JP2020200980A - Heat controller, cooling system, heating system and electronic product - Google Patents

Heat controller, cooling system, heating system and electronic product Download PDF

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JP2020200980A JP2019107362A JP2019107362A JP2020200980A JP 2020200980 A JP2020200980 A JP 2020200980A JP 2019107362 A JP2019107362 A JP 2019107362A JP 2019107362 A JP2019107362 A JP 2019107362A JP 2020200980 A JP2020200980 A JP 2020200980A
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秀範 江川
Hidenori Egawa
秀範 江川
明彦 逸見
Akihiko Henmi
明彦 逸見
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United Precision Tech Co Ltd
United Precision Technologies Co Ltd
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United Precision Technologies Co Ltd
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Abstract

To devise a layout to avoid deterioration of heat quantity transport capacity per unit mounting area of a temperature control unit (heat controller), in a case of providing a plurality of Peltier elements (Peltier effect elements).SOLUTION: A plurality of Peltier modules 11 to 16 having Peltier effect elements whose first surfaces are heat absorption surfaces 11a to 16a and second surfaces are heat dissipation surfaces 11b to 16b, is arranged along a direction orthogonal to a surface direction. Between the heat absorption surfaces 11a to 16a facing each other, heat absorption flow passages 21, 22 are arranged. Between the heat dissipation surfaces 11b to 16b facing each other, heat dissipation flow passages 31, 33 are arranged. The heat absorption flow passages 21, 22 are connected to a heat absorption flow passage connection part 40. The heat dissipation flow passages 31, 33 are connected to the heat dissipation flow passages connection part 50.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、熱制御装置、冷却システム、加熱システム、及び、電化製品に関し、特に、空調機、冷蔵庫、温水器、冷水器などの家電に設けることができる、熱制御装置、冷却システム、加熱システム、及び、電化製品に関する。 The present invention relates to a heat control device, a cooling system, a heating system, and an electric appliance, and in particular, a heat control device, a cooling system, and a heating system that can be provided in home appliances such as air conditioners, refrigerators, water heaters, and water coolers. , And electrical appliances.

特許文献1には、建築物の温度制御空間内の温度を適切な温度に維持でき、複雑な構成でなく、施工に時間と手間がかかることもなく、コストも低減でき、しかも、冷暖房効率に優れ、メンテナンス性にも優れた温度制御ユニットが開示されている。この温度制御ユニットは、一方の面が被放熱体に接触するように配置されるベイパーチャンバーと、ベイパーチャンバーの他方の面に接触するように配置されたペルチェ素子と、ペルチェ素子のベイパーチャンバーと反対側の面に接触するように配置された放熱板部とを備える。
特開2017−203604号公報
In Patent Document 1, the temperature in the temperature control space of the building can be maintained at an appropriate temperature, the structure is not complicated, the construction does not take time and labor, the cost can be reduced, and the heating and cooling efficiency is improved. A temperature control unit that is excellent and has excellent maintainability is disclosed. This temperature control unit is opposite to the vapor chamber of the vapor chamber, which is arranged so that one surface is in contact with the heat radiating body, the Peltier element which is arranged so that one surface is in contact with the other surface of the vapor chamber, and the vapor chamber of the Peltier element. It is provided with a heat radiating plate portion arranged so as to come into contact with the side surface.
JP-A-2017-203604

しかし、非常に高い熱量の輸送能力が必要な場合にはペルチェ素子数を多くする必要があるが、この場合、ペルチェ素子は、通常、平面的に配置される。そうすると、実装面積を多く必要とするとともに、端部に位置するペルチェ素子による熱量の輸送能力は相対的に低いため、単位実装面積当たりの熱量輸送能力の向上は限定的である。 However, when a very high heat transfer capacity is required, it is necessary to increase the number of Peltier elements. In this case, the Peltier elements are usually arranged in a plane. Then, since a large mounting area is required and the heat transport capacity of the Peltier element located at the end is relatively low, the improvement of the heat transport capacity per unit mounting area is limited.

そこで、本発明は、ペルチェ素子(ペルチェ効果素子)を複数設ける場合に、そのレイアウトを工夫して、温度制御ユニット(熱制御装置)の単位実装面積当たりの熱量輸送能力の低下を回避することを課題とする。 Therefore, according to the present invention, when a plurality of Peltier elements (Peltier effect elements) are provided, the layout is devised to avoid a decrease in the heat transfer capacity per unit mounting area of the temperature control unit (heat control device). Make it an issue.

上記課題を解決するために、本発明の熱制御装置は、
第一の面が吸熱面であり第二の面が放熱面であるペルチェ効果素子が面方向に対して直交方向に沿って複数配置され、
前記吸熱面相互の対向面間に吸熱流路が配置され、前記放熱面相互の対向面間に放熱流路が配置されている。
In order to solve the above problems, the thermal control device of the present invention
A plurality of Peltier effect elements having a first surface as an endothermic surface and a second surface as a heat radiating surface are arranged along the direction orthogonal to the surface direction.
The endothermic flow path is arranged between the endothermic surfaces facing each other, and the heat dissipation flow path is arranged between the facing surfaces of the heat radiating surfaces.

