に運ぶことができる。
Therefore, by setting the optimal first and second voltages, the heat moved from the
放熱部70は、図4に示すように、第2冷却部52の第2放熱面52bと対向するように設けられている。図5から図8に示すように、放熱部70は、主として、伝熱部71(第1伝熱部)と、放熱板72と、複数のヒートパイプ74と、冷却ファン75と、を有している。
As shown in FIG. 4, the
伝熱部71は、第2冷却部52の第2放熱面52bと対向(より具体的には、接触)するように配置されている。伝熱部71は、第2冷却部52の第2放熱面52bから放出される熱を、各ヒートパイプ74に移動させる。ここで、伝熱部71としては、熱伝導率の高い材料が採用される。
The
放熱板72は、いわゆるヒートシンクにより構成されており、複数の板材から熱を放散させる。図5から図8に示すように、放熱板72は、伝熱部71を挟んで第2冷却部52の逆側に設けられている。
The
複数(本実施の形態では2つ)のヒートパイプ74は、熱輸送要素であり、伝熱部71および放熱板72の間で熱を移動させる。図6および図8に示すように、各ヒートパイプ74の一端74a側は伝熱部71に、他端74b側は放熱板72に、それぞれ取り付けられている。
The plurality of (two in the present embodiment)
冷却ファン75は、図5および図7に示すように、伝熱部71および放熱板72の間に設けられている。また、伝熱部71から放熱板72に向かう方向が風向となるように、冷却ファン75の回転方向が設定されている。これにより、伝熱部71および放熱板72のそれぞれに輸送された熱は、冷却ファン75によって冷却装置50の外部に、良好に移動させられる。
As shown in FIGS. 5 and 7, the cooling
<3.本実施の形態における冷却装置の利点>
以上のように、本発明の実施の形態の冷却装置50において、第1および第2冷却部51、52のそれぞれは、同様の内部抵抗と、同様の冷却特性と、を有するペルチェ素子により構成されている。また、電源60によって、第1冷却部51には第1電圧が、第2冷却部52には第2電圧が、それぞれ印加される。さらに、第2電圧は、第1電圧より大きくなるように設定されている。
<3. Advantages of cooling device in the present embodiment>
As described above, in the
これにより、第2冷却部52に流れる電流は、第1冷却部51に流れる電流より大きくなり、第2冷却部52の熱輸送能力は、第1冷却部51の熱輸送能力より優れることになる。また、内部抵抗に起因した第1および第2冷却部51、52の発熱量は、内部抵抗の抵抗値の変動を考慮しない場合には、それぞれ第1および第2電圧の2乗に比例することになり、第2冷却部52に対する第1冷却部51の発熱量を抑制することができる。
Thereby, the current flowing through the
そのため、最適な第1および第2電圧を設定することによって、第1冷却部51の第1吸熱面51aを介して観察室10から移動させられた熱と、第1冷却部51の内部抵抗に起因した熱と、を第1冷却部51から第2冷却部52に効率的に運ぶことができる。その結果、冷却対象を迅速に冷却(急冷)することができる。
Therefore, by setting the optimal first and second voltages, the heat transferred from the
また、本発明の実施の形態の冷却装置50では、第1および第2冷却部51、52として、同一特性および同一形状のペルチェ素子を用いることができる。すなわち、第1および第2冷却部51、52として、同一のペルチェ素子を採用することができる。そのため、冷却装置50に含まれる部品の種類数を減少させることができ、冷却装置50の製造コストを低減させることができる。
In the
また、本発明の実施の形態の冷却装置50では、放熱部70を用いることによって、第2冷却部52の第2放熱面52bから第2冷却部52の外部に、熱を良好に移動させることができる。そのため、冷却対象となる観察室10をさらに迅速に冷却することができる。
Further, in the
さらに、本発明の実施の形態の冷却装置50において、観察室10の蓋体17と、第1冷却部51と、の間には、伝熱部18が設けられている。これにより、冷却対象となる観察室10から第1冷却部51を離隔して配置することができる。そのため、冷却対象に対する冷却装置50の配置の自由度を向上させることができる。
Furthermore, in the
<4.変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
<4. Modification>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made.
