JP3039382U - 電子冷熱式冷却加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気密性を保持し、長寿命で信頼性の高い電子
冷熱式冷却加熱装置を提供する。 【解決手段】 本考案では、熱電モジュールを用いて冷
却または加熱を行う冷却加熱装置において、 熱電モジ
ュールの冷却面および加熱面にそれぞれ接触し熱を吸収
および放出する冷却体および加熱体と、前記熱電モジュ
ールおよび前記冷却体および加熱体を一体的に収納せし
める気密ケースとを具備し、前記気密ケースは少なくと
も一部が可撓性材料で構成され、この内側に、空間を含
むように前記冷却体または加熱体の少なくとも一部を収
納し、冷却による前記空間の体積減少が生じる際には、
前記可撓性材料の内側への変形により、ケースの内容積
が減少し、ケース内外の気圧差を生じないように構成さ
れていることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、電子冷熱式冷却加熱装置に係り、特に、その収納ケース構造に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

ｐ型半導体とｎ型半導体とを、金属を介して接合することによって、ｐｎ素子対 を形成し、この素子対を流れる電流の方向によって一方の接合部が発熱せしめら れると共に他方の接合部が冷却せしめられるいわゆるぺルチェ効果を利用した熱 電素子は、小型で構造が簡単であることから、温度制御装置、除湿器、携帯用ク ーラなどいろいろなデバイスへの幅広い利用がなされている。

【０００３】 このような熱電素子は、直流電流の極性切り換えで冷却および加熱の両機能を発 揮し得るものであるが、冷却時、その到達温度によっては空気中の水分を露点温 度以下で結露させることになる。

【０００４】 その結露は、冷却体のみならず最も温度の低い熱電モジュールの冷却面側に最も 多く生じる。

【０００５】 特に、熱電モジュールに水滴が付着すると、直流電圧が印加されているので、 熱電素子（ｐｎ）とそれを接続している電極（多くは銅）を含めて電気化学的な 腐蝕すなわち電食が起こり易い。

【０００６】 このため従来は熱電モジュール単体の側面を樹脂等で気密に封じ、また、断熱材 等で熱電モジュールや冷却体を包みこんだり、さらにまたこれらを収納するケー スを気密にするなどの方法がとられてきた。

【０００７】 しかしながらこれらを収納するケース内において、冷却・加熱による温度変化が ある以上、ケース内の気圧が変動するため、ケース内外の気圧差の発生は避けら れず、わずかのピンホールでもあれば、容易に空気の出入りが生じ、長時間にわ たって完全に気密状態を保持するのは困難であった。

【０００８】 また、断熱材は一般に気体含有率が高く通気性がある。例えば、よく用いられて いるウレタン発泡剤は独立気泡を具備しており、液体である水は浸透しないもの の、水蒸気などの気体は容易に透過するため、防湿効果はないに等しい。

【０００９】 さらにまた、熱電モジュール単体での気密封止は、有効であるが、熱伝導損失な どの関係から内部の空間にまで封止剤を充填することはできず、もし、わずかの ピンホールでもあれば内外気圧差の発生ゆえに容易に空気の出入りが生じ、侵入 した空気中の水蒸気成分が低温部に触れて液化する。その水滴は外部に排出され ることなく、そしてまたこの現象は継続するため熱電モジュール内部の空間に水 が充満することもあり、ついには電食によって寿命を縮めることになる。

【００１０】 さらに、冷却体としては熱伝導性の良好なアルミニウムや銅を用いることが多く 、これらに結露が生じると、それらの腐蝕も起こり易いという問題がある。

【００１１】 さらにまた、冷却体を包み込む断熱材が継続的な結露現象により、水びだしとな り、断熱効果がなくなり、加熱冷却装置としての性能を発揮することが不可能と なる。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

このように、電子冷熱式冷却加熱装置の場合、内部に水を呼び込む最大の原因は 内外の気圧差の発生であって、この内外の気圧差を生じることなく気密性を保持 することが不可欠である。

【００１３】 本考案は前記実情に鑑みてなされたもので、気密性を長時間安定的に保持し、長 寿命で信頼性の高い電子冷熱式冷却加熱装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