このように、本発明の熱制御装置は、ペルチェ効果素子を、構造的に積層しており、かつ、熱的に並列に配置しているため、実装面積を少なく抑えつつ、端部に位置するペルチェ素子による熱量の輸送能力を相対的に高めて、単位実装面積当たりの熱量輸送能力の向上させている。 As described above, in the thermal control device of the present invention, the Peltier effect elements are structurally laminated and thermally arranged in parallel, so that the Peltier effect elements are located at the ends while keeping the mounting area small. The heat transport capacity of the Peltier element is relatively increased to improve the heat transport capacity per unit mounting area.

なお、前記吸熱流路を相互に連結する吸熱流路用連結部と、前記放熱流路を相互に連結する放熱流路用連結部と、を備えることもできる。 It should be noted that the endothermic flow path connecting portion for connecting the endothermic flow paths to each other and the heat dissipation flow path connecting portion for connecting the heat dissipation flow paths to each other may be provided.

また、前記吸熱流路及び前記放熱流路は、少なくとも一部がベイパーチャンバーで構成されてもよい。 Further, at least a part of the endothermic flow path and the heat dissipation flow path may be composed of a vapor chamber.

本発明の冷却システムは、
上記熱制御装置と、
前記熱制御装置によって吸熱された冷却対象からの熱を排出する排熱装置と、
を含む。
The cooling system of the present invention
With the above thermal control device
A heat exhaust device that discharges heat from the object to be cooled that has been absorbed by the heat control device,
including.

本発明の加熱システムは、
上記熱制御装置と、
前記熱制御装置に対して熱を供給する熱源と、
を含む。
The heating system of the present invention
With the above thermal control device
A heat source that supplies heat to the heat control device and
including.

さらに、本発明の電化製品は、上記熱制御装置を含む。電化システムとしては、空調機、冷蔵庫、温水器、冷水器などを挙げることができる。 Further, the electric appliance of the present invention includes the above-mentioned thermal control device. Examples of the electrification system include air conditioners, refrigerators, water heaters, and water coolers.

発明の実施の形態Embodiment of the invention

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において同様の部分には同一の符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same parts are designated by the same reference numerals.

(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1の熱制御装置100の模式的な構成図である。図1には、以下説明する、ペルチェモジュール11〜16と、吸熱流路21,22と、放熱流路31,32と、吸熱流路用連結部40と、放熱流路用連結部50と、を示しており、熱制御装置100の概形は略直方体形状である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the thermal control device 100 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the Peltier modules 11 to 16, the heat absorption channels 21 and 22, the heat dissipation channels 31 and 32, the endothermic flow path connecting portion 40, and the heat dissipation flow path connecting portion 50 are described below. The general shape of the heat control device 100 is a substantially rectangular parallelepiped shape.

図2は、図1に示す熱制御装置100の分解図であり、図1に示す各部位の詳細説明図である。図2には、図1に示した各部位に加えて、以下説明する、吸熱面(第一の面)11a〜16aと、放熱面(第二の面)11b〜16bと、一端側21aと、他端側21bと、基端部21cと、を示している。 FIG. 2 is an exploded view of the heat control device 100 shown in FIG. 1, and is a detailed explanatory view of each portion shown in FIG. In FIG. 2, in addition to the respective parts shown in FIG. 1, the endothermic surfaces (first surface) 11a to 16a, the heat radiating surfaces (second surface) 11b to 16b, and one end side 21a, which will be described below, are shown. , The other end side 21b and the base end portion 21c are shown.

図1に示すように、ペルチェモジュール11〜16は、それぞれ、平板状をしている。ペルチェモジュール11〜16は、例えば、長さ2mm〜3mm×幅2mm〜3mm×厚さ2mm〜3mm程度の大きさの幾つかのペルチェ効果素子をセラミックス板によって挟み込むことによって構成している。 As shown in FIG. 1, each of the Peltier modules 11 to 16 has a flat plate shape. The Peltier modules 11 to 16 are configured by, for example, sandwiching several Peltier effect elements having a size of about 2 mm to 3 mm in length × 2 mm to 3 mm in width × 2 mm to 3 mm in thickness between ceramic plates.

ペルチェモジュール11〜16自体の大きさは、例えば、長さ4cm程度×幅3cm程度×厚さ3mm程度とすればよい。ペルチェモジュール11〜16には、ペルチェ効果素子に電流を印加するための配線11c〜16cが接続されている。 The size of the Peltier modules 11 to 16 itself may be, for example, about 4 cm in length × about 3 cm in width × about 3 mm in thickness. Wiring 11c to 16c for applying an electric current to the Peltier effect element are connected to the Peltier modules 11 to 16.

なお、図1には、6本の配線11c〜16cが示されているが、図面奥側にも各配線11c〜16cに対応する配線がある。すなわち、ペルチェモジュール11〜16には、それぞれ、2つずつ配線が接続されている。 Although six wirings 11c to 16c are shown in FIG. 1, there are wirings corresponding to the respective wirings 11c to 16c on the back side of the drawing. That is, two wires are connected to each of the Peltier modules 11 to 16.

図2に示すように、ペルチェモジュール11〜16は、吸熱面(第一の面)11a〜16aと、放熱面(第二の面)11b〜16bとを備えている。ペルチェモジュール11〜16は、面方向に対して直交方向に沿って複数配置されている。 As shown in FIG. 2, the Peltier modules 11 to 16 include endothermic surfaces (first surface) 11a to 16a and heat radiating surfaces (second surface) 11b to 16b. A plurality of Peltier modules 11 to 16 are arranged along the direction orthogonal to the plane direction.