(1)本実施の形態において、伝熱部18が第1冷却部51および蓋体17のそれぞれと接触しているものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、冷却装置50から伝熱部18が省略されても良い。すなわち、第1冷却部51および蓋体17が熱的に接続された状態で、第1冷却部51の第1吸熱面51aが冷却対象となる蓋体17と対向するように配置されていれば十分である。
(1) Although the
(2)また、本実施の形態において、第1および第2冷却部51、52のそれぞれは、同一の特性および同一形状のペルチェ素子により構成されているものとして説明したが、これに限定されるものでない。
(2) In the present embodiment, each of the first and
例えば、ペルチェ素子の製造メーカの都合により、内部抵抗および冷却特性が同様のまま、ペルチェ素子の外形に若干の変更が施された場合において、これら変更前後のペルチェ素子が混在した状態で形成された冷却装置も、
(A)この変更前のペルチェ素子のみにより形成された冷却装置、および、
(B)この変更後のペルチェ素子のみにより形成された冷却装置、
のそれぞれと同様の機能および性能を有する。
For example, for the convenience of the Peltier device manufacturer, the internal resistance and cooling characteristics remain the same, and when the external shape of the Peltier device is slightly changed, the Peltier device before and after the change is mixed. Cooling device
(A) a cooling device formed only by the Peltier element before this change, and
(B) a cooling device formed only by the Peltier element after this change,
Each has the same function and performance.
すなわち、各冷却部51、52の内部抵抗および冷却特性が同様であれば、第1および第2吸熱面51a、52a、並びに第1および第2放熱面51b、52bの面積のうちの一部または全部が相違しても良い。
That is, if the internal resistance and the cooling characteristics of the cooling
(3)また、本実施の形態では、供給部20は、各側板13に貼り付けられているものとして説明したが、これに限定されるものでない。少なくとも、各側板13のうちの一のものに、貼り付けられていれば十分である。
(3) Moreover, in this Embodiment, although the
(4)さらに、本実施の形態では、単一の電源60を用いるものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、複数の電源のそれぞれから、対応する第1および第2冷却部51、52に電圧が印加されても良い。
(4) Furthermore, in the present embodiment, the description has been made assuming that a
1 放射線観察ユニット
10 観察室
10a 内側空間
10b 区域
17 蓋体(被冷却体)
18、71 伝熱部(第2および第1伝熱部)
20 供給部
30 加熱装置
40 照射装置
50 冷却装置
51、52 第1および第2冷却部
51a、52a 第1および第2吸熱面
51b、52b 第1および第2放熱面
60 電源
70 放熱部
72 放熱板
74 ヒートパイプ
74a 一端
74b 他端
75 冷却ファン
DESCRIPTION OF
18, 71 Heat transfer section (second and first heat transfer section)
DESCRIPTION OF
上記の課題を解決するため、請求項1の発明は、冷却対象を冷却する冷却装置であって、各々が、同様の内部抵抗を有するとともに、同様の冷却特性を有するペルチェ素子により構成された第1および第2冷却部と、前記第1および第2冷却部に対して、それぞれ第1および第2電圧を印加可能とされた電源とを備え、前記第1冷却部は、互いに平行な第1吸熱面および第1放熱面を有しており、前記第2冷却部は、互いに平行な第2吸熱面および第2放熱面を有しており、前記第1および第2冷却部は、前記第1放熱面に対して前記2吸熱面が対向するように配置されており、前記第1冷却部の前記第1吸熱面は、前記冷却対象と対向するように配置されるとともに、前記第2電圧が、前記第1電圧より大きくなるように設定されることによって、前記第1および第2冷却部の熱輸送能力に差異を与えつつ、前記第2冷却部に対する前記第1冷却部の発熱量を抑制することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of
また、請求項6の発明は、観察室と、前記観察室内の被冷却体を冷却対象として冷却する冷却装置と、前記観察室の内側空間に液体を供給する供給部と、前記観察室内に設けられるとともに、前記冷却面を挟んで前記冷却装置と逆側に配置されており、前記供給部から供給される前記液体を前記内側空間にて気化させる加熱装置と、前記冷却装置により冷却された前記内側空間のうち、少なくとも、前記液体の蒸気が過飽和状態とされた区域に、光を照射する照射装置とを備え、前記冷却装置は、各々が、同様の内部抵抗を有するとともに、同様の冷却特性を有するペルチェ素子により構成された第1および第2冷却部と、前記第1および第2冷却部に対して、それぞれ第1および第2電圧を印加可能とされた電源とを有し、前記第1冷却部は、互いに平行な第1吸熱面および第1放熱面を有しており、前記第2冷却部は、互いに平行な第2吸熱面および第2放熱面を有しており、前記第1および第2冷却部は、前記第1放熱面に対して前記2吸熱面が対向するように配置されており、前記第1冷却部の前記第1吸熱面は、前記冷却対象と対向するように配置されるとともに、前記第2電圧が、前記第1電圧より大きくなるように設定されることによって、前記第1および第2冷却部の熱輸送能力に差異を与えつつ、前記第2冷却部に対する前記第1冷却部の発熱量を抑制することを特徴とする。