そこで本考案では、熱電モジュールを用いて冷却または加熱を行う冷却加熱装 置において、 熱電モジュールの冷却面および加熱面にそれぞれ接触し熱を吸収 および放出する冷却体および加熱体と、前記熱電モジュールおよび前記冷却体お よび加熱体を一体的に収納せしめる気密ケースとを具備し、前記気密ケースは少 なくとも一部が可撓性材料で構成され、この内側に、空間を含むように冷却体ま たは加熱体の少なくとも１部を収納し、冷却による前記空間の体積減少が生じる 際には前記可撓性材料の内側への変形により、ケースの内容積が減少し、ケース 内外の気圧差を生じないように構成されていることを特徴とする。

【００１５】 望ましくは、前記冷却および加熱体の少なくとも一方が気密ケースの一部を構 成することを特徴とする。

【００１６】 ケース内への、外気侵入による水分結露を防止するため、気密ケースとするのが 通常であるが、例えば、金属ケースのみであれば、冷却時に内気圧が外気圧より も低くなり、わずかのピンホールがあった場合にも外気が入り込む。そして、入 り込んだ外気中の水蒸気が低温部に結露する。そして叉圧力が下がり再度外気が 流入し、また結露を生じる・・・・という現象が生じ、内部が結露により腐蝕さ れるという問題があった。これに対し、本考案によれば、ケースの少なくとも１ 部を可撓性材料で気密に構成し、可撓性材料の内側に空間を設けた構成を有して いるため、ケース内に収納された冷却部が冷却され、ケース内に含まれる気体が 冷却によって体積減少を生じると可撓性材料部分が内側に移動し、外気圧と内気 圧が等しくなるように内容積が自動的に調節されるので、わずかのピンホールが あったとしても外気の内部への流入がなくなる。このようにして、気密性が安定 的に保持され、耐久性が高い電子冷熱式冷却加熱装置を得ることが可能となる。

【００１７】

【考案の実施の形態】

本考案の第１の実施例の電子冷熱式冷却加熱装置は、図１に示すように、 熱電 モジュール１の冷却面側に熱接触させ、所望の温度まで低下させる冷却ブロック ２と、 前記冷却ブロック内に挿通せしめられた流体供給パイプ４を介して気体 または液体などの流体を通過せしめ前記流体の温度を制御するように構成されて おり、これらの装置本体を断熱材２５を介して、アルミ蒸着膜を表面に形成した 樹脂フィルムからなる可撓膜２１で一部を構成してなるケース２０によって、内 部を気密状態に保つとともに圧力変化に伴い可撓膜２１の変形によって内容積が 変化するように構成したことを特徴とする。３は熱電モジュール１の加熱面側に 熱接触させることにより、放熱を行う放熱ブロックであり、この内部に放熱水供 給パイプ５が挿通せしめられている。そしてこの可撓膜２１の内側は、その端部 を接着剤２２を介してケース２０に気密的に接着されている。またこの可撓膜２ １の外側は、例えば金属板からなる補強カバー２３で覆われ、防護構造となって いる。なお、気体含有率の高いウレタン発泡剤からなる断熱材２５は可撓膜２１ の内側において一部の中間の空間を残すように充填されている。また、可撓膜の 外側においても補強カバーとの中間に空間７を残している。中空空間６および７ としては温度変化に伴い、変化する内容積の変化量を越える容積をとっておくの が望ましい。中空空間７は非気密でなければならない。

【００１８】 かかる構成によれば、熱電モジュール１への給電により、冷却ブロックが冷却せ しめられる場合、ケース内に含まれる気体の冷却による体積減少に対応して、可 撓膜２１は矢印ｂの方向に移動し、内圧の下降を緩和する。一方熱電モジュール への給電方向を逆にし、放熱面側と吸熱面側とを逆にした場合、すなわち、冷却 ブロックが加熱せしめられる場合、ケース内に含まれる気体の加熱による体積増 加に対応して、この時には可撓膜２１は矢印ａの方向に移動し、内圧の上昇が緩 和される。

【００１９】 このように、電流の極性反転で冷却ブロックが加熱される場合もあるが、加熱に より内圧が高くなると内気が流出し易く、その後冷却に変わると内気流出前より 内圧がもっと下がるため、内外気の出入りがさらに多くなるが、可撓膜２１によ って内圧の変化が緩和され、内外気の出入りを防止することができ防湿性の向上 をはかることができる。