ペルチェモジュール11,13,15は、図1の右手前側に吸熱面11a,13a,15aが向く態様で配置されている。ペルチェモジュール12,14,16は、図1の右手前側に放熱面12b,14b,16bが向く態様で配置されている。すなわち、本実施形態では、偶数番目に位置する各ペルチェモジュールと奇数番目に位置する各ペルチェモジュールとの例えば吸熱面が、相互に逆向きになるように配置している。 The Peltier modules 11, 13 and 15 are arranged so that the endothermic surfaces 11a, 13a and 15a face the front right side of FIG. The Peltier modules 12, 14 and 16 are arranged so that the heat radiating surfaces 12b, 14b and 16b face the front right side of FIG. That is, in the present embodiment, for example, the endothermic surfaces of the even-numbered Peltier modules and the odd-numbered Peltier modules are arranged so as to be opposite to each other.

図1に示すように、吸熱流路21,22及び放熱流路31,32は、いずれも例えばコ字状をしている。なお、当該形状は例示であり、例えば、端部がもう一つ増えたE字状とすることもできるし、更に端部を増やした形状とすることもできる。ペルチェモジュール11〜16と吸熱流路21,22又は放熱流路31,32とは、例えば、高熱伝導性を有する接着剤等によって接続してもよいし、ペルチェモジュール11〜16を吸熱流路21,22又は放熱流路31,32間に圧入することで接続してもよい。 As shown in FIG. 1, the endothermic flow paths 21 and 22 and the heat radiation flow paths 31 and 32 are all U-shaped, for example. The shape is an example, and for example, it may be an E-shape with one more end, or it may be a shape with more ends. The Peltier modules 11 to 16 and the endothermic channels 21 and 22 or the heat dissipation channels 31 and 32 may be connected by, for example, an adhesive having high thermal conductivity, or the Peltier modules 11 to 16 may be connected to the endothermic channels 21. , 22 or may be connected by press-fitting between the heat dissipation channels 31 and 32.

図2に示すように、吸熱流路21,22及び放熱流路31,32は、 吸熱流路21を例に説明すると、相互に並行面となる一端側21aと他端側21bとが、これらに直交面となる基端部21cによって連結された形状となる。 As shown in FIG. 2, the endothermic flow paths 21 and 22 and the heat dissipation flow paths 31 and 32 are described by taking the endothermic flow path 21 as an example, and the one end side 21a and the other end side 21b that are parallel to each other are these. The shape is connected to the base end portion 21c which is an orthogonal plane to the surface.

この場合、一端側21a及び他端側21bは、例えば、ペルチェモジュール11等の長さの1.2倍〜1.5倍程度の長さで、ペルチェモジュール11等の幅の0.7倍〜1.2倍程度の幅で、ペルチェモジュール11等の厚さの0.6倍〜0.8倍程度の厚さとしている。基端部21cの内周側の長さは、ペルチェモジュール11の2枚分の厚さと一端側21aの厚さとの総和とほぼ同じである。 In this case, the one end side 21a and the other end side 21b are, for example, about 1.2 times to 1.5 times the length of the Peltier module 11 or the like, and 0.7 times the width of the Peltier module 11 or the like. The width is about 1.2 times, and the thickness is about 0.6 to 0.8 times the thickness of the Peltier module 11 and the like. The length of the base end portion 21c on the inner peripheral side is substantially the same as the sum of the thickness of two Peltier modules 11 and the thickness of the one end side 21a.

吸熱流路21は、吸熱面11a,12a相互の対向面間に一端側21aが位置し、吸熱面13a,14a相互の対向面間に他端側21bが位置するように配置される。 The endothermic flow path 21 is arranged so that one end side 21a is located between the endothermic surfaces 11a and 12a facing each other and the other end side 21b is located between the endothermic surfaces 13a and 14a facing each other.

吸熱流路22は、吸熱面15a,16a相互の対向面間に一端側22aが位置し、他端側22bは開放状態となるように配置される。 The endothermic flow path 22 is arranged so that one end side 22a is located between the endothermic surfaces 15a and 16a facing each other and the other end side 22b is in an open state.

放熱流路31は、一端側31aの外周側の面が開放状態となり、一端側31aの内周側の面が放熱面11bと対向し、他端側31bの内周側の面が放熱面12bと対向し,他端側31bの外周側の面が放熱面13bと対向するように配置される。 In the heat radiation flow path 31, the outer peripheral side surface of the one end side 31a is in an open state, the inner peripheral side surface of the one end side 31a faces the heat radiation surface 11b, and the inner peripheral side surface of the other end side 31b is the heat radiation surface 12b. The outer peripheral side surface of the other end side 31b is arranged so as to face the heat radiation surface 13b.

放熱流路32は、一端側32aの外周側の面が放熱面14bと対向し、一端側32aの内周側の面が放熱面15bと対向し、他端側32bの内周側の面が放熱面16bと対向し,他端側32bの外周側の面が開放状態となるように配置される。 In the heat radiation flow path 32, the outer peripheral side surface of the one end side 32a faces the heat radiation surface 14b, the inner peripheral side surface of the one end side 32a faces the heat radiation surface 15b, and the inner peripheral side surface of the other end side 32b It is arranged so as to face the heat radiating surface 16b and the outer peripheral side surface of the other end side 32b is in an open state.