The invention according to claim 6 is provided in the observation chamber, a cooling device that cools the object to be cooled in the observation chamber as a cooling target, a supply unit that supplies liquid to the inner space of the observation chamber, and the observation chamber. And disposed on the opposite side of the cooling device across the cooling surface, the heating device for vaporizing the liquid supplied from the supply unit in the inner space, and the cooling by the cooling device An irradiation device for irradiating light to at least an area of the inner space in which the liquid vapor is supersaturated, and each of the cooling devices has the same internal resistance and has the same cooling characteristics First and second cooling units each including a Peltier element having a power source capable of applying first and second voltages to the first and second cooling units, respectively. 1 cooling section The first heat absorbing surface and the first heat radiating surface are parallel to each other, and the second cooling part has the second heat absorbing surface and the second heat radiating surface parallel to each other. The cooling unit is disposed so that the two heat absorbing surfaces face the first heat radiating surface, and the first heat absorbing surface of the first cooling unit is disposed so as to face the object to be cooled. together with the second voltage, wherein the set Rukoto to be greater than the first voltage, while providing a difference in the first and the heat transport capacity of the second cooling unit, the first to the
Claims (10)
(a) 各々が、同様の内部抵抗を有するとともに、同様の冷却特性を有するペルチェ素子により構成された第1および第2冷却部と、
(b) 前記第1および第2冷却部に対して、それぞれ第1および第2電圧を印加可能とされた電源と、
を備え、
前記第1冷却部は、互いに平行な第1吸熱面および第1放熱面を有しており、
前記第2冷却部は、互いに平行な第2吸熱面および第2放熱面を有しており、
前記第1および第2冷却部は、前記第1放熱面に対して前記2吸熱面が対向するように配置されており、
前記第1冷却部の前記第1吸熱面は、前記冷却対象と対向するように配置されるとともに、
前記第2電圧は、前記第1電圧より大きくなるように設定されていることを特徴とする冷却装置。 A cooling device for cooling a cooling target,
(a) first and second cooling parts each having a similar internal resistance and composed of Peltier elements having similar cooling characteristics;
(b) a power source capable of applying first and second voltages to the first and second cooling units, respectively;
With
The first cooling unit has a first heat absorbing surface and a first heat radiating surface parallel to each other,
The second cooling part has a second heat absorption surface and a second heat dissipation surface parallel to each other,
The first and second cooling units are arranged such that the two heat absorption surfaces face the first heat dissipation surface,
The first heat absorption surface of the first cooling unit is disposed so as to face the object to be cooled,
The cooling device, wherein the second voltage is set to be larger than the first voltage.