【００２０】 このようにしてケースの少なくとも一部を可撓膜２１で気密に構成し、この内部 に断熱材２５を介して熱電モジュール１および冷却ブロック２および放熱ブロッ ク３を気密状態で収納するとともに、可撓膜２１の内側に空間６を設けた構成を 有しているため、冷却ブロック２が冷却され、断熱材２５が冷却されケース内に 含まれる気体の体積が減少すると可撓膜部分が内側に移動し、補強カバー２３と 可撓膜との間の空間７が大きくなる。このようにして外気圧と内気圧が等しくな るように内容積が自動的に調節され、外気の内部への流入がなくなる。このよう にして、防湿効果により、耐久性が高い電子冷熱式冷却加熱装置を得ることが可 能となる。ちなみに、金属ケースのみであれば、冷却時、内気圧が外気圧よりも 低くなり、わずかのピンホールがあった場合にも外気が入り込む。そして、入り 込んだ外気中の水蒸気が結露する。そして圧力が下がり再度外気が流入し、また 結露を生じる・・・・という現象が生じ、内部が腐蝕され、寿命が短いものとな る。 なお、前記実施例では、アルミニウム蒸着膜を表面に形成した樹脂フィルムを可 撓膜として用いたが、これに限定されることなく、ゴム、金属フィルムなど適宜 変更可能である。

【００２１】 次に、本考案の第２の実施例について図２を参照しつつ説明する。 前記実施例では断熱材をケース２０全体に設けたが、この例では断熱材を一部省 略した例である。設定温度範囲が室温と大きく異ならない場合は断熱材をすべて 省略することも可能である。すなわちこの例では放熱ブロック側は断熱材を設け ず、内部空間８としたことを特徴とする。図中Ｈは通気孔である。

【００２２】 また、本考案の第３の実施例について説明する。

【００２３】 この例では、熱電モジュール１を挟んで設けられた冷却ブロック１２と放熱ブロ ック１３との間に形成される空間を、可撓膜２１で覆うようにしたことを特徴と する。この例では冷却ブロックおよび放熱ブロックが気密ケースの一部を構成す るようにした例である。そして補強カバーがなく、可撓膜２１は直接外部と接す る構造となっている。また、熱電モジュール１の加熱面に接する側の放熱ブロッ ク１３は放熱フィン１４と一体的に配設されている。そして１５は放熱のための ファンである。なお、この例では温度制御すべき対象物を冷却ブロックに接触さ せることにより、冷却あるいは加熱が良好に行われ、固体の温度制御に特に有効 である。さらにまた、この冷却ブロックに多様なアタッチメントを装着すること もでき、多目的に使用可能であることはいうまでもない。

【００２４】

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案によれば、結露を防止し、耐久性が高い電子冷 熱式冷却加熱装置を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例の実施例の電子冷熱式冷
却加熱装置を示す図

【図２】本考案の第２の実施例の実施例の電子冷熱式冷
却加熱装置を示す図

【図３】本考案の第３の実施例の実施例の電子冷熱式冷
却加熱装置を示す図

【符号の説明】

１ 熱電モジュール ２ 冷却ブロック ３ 放熱ブロック ４ 供給管 ５ 放熱水供給パイプ ６ 中空空間 ７ 空間 ８ 空間 １２ 冷却ブロック １３ 放熱ブロック １４ 放熱フィン １５ 放熱ファン ２０ ケース ２１ 可撓膜 ２２ 接着剤 ２３ 補強カバー ２５ 断熱材

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱電モジュールを用いて冷却または加熱
   を行う冷却加熱装置において、熱電モジュールの冷却面
   および加熱面にそれぞれ接触し熱を吸収および放出する
   冷却体および加熱体と、前記熱電モジュールおよび前記
   冷却体および加熱体を一体的に収納せしめる気密ケース
   とを具備し、 前記気密ケースは少なくとも一部が可撓性材料で構成さ
   れ、この内側に、空間を含むように前記冷却体または加
   熱体の少なくとも一部を収納し、冷却による前記空間の
   体積減少が生じる際には前記可撓性材料の内側への変形
   により、ケースの内容積が減少し、ケース内外の気圧差
   を生じないように構成されていることを特徴とする電子
   冷熱式冷却加熱装置。
2. 【請求項２】 前記冷却および加熱体の少なくとも一方
   が気密ケースの一部を構成することを特徴とする請求項
   １記載の電子冷熱式冷却加熱装置。