図1に示すように、吸熱流路用連結部40は、吸熱流路21,22の基端部21c,22cを相互に連結する。放熱流路用連結部50は、放熱流路31,32の基端部31c,32cを相互に連結する。吸熱流路用連結部40及び放熱流路用連結部50の大きさは、基端部21c,22c,31c,32cの大きさに対応している。 As shown in FIG. 1, the endothermic flow path connecting portion 40 connects the base end portions 21c and 22c of the endothermic flow paths 21 and 22 to each other. The heat radiation flow path connecting portion 50 connects the base end portions 31c, 32c of the heat radiation flow paths 31 and 32 to each other. The sizes of the endothermic flow path connecting portion 40 and the heat dissipation flow path connecting portion 50 correspond to the sizes of the base end portions 21c, 22c, 31c, and 32c.

吸熱流路21,22及び放熱流路31,32と、吸熱流路用連結部40及び放熱流路用連結部50とは、銅、ステンレス、チタンなどのように熱伝導が高い材料で製造するとよい。吸熱流路用連結部40側を例に説明すると、吸熱流路用連結部40と吸熱流路21,22との連結は高熱伝導性を有する接着剤等によって実現してもよいし、更には、これらは各々別パーツではなく一体化したものを用いてもよい。さらに、伝熱効率を高めるために、これらの材料を筐体とするベイパーチャンバーを採用することもできる。ベイパーチャンバーを採用する場合には、内壁に対して、所望のウィックを形成するとよい。 When the endothermic flow paths 21 and 22 and the heat dissipation channels 31 and 32, and the endothermic flow path connecting portion 40 and the heat dissipation flow path connecting portion 50 are manufactured of a material having high thermal conductivity such as copper, stainless steel, and titanium. Good. Explaining the endothermic flow path connecting portion 40 side as an example, the connection between the endothermic flow path connecting portion 40 and the heat absorbing flow paths 21 and 22 may be realized by an adhesive having high thermal conductivity or the like, and further. , These may be integrated rather than separate parts. Further, in order to increase the heat transfer efficiency, a vapor chamber having these materials as a housing can also be adopted. When a vapor chamber is adopted, a desired wick may be formed on the inner wall.

なお、図1には、6つのペルチェモジュール11〜16を備えた熱制御装置100を例示しているが、ペルチェモジュールの数はこれより多くても少なくてもよい。そして、ペルチェモジュールの数に応じて、吸熱流路及び放熱流路の数31,32と、吸熱流路用連結部40及び放熱流路用連結部50の大きさと、を適宜決定すればよい。 Note that FIG. 1 illustrates a thermal control device 100 including six Peltier modules 11 to 16, but the number of Peltier modules may be larger or smaller than this. Then, depending on the number of Peltier modules, the numbers 31 and 32 of the heat absorbing flow path and the heat radiating flow path, and the sizes of the endothermic flow path connecting portion 40 and the heat radiating flow path connecting portion 50 may be appropriately determined.

(実施形態2)
図3は、本発明の実施形態2の熱制御装置100の模式的な構成図であり、図1に対応するものである。図4は、図3に示す熱制御装置100の分解図であり、図2に対応するものである。実施形態1では、偶数番目に位置する各ペルチェモジュールと奇数番目に位置する各ペルチェモジュールとが、相互に逆向きとなるように配置していたが、本実施形態では、全てのペルチェモジュールの例えば吸熱面が、同じ向きになるように配置している。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the thermal control device 100 according to the second embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. FIG. 4 is an exploded view of the heat control device 100 shown in FIG. 3, and corresponds to FIG. In the first embodiment, the even-numbered Peltier modules and the odd-numbered Peltier modules are arranged so as to be opposite to each other. However, in the present embodiment, for example, all the Peltier modules are arranged. The heat absorbing surfaces are arranged so that they are oriented in the same direction.

本実施形態の熱制御装置100は、実施形態1の熱制御装置100に比して、サイズが若干大型化するか、これを回避するために、図3,図4に示すようにペルチェモジュールの数を減らす必要がある。それでも、立体的な熱制御装置100を実現できるという利点があることには変わりがない。 The heat control device 100 of the present embodiment is slightly larger in size than the heat control device 100 of the first embodiment, or in order to avoid this, as shown in FIGS. 3 and 4, the Peltier module We need to reduce the number. Nevertheless, there is still the advantage that the three-dimensional thermal control device 100 can be realized.

(実施形態3)
図5は、本発明の実施形態3の熱制御装置100の模式的な構成図であり、図1に対応するものである。図5に示す熱制御装置100は、概形が略立方体形状となるようにレイアウトされている点で、図1に示す概形が略直方体形状である熱制御装置100とは相違する。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the thermal control device 100 according to the third embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. The heat control device 100 shown in FIG. 5 is different from the heat control device 100 in which the general shape shown in FIG. 1 is a substantially rectangular parallelepiped shape in that the general shape is laid out so as to have a substantially cubic shape.

具体的な相違点としては、第一に、図1に示す熱制御装置100は、吸熱流路21,22と放熱流路31,32とは同一平面状に配置されているが、図5に示す熱制御装置100は、これらに対応する、吸熱流路23と吸熱流路24とが直交関係となり、放熱流路33と放熱流路34とが直交関係となる点が挙げられる。 As a specific difference, first, in the heat control device 100 shown in FIG. 1, the endothermic channels 21 and 22 and the heat dissipation channels 31 and 32 are arranged in the same plane, but FIG. In the heat control device 100 shown, the heat absorbing flow path 23 and the heat absorbing flow path 24 have an orthogonal relationship, and the heat radiating flow path 33 and the heat radiating flow path 34 have an orthogonal relationship.