前記第1および第2冷却部は、前記第1および第2吸熱面、並びに前記第1および第2放熱面のそれぞれの面積が同様となるように形成されていることを特徴とする冷却装置。 The cooling device according to claim 1, wherein
The cooling device according to claim 1, wherein the first and second cooling sections are formed so that the areas of the first and second heat absorbing surfaces and the first and second heat radiating surfaces are the same.
(c) 前記第2冷却部の前記第2放熱面と対向するように設けられた放熱部、
をさらに備えることを特徴とする冷却装置。 The cooling device according to claim 1 or 2,
(c) a heat dissipating part provided to face the second heat dissipating surface of the second cooling part;
The cooling device further comprising:
前記放熱部は、
(c-1) 前記第2放熱面と対向する第1伝熱部と、
(c-2) 前記第1伝熱部を挟んで前記第2冷却部の逆側に設けられた放熱板と、
(c-3) 一端側が前記第1伝熱部に、他端側が前記放熱板に、それぞれ取り付けられており、前記第1伝熱部および前記放熱板の間で熱を移動させるヒートパイプと、
(c-4) 前記第1伝熱部および前記放熱板の間に設けられており、前記第1伝熱部から前記放熱板に向かう方向が風向となるように設定された冷却ファンと、
を有することを特徴とする冷却装置。 The cooling device according to claim 3, wherein
The heat dissipation part is
(c-1) a first heat transfer portion facing the second heat radiation surface;
(c-2) a heat radiating plate provided on the opposite side of the second cooling unit across the first heat transfer unit;
(c-3) One end side is attached to the first heat transfer unit, the other end side is attached to the heat radiating plate, and a heat pipe that moves heat between the first heat transfer unit and the heat radiating plate;
(c-4) a cooling fan that is provided between the first heat transfer section and the heat radiating plate, and is set so that a direction from the first heat transfer section toward the heat radiating plate is a wind direction;
A cooling device comprising:
(d) 前記冷却対象および前記第1冷却部の間に配置されるとともに、前記冷却対象および前記第1冷却部のぞれぞれと接触する第2伝熱部、
をさらに備えることを特徴とする冷却装置。 The cooling device according to any one of claims 1 to 4,
(d) a second heat transfer unit disposed between the cooling target and the first cooling unit and in contact with each of the cooling target and the first cooling unit;
The cooling device further comprising:
(b) 前記観察室内の被冷却体を冷却対象として冷却する冷却装置と、
(c) 前記観察室の内側空間に液体を供給する供給部と、
(d) 前記観察室内に設けられるとともに、前記冷却対象を挟んで前記冷却装置と逆側に配置されており、前記供給部から供給される前記液体を前記内側空間にて気化させる加熱装置と、
(e) 前記冷却装置により冷却された前記内側空間のうち、少なくとも、前記液体の蒸気が過飽和状態とされた区域に、光を照射する照射装置と、
を備え、
前記冷却装置は、
(a-1) 各々が、同様の内部抵抗を有するとともに、同様の冷却特性を有するペルチェ素子により構成された第1および第2冷却部と、
(a-2) 前記第1および第2冷却部に対して、それぞれ第1および第2電圧を印加可能とされた電源と、
を有し、
前記第1冷却部は、互いに平行な第1吸熱面および第1放熱面を有しており、
前記第2冷却部は、互いに平行な第2吸熱面および第2放熱面を有しており、
前記第1および第2冷却部は、前記第1放熱面に対して前記2吸熱面が対向するように配置されており、
前記第1冷却部の前記第1吸熱面は、前記冷却対象と対向するように配置されるとともに、
前記第2電圧は、前記第1電圧より大きくなるように設定されていることを特徴とする放射線観察ユニット。 (a) the observation room;
(b) a cooling device that cools the object to be cooled in the observation chamber as a cooling target;
(c) a supply unit for supplying liquid to the inner space of the observation chamber;
(d) a heating device that is provided in the observation chamber, is disposed on the opposite side of the cooling device with the cooling target interposed therebetween, and vaporizes the liquid supplied from the supply unit in the inner space;
(e) an irradiation device that irradiates light to at least an area where the vapor of the liquid is supersaturated in the inner space cooled by the cooling device;
With
The cooling device is
(a-1) first and second cooling units each configured by Peltier elements having similar internal resistance and similar cooling characteristics;
(a-2) a power source capable of applying first and second voltages to the first and second cooling units, respectively;
Have
The first cooling unit has a first heat absorbing surface and a first heat radiating surface parallel to each other,
The second cooling part has a second heat absorption surface and a second heat dissipation surface parallel to each other,
The first and second cooling units are arranged such that the two heat absorption surfaces face the first heat dissipation surface,
The first heat absorption surface of the first cooling unit is disposed so as to face the object to be cooled,
The radiation observation unit, wherein the second voltage is set to be larger than the first voltage.