第二に、吸熱流路用連結部40及び放熱流路用連結部50の形状が、やや丸みを帯びた角部40A及び角部50Aを有する略L字状とされている点が相違する。なお、吸熱流路用連結部40と放熱流路用連結部50とは、熱制御装置100の中心点を中心に点対称となるように配置されている。 Secondly, the shape of the endothermic flow path connecting portion 40 and the heat radiating flow path connecting portion 50 is substantially L-shaped having a slightly rounded corner portion 40A and a corner portion 50A. The endothermic flow path connecting portion 40 and the heat radiating flow path connecting portion 50 are arranged so as to be point-symmetrical with respect to the center point of the heat control device 100.

第三に、図1に示す熱制御装置100では、吸熱流路用連結部40及び放熱流路用連結部50には、それぞれ、吸熱流路21,22及び放熱流路31,32がいずれも基端部21c,22c及び基端部31c,32dで連結されるが、図5に示す熱制御装置100では、吸熱流路用連結部40及び放熱流路用連結部50には、吸熱流路23及び放熱流路33については基端部23c,33cで連結されるが、吸熱流路24及び放熱流路34については一端部24a,34aで連結される点が相違する。 Third, in the heat control device 100 shown in FIG. 1, the endothermic flow path connecting portion 40 and the heat radiating flow path connecting portion 50 each have endothermic flow paths 21 and 22, and heat radiating flow paths 31 and 32, respectively. The base end portions 21c and 22c and the base end portions 31c and 32d are connected. In the heat control device 100 shown in FIG. 5, the endothermic flow path connecting portion 40 and the heat dissipation flow path connecting portion 50 are connected to the endothermic flow path. The 23 and the heat radiating flow path 33 are connected by the base end portions 23c and 33c, except that the endothermic flow path 24 and the heat radiating flow path 34 are connected by the one end portions 24a and 34a.

図5に示す熱制御装置100は、例えば、吸熱流路21,22及び放熱流路31,32をベイパーチャンバーで構成する場合、ベイパーチャンバーの曲げ加工には限界があるので、許容できる曲げ半径が大きい場合に好適である。 In the heat control device 100 shown in FIG. 5, for example, when the heat absorption channels 21 and 22 and the heat dissipation channels 31 and 32 are configured by the vapor chamber, there is a limit to the bending process of the vapor chamber, so that the allowable bending radius is large. Suitable for large cases.

(実施形態4)
図6は、本発明の実施形態4の熱制御装置100の模式的な構成図であり、図5に対応するものである。図6に示す熱制御装置100は、図5に示す熱制御装置100と同様の構成であるが、吸熱流路用連結部40及び放熱流路用連結部50の角部の形状が相違する。
(Embodiment 4)
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the thermal control device 100 according to the fourth embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. The heat control device 100 shown in FIG. 6 has the same configuration as the heat control device 100 shown in FIG. 5, but the shapes of the corners of the endothermic flow path connecting portion 40 and the heat dissipation flow path connecting portion 50 are different.

熱制御装置100のサイズが相対的に大きい場合には、図5に示す熱制御装置100のように、吸熱流路用連結部40及び放熱流路用連結部50の角部40A,50Aの形状を丸めることができる。一方、熱制御装置100のサイズが相対的に小さい場合には、角部40A,50Aの加工が困難な場合もあるので、図6に示すように面取りしたような形態の角部40B,50Bを有する略L字状の吸熱流路用連結部40及び放熱流路用連結部50を用いることが好適である。 When the size of the heat control device 100 is relatively large, the shapes of the corner portions 40A and 50A of the endothermic flow path connecting portion 40 and the heat dissipation flow path connecting portion 50 as shown in the heat control device 100 shown in FIG. Can be rounded. On the other hand, when the size of the heat control device 100 is relatively small, it may be difficult to process the corner portions 40A and 50A. Therefore, as shown in FIG. 6, the corner portions 40B and 50B having a chamfered shape are used. It is preferable to use a substantially L-shaped connecting portion 40 for an endothermic flow path and a connecting portion 50 for a heat radiation flow path.

(実施形態5)
図7は、本発明の実施形態5の熱制御装置100の模式的な構成図であり、図1に対応するものである。図7(a)には熱制御装置100の全体的な斜視図を示し、図7(b)には放熱流路用連結部50の端面位置での熱制御装置100の断面図を示し、図7(c)には吸熱流路用連結部40と放熱流路用連結部50との間に位置するペルチェ効果素子10の拡大図を示している。
(Embodiment 5)
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the thermal control device 100 according to the fifth embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. FIG. 7A shows an overall perspective view of the heat control device 100, and FIG. 7B shows a cross-sectional view of the heat control device 100 at the end face position of the heat dissipation flow path connecting portion 50. 7 (c) shows an enlarged view of the Peltier effect element 10 located between the endothermic flow path connecting portion 40 and the heat radiating flow path connecting portion 50.

図7(a)に示すように、本実施形態の熱制御装置100は、概形が略円筒状をしている。吸熱流路用連結部40及び放熱流路用連結部50の形状は、いずれも渦巻き状をしている点で、図1に示す熱制御装置100とは概形が大きく相違する。 As shown in FIG. 7A, the thermal control device 100 of the present embodiment has a substantially cylindrical shape. The shapes of the endothermic flow path connecting portion 40 and the heat radiating flow path connecting portion 50 are both spiral in shape, and are significantly different from the heat control device 100 shown in FIG.

また、図7(b)に示すように、熱制御装置100は、ペルチェモジュール11〜16に代えて、モジュール化していない、N型半導体素子NとP型半導体素子Pとを含むペルチェ効果素子10と、N型半導体素子NとP型半導体素子Pとを接続する銅などからなる接続部20とを採用している点で、図1に示す熱制御装置100とは相違する。N型半導体素子N及びP型半導体素子Pは、それぞれ、例えば、0.5mm〜2.0mm程度の直方体或いは立方体形状又はこれらに対応する大きさの円柱状或いは角柱状のものとすればよい。 Further, as shown in FIG. 7B, the thermal control device 100 replaces the Peltier modules 11 to 16 with a Peltier effect element 10 including an N-type semiconductor element N and a P-type semiconductor element P, which are not modularized. It differs from the thermal control device 100 shown in FIG. 1 in that it employs a connecting portion 20 made of copper or the like that connects the N-type semiconductor element N and the P-type semiconductor element P. The N-type semiconductor element N and the P-type semiconductor element P may have, for example, a rectangular parallelepiped or cubic shape of about 0.5 mm to 2.0 mm, or a columnar or prismatic shape having a size corresponding to these, respectively.

なお、図7(a)には、複数のペルチェ効果素子10が、熱制御装置100の軸心から円周方向に対して、4等分するように相互に直交する4方向に配列されている状態を示しているが、配列数が4列であることは例示であり、これは、例えば、6列でもよいし8列でもよい。さらには、配列自体も必須ではなく、例えば、適宜、ペルチェ効果素子10を配置してもよい。 In addition, in FIG. 7A, a plurality of Peltier effect elements 10 are arranged in four directions orthogonal to each other so as to divide the heat control device 100 into four equal parts with respect to the circumferential direction. Although the state is shown, it is an example that the number of sequences is 4 columns, which may be 6 columns or 8 columns, for example. Furthermore, the arrangement itself is not essential, and for example, the Peltier effect element 10 may be arranged as appropriate.

ペルチェ効果素子10は、図7(b)に示すように、円周方向に沿った方向にも、円筒方向に沿った方向にも、N型半導体素子NとP型半導体素子Pとが交互に配列されるようにしているが、これに限定されるものではない。ただし、図7(b)に示すように配列すると、全体的に均一な温度制御が可能となる。 In the Peltier effect element 10, as shown in FIG. 7B, the N-type semiconductor element N and the P-type semiconductor element P alternate in both the circumferential direction and the cylindrical direction. It is designed to be arranged, but it is not limited to this. However, if they are arranged as shown in FIG. 7B, uniform temperature control is possible as a whole.

また、本実施形態において初めてペルチェ効果素子を用いた熱制御装置100について説明したが、実施形態1〜4の熱制御装置100においても、ペルチェモジュール11〜16等を用いることは必須ではない。これらに代えて、実施形態1〜4の熱制御装置100においても、ペルチェ効果素子10を用いることも可能である。 Further, although the thermal control device 100 using the Peltier effect element has been described for the first time in the present embodiment, it is not essential to use the Peltier modules 11 to 16 and the like also in the thermal control devices 100 of the first to fourth embodiments. Instead of these, the Peltier effect element 10 can also be used in the thermal control devices 100 of the first to fourth embodiments.

吸熱流路用連結部40及び放熱流路用連結部50について補足説明をすると、これらは平板を丸める加工を施すことによって形成すればよい。また、吸熱流路用連結部40及び放熱流路用連結部50には、ペルチェ効果素子10が配置されていない位置などに、空気の通路となる貫通孔を形成してもよい。 To give a supplementary explanation about the endothermic flow path connecting portion 40 and the heat dissipation flow path connecting portion 50, these may be formed by rounding a flat plate. Further, the endothermic flow path connecting portion 40 and the heat dissipation flow path connecting portion 50 may be formed with through holes serving as air passages at positions where the Peltier effect element 10 is not arranged.

(実施形態6)
図8は、本発明の実施形態6の熱制御装置100の模式的な構成図であり、図6に対応するものである。図8に示す熱制御装置100は、四隅に開口部が形成された一対の支持板61,62と、支持板61,62間の距離を規定するために当該各開口部に位置合わせされる円筒状の4つのスペーサ63と、当該各開口部及び各スペーサ63内に通される4本のボルト64と、各ボルト64の両端に連結される8つのナット65と、を有する。
(Embodiment 6)
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the thermal control device 100 according to the sixth embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. The thermal control device 100 shown in FIG. 8 has a pair of support plates 61 and 62 having openings formed at four corners and a cylinder aligned with each of the openings in order to define a distance between the support plates 61 and 62. It has four spacers 63 in the shape, four bolts 64 passed through each opening and each spacer 63, and eight nuts 65 connected to both ends of each bolt 64.

図6に示す熱制御装置100の場合には、接着剤又は圧入などによって相互の部材を接続していたが、図8に示す熱制御装置100の場合には、支持板61,62等を用いて相互の部材を接続している。こうすると、所望の接着剤の選定する必要がなくなるし、圧入よりも確実な部材間の接続が可能となる。なお、図5に示す熱制御装置100の場合にも、図8に示すように、支持板61,62等を用いて相互の部材を接続してもよい。 In the case of the heat control device 100 shown in FIG. 6, the members were connected to each other by an adhesive or press-fitting, but in the case of the heat control device 100 shown in FIG. 8, support plates 61, 62 and the like were used. To connect the members to each other. This eliminates the need to select a desired adhesive and enables more reliable connection between members than press-fitting. In the case of the thermal control device 100 shown in FIG. 5, as shown in FIG. 8, the members may be connected to each other by using the support plates 61, 62 and the like.