前記第1および第2冷却部は、前記第1および第2吸熱面、並びに前記第1および第2放熱面のそれぞれの面積が同様となるように形成されていることを特徴とする放射線観察ユニット。 The radiation observation unit according to claim 6,
The first and second cooling sections are formed so that the areas of the first and second heat absorbing surfaces and the first and second heat radiating surfaces are the same. .
(a-3) 前記第2冷却部の前記第2放熱面と対向するように設けられた放熱部、
をさらに備えることを特徴とする放射線観察ユニット。 The radiation observation unit according to claim 6 or 7,
(a-3) a heat dissipating part provided to face the second heat dissipating surface of the second cooling part;
A radiation observation unit further comprising:
前記放熱部は、
前記第2放熱面と対向する第1伝熱部と、
前記第1伝熱部を挟んで前記第2冷却部の逆側に設けられた放熱板と、
一端側が前記第1伝熱部に、他端側が前記放熱板に、それぞれ取り付けられており、前記第1伝熱部および前記放熱板の間で熱を移動させるヒートパイプと、
前記第1伝熱部および前記放熱板の間に設けられており、前記第1伝熱部から前記放熱板に向かう方向が風向となるように設定された冷却ファンと、
を有することを特徴とする放射線観察ユニット。 The radiation observation unit according to claim 8,
The heat dissipation part is
A first heat transfer section facing the second heat radiation surface;
A heat sink provided on the opposite side of the second cooling unit across the first heat transfer unit;
One end side is attached to the first heat transfer section, the other end side is attached to the heat radiating plate, and a heat pipe that moves heat between the first heat transfer section and the heat radiating plate,
A cooling fan that is provided between the first heat transfer section and the heat radiating plate, and is set so that a direction from the first heat transfer section toward the heat radiating plate is a wind direction;
A radiation observation unit comprising:
(a-4) 前記冷却対象および前記第1冷却部の間に配置されるとともに、前記冷却対象および前記第1冷却部のぞれぞれと接触する第2伝熱部、
をさらに備えることを特徴とする放射線観察ユニット。 The radiation observation unit according to any one of claims 6 to 9,
(a-4) a second heat transfer unit disposed between the cooling target and the first cooling unit and in contact with each of the cooling target and the first cooling unit;
A radiation observation unit further comprising:
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002168547A (en) * | 2000-11-20 | 2002-06-14 | Global Cooling Bv | Cpu cooling device using siphon |
JP3129409U (en) * | 2006-11-06 | 2007-02-22 | 雅一 林 | Energy efficient electronic refrigerator |
JP2007232416A (en) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Nakamura Scientific Co Ltd | Low-temperature diffusion type cloud chamber |
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2017
- 2017-04-27 JP JP2017088014A patent/JP2018185117A/en not_active Withdrawn
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