(実施形態7)
図9は、図1等に示す熱制御装置100を備える冷蔵庫1000の側面方向から見た模式的な構成を示すブロック図である。図9には、熱制御装置100の他に、熱制御装置100によって室内が冷蔵される冷蔵室200と、熱制御装置100によって吸熱された冷蔵室200からの熱を冷蔵室200の外で排出する排熱装置300と、を示している。
(Embodiment 7)
FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration seen from the side surface of the refrigerator 1000 including the heat control device 100 shown in FIG. 1 and the like. In FIG. 9, in addition to the heat control device 100, the heat from the refrigerating room 200 in which the room is refrigerated by the heat control device 100 and the refrigerating room 200 absorbed by the heat control device 100 is discharged outside the refrigerating room 200. The heat exhaust device 300 is shown.

熱制御装置100は、冷蔵庫1000内の通常、冷蔵室200の大きさと熱制御装置100の大きさとは、トレードオフの関係にある。つまり、熱制御装置100を小型化できれば、冷蔵室200の大きさは増加する。冷蔵庫1000は、小型の熱制御装置100を備えるため、相対的に大きなサイズの冷蔵室200とすることができる。 In the heat control device 100, the size of the refrigerator chamber 200 and the size of the heat control device 100 in the refrigerator 1000 are usually in a trade-off relationship. That is, if the heat control device 100 can be miniaturized, the size of the refrigerator compartment 200 will increase. Since the refrigerator 1000 includes a small heat control device 100, it can be a relatively large size refrigerating room 200.

(実施形態8)
図10は、図1等に示す熱制御装置100を備える温水器2000の模式的な内部構成を示すブロック図である。図10には、熱制御装置100の他に、熱制御装置100に対して熱を供給する熱源400と、熱制御装置100によって加熱される水が通る蛇行状の流路500と、を示している。
(Embodiment 8)
FIG. 10 is a block diagram showing a schematic internal configuration of a water heater 2000 including the heat control device 100 shown in FIG. 1 and the like. FIG. 10 shows, in addition to the heat control device 100, a heat source 400 that supplies heat to the heat control device 100, and a meandering flow path 500 through which water heated by the heat control device 100 passes. There is.

温水器2000は、通常、流路500が配置されている領域に熱制御装置100も配置される。したがって、熱制御装置100を小型化できれば、温水器2000自体も小型化できるという利点がある。 In the water heater 2000, the heat control device 100 is also usually arranged in the region where the flow path 500 is arranged. Therefore, if the heat control device 100 can be miniaturized, the water heater 2000 itself can be miniaturized.

(実施形態9)
図11は、図1等に示す熱制御装置100を備える空気調和機の室内機3000の模式的な内部構成を示すブロック図である。図11に示す室内機3000は、熱交換器3110及びファン3120などが配置される処理室3100と、ファン3120の回転などを制御する制御箱3210などが配置される制御室3200とを備えている。
(Embodiment 9)
FIG. 11 is a block diagram showing a schematic internal configuration of an indoor unit 3000 of an air conditioner including the heat control device 100 shown in FIG. 1 and the like. The indoor unit 3000 shown in FIG. 11 includes a processing chamber 3100 in which the heat exchanger 3110 and the fan 3120 are arranged, and a control chamber 3200 in which the control box 3210 and the like for controlling the rotation of the fan 3120 and the like are arranged. ..

制御箱3210には、CPU、コンデンサ、リレー、スイッチングトランスなど回路素子3230が搭載された基板3220が設けられる。基板3220における回路素子3230に対応する位置に、熱制御装置100を設けている。こうすると、熱源となる回路素子3230を効率よく冷却することが可能となる。 The control box 3210 is provided with a substrate 3220 on which circuit elements 3230 such as a CPU, a capacitor, a relay, and a switching transformer are mounted. The thermal control device 100 is provided at a position corresponding to the circuit element 3230 on the substrate 3220. In this way, the circuit element 3230, which is a heat source, can be efficiently cooled.

すなわち、回路素子3230は、基板3220に対して全面的に配置されているわけではなく、部分的に配置されているため、基板3220を全体的に冷却するよりも、ピンポイントで熱源となる回路素子3230を冷却すると冷却効果が高まる。本実施形態の場合には、このような対応が可能となる。 That is, since the circuit element 3230 is not completely arranged with respect to the substrate 3220 but is partially arranged, the circuit becomes a pinpoint heat source rather than cooling the substrate 3220 as a whole. Cooling the element 3230 enhances the cooling effect. In the case of this embodiment, such measures are possible.

本実施形態では、熱制御装置100を備える電化製品の例として、図9に示す冷蔵庫1000と、図10に示す温水器と、図11に示す空気調和機の室内機3000といった家電製品を挙げたが、これらの他にも、サーバコンピュータ、冷水器などの電化製品といった、温度調整が必要な機器であれば、どのようなものであっても適用することができる。 In the present embodiment, as examples of the electric appliances provided with the heat control device 100, home appliances such as the refrigerator 1000 shown in FIG. 9, the water heater shown in FIG. 10, and the indoor unit 3000 of the air conditioner shown in FIG. 11 are mentioned. However, in addition to these, any device that requires temperature control, such as a server computer and an electric appliance such as a water cooler, can be applied.

また、ペルチェ素子は、既知のように、電圧を印加することで、その表裏面間に温度差を発生させることができるが、これとは反対に表裏面に温度差を付与することで発電することができる。そのため、本実施形態の熱制御装置100は、発電機としても用いることができる。 Further, as is known, the Peltier element can generate a temperature difference between the front and back surfaces by applying a voltage, but on the contrary, it generates electricity by applying a temperature difference to the front and back surfaces. be able to. Therefore, the heat control device 100 of the present embodiment can also be used as a generator.

本発明の実施形態1の熱制御装置100の模式的な構成図である。It is a schematic block diagram of the thermal control device 100 of Embodiment 1 of this invention. 図1に示す熱制御装置100の分解図である。It is an exploded view of the heat control device 100 shown in FIG. 本発明の実施形態2の熱制御装置100の模式的な構成図である。It is a schematic block diagram of the thermal control device 100 of Embodiment 2 of this invention. 図3に示す熱制御装置100の分解図である。It is an exploded view of the heat control device 100 shown in FIG. 本発明の実施形態3の熱制御装置100の模式的な構成図である。It is a schematic block diagram of the thermal control device 100 of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4の熱制御装置100の模式的な構成図である。It is a schematic block diagram of the thermal control device 100 of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施形態5の熱制御装置100の模式的な構成図である。It is a schematic block diagram of the thermal control device 100 of Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施形態6の熱制御装置100の模式的な構成図である。It is a schematic block diagram of the thermal control device 100 of Embodiment 6 of this invention. 図1に示す熱制御装置100を備える冷蔵庫1000の側面方向から見た模式的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the typical structure seen from the side direction of the refrigerator 1000 which includes the heat control device 100 shown in FIG. 図1に示す熱制御装置100を備える温水器2000の模式的な内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the typical internal structure of the water heater 2000 including the heat control device 100 shown in FIG. 図1等に示す熱制御装置100を備える空気調和機の室内機3000の模式的な内部構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic internal configuration of an indoor unit 3000 of an air conditioner including the heat control device 100 shown in FIG. 1 and the like.

11〜16 ペルチェモジュール
11a〜16a 吸熱面(第一の面)
11b〜16b 放熱面(第二の面)
21,22 吸熱流路
21a 一端側
21b 他端側
21c 基端部
31,32 放熱流路
40 吸熱流路用連結部
50 放熱流路用連結部
100 熱制御装置
200 冷却室
300 排熱装置
400 熱源
500 流路
1000 冷蔵庫
2000 温水器
3000 室内機
3100 処理室
3110 熱交換器
3120 ファン
3200 制御室
3210 制御箱
3220 基板
3230 回路素子
11-16 Peltier module 11a-16a Endothermic surface (first surface)
11b-16b Heat dissipation surface (second surface)
21,22 Endothermic flow path 21a One end side 21b Other end side 21c Base end 31, 32 Heat dissipation flow path 40 Heat absorption flow path connection part 50 Heat dissipation flow path connection part 100 Heat control device 200 Cooling room 300 Heat exhaust device 400 Heat source 500 Flow path 1000 Refrigerator 2000 Water heater 3000 Indoor unit 3100 Processing room 3110 Heat exchanger 3120 Fan 3200 Control room 3210 Control box 3220 Board 3230 Circuit element

Claims (7)

第一の面が吸熱面であり第二の面が放熱面であるペルチェ効果素子が面方向に対して直交方向に沿って複数配置され、
前記吸熱面相互の対向面間に吸熱流路が配置され、前記放熱面相互の対向面間に放熱流路が配置されている熱制御装置。
A plurality of Peltier effect elements having a first surface as an endothermic surface and a second surface as a heat radiating surface are arranged along the direction orthogonal to the surface direction.
A heat control device in which an endothermic flow path is arranged between the endothermic surfaces facing each other, and a heat radiation flow path is arranged between the endothermic surfaces facing each other.
前記吸熱流路を相互に連結する吸熱流路用連結部と、
前記放熱流路を相互に連結する放熱流路用連結部と、
を備える請求項1記載の熱制御装置。
A connecting portion for an endothermic flow path that connects the endothermic flow paths to each other,
A heat radiating flow path connecting portion that connects the heat radiating flow paths to each other,
The thermal control device according to claim 1.
前記吸熱流路及び前記放熱流路は、少なくとも一部がベイパーチャンバーで構成される、請求項1記載の熱制御装置。 The heat control device according to claim 1, wherein at least a part of the endothermic flow path and the heat dissipation flow path is formed of a vapor chamber. 請求項1記載の熱制御装置と、
前記熱制御装置によって吸熱された冷却対象からの熱を排出する排熱装置と、
を含む冷却システム。
The thermal control device according to claim 1 and
A heat exhaust device that discharges heat from the object to be cooled that has been absorbed by the heat control device,
Cooling system including.
請求項1記載の熱制御装置と、
前記熱制御装置に対して熱を供給する熱源と、
を含む加熱システム。
The thermal control device according to claim 1 and
A heat source that supplies heat to the heat control device and
Including heating system.
請求項1記載の熱制御装置を含む電化製品。 An electric appliance including the thermal control device according to claim 1. 空調機、冷蔵庫、温水器、冷水器のいずれかである、請求項6記載の電化製品。 The electric appliance according to claim 6, which is any one of an air conditioner, a refrigerator, a water heater, and a water cooler.
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