JP3089826B2 - Heat absorption device of thermoelectric conversion element - Google Patents

Heat absorption device of thermoelectric conversion element

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、熱電変換素子の吸熱装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat absorbing device for a thermoelectric conversion element.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明に係わる従来技術として、例えば
実開昭60−73035号公報に開示された「電子除湿
器」がある。この従来技術を、図3に基づいて説明する
と、ハウジング71の内部は隔壁72にて2分され、一
方を吸熱室73,他方を放熱室74としている。そし
て、隔壁72には吸熱面75aを吸熱室73に露呈さ
せ、放熱面75bを放熱室74に露呈させた熱電変換素
子(ペルチェ素子)75が配設されている。この吸熱面
75aには吸熱用フィン76が接着等により固設され、
放熱面75bには放熱用フィン77が同様に接着等によ
り固設されている。また、吸熱室73には入口管78
が、放熱室74には出口管79がそれぞれ配設され、吸
熱室73と放熱室74とはファン80を介して連通して
いる。尚、81はドレン穴を示す。
2. Description of the Related Art As a prior art relating to the present invention, for example, there is an "electronic dehumidifier" disclosed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. Sho 60-73035. This conventional technique will be described with reference to FIG. 3. The inside of a housing 71 is divided into two by a partition wall 72, one of which is a heat absorption chamber 73 and the other is a heat radiation chamber 74. The partition wall 72 is provided with a thermoelectric conversion element (Peltier element) 75 in which a heat absorbing surface 75a is exposed to the heat absorbing chamber 73 and a heat radiating surface 75b is exposed to the heat radiating chamber 74. Heat absorbing fins 76 are fixed to the heat absorbing surface 75a by bonding or the like.
Similarly, the heat dissipating fins 77 are fixed to the heat dissipating surface 75b by bonding or the like. The heat absorbing chamber 73 has an inlet pipe 78.
However, an outlet pipe 79 is provided in each of the heat radiating chambers 74, and the heat absorbing chamber 73 and the heat radiating chamber 74 communicate with each other via a fan 80. Reference numeral 81 indicates a drain hole.

【0003】このような構成をもつ電子除湿器では、熱
電変換素子75に電流を流すことでその吸熱面75aに
て吸熱作用を、放熱面75bにて発熱作用を生じる。従
って、ファン80によって入口管78から吸入された空
気は、吸熱室73において吸熱面75aによって冷却さ
れた吸熱用フィン76を介して冷却され、冷却による空
気中水分の凝縮によって除湿される。尚、凝縮水はドレ
ン穴81より外部へと排出される。そして、除湿された
空気は放熱面75bの発熱作用によって昇温した放熱用
フィン77を冷却し、出口管79から外部へ放出され
る。
In the electronic dehumidifier having such a configuration, when a current flows through the thermoelectric conversion element 75, a heat absorbing action is generated on the heat absorbing face 75a and a heat generating action is generated on the heat radiating face 75b. Therefore, the air sucked from the inlet pipe 78 by the fan 80 is cooled through the heat absorbing fins 76 cooled by the heat absorbing surface 75a in the heat absorbing chamber 73, and dehumidified by condensation of moisture in the air due to the cooling. The condensed water is discharged to the outside through the drain hole 81. Then, the dehumidified air cools the radiating fins 77 heated by the heat generation of the radiating surface 75b, and is discharged from the outlet pipe 79 to the outside.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、吸熱用フィ
ン76や放熱用フィン77のような熱伝導性の高い金属
(銅,アルミ等)製フィンでは、熱伝導性が高いといっ
ても程度の問題であり、場合によっては十分ではない。
例えば、吸熱用フィン76で考えると、吸熱用フィン7
6の取付部付近(図示左方)は吸熱面75aによって非
常によく冷却されるが、熱伝導性の不十分さからフィン
先端付近(図示右方)ではあまり冷却されない。従っ
て、吸熱室73を流れる空気のうち、吸熱用フィン76
の取付部付近を流れる空気の除湿効率は高くなるが、フ
ィン先端付近を流れる空気の除湿効率は低くなり、全体
としての空気の除湿効率を向上できないといった不具合
を有している。
However, fins made of metal (copper, aluminum, etc.) having high thermal conductivity, such as heat absorbing fins 76 and heat radiating fins 77, have high thermal conductivity. It's a problem, and sometimes not enough.
For example, considering the heat absorbing fins 76, the heat absorbing fins 7
The vicinity of the mounting portion 6 (left side in the figure) is very well cooled by the heat absorbing surface 75a, but is not cooled much near the tip of the fin (right side in the figure) due to insufficient heat conductivity. Accordingly, of the air flowing through the heat absorbing chamber 73, the heat absorbing fins 76
Although the dehumidifying efficiency of the air flowing near the mounting portion becomes high, the dehumidifying efficiency of the air flowing near the tip of the fin becomes low, so that there is a problem that the dehumidifying efficiency of the air as a whole cannot be improved.

【0005】更に、吸熱フィン76の温度は吸熱面75
a付近の方がフィン先端付近より低いため、吸熱面75
aとの温度差が少なく、熱電変換素子75そのものの吸
熱効率も向上できないという不具合を有している。
Further, the temperature of the heat absorbing fin 76 is controlled by the heat absorbing surface 75.
a is lower than the vicinity of the fin tip, so that the heat absorbing surface 75
There is a disadvantage that the temperature difference from the element a is small and the heat absorption efficiency of the thermoelectric conversion element 75 itself cannot be improved.

【0006】そこで、本発明では、熱電変換素子の吸熱
装置においてその吸熱効率向上を、その技術的課題とす
る。
Accordingly, in the present invention, it is a technical object of the present invention to improve the heat absorbing efficiency of a heat absorbing device for a thermoelectric conversion element.

【0007】[0007]

【発明の構成】Configuration of the Invention

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前述した本発明の技術的
課題を解決するために講じた本発明の技術的手段は、吸
熱面および放熱面を有する熱電変換素子と、吸熱面が少
なくとも上壁面を構成する冷媒タンクと、冷媒タンクと
連通し、その下方へと延在する複数のチューブと、複数
のチューブ間に固設されるフィンとから熱電変換素子の
吸熱装置を構成し、冷媒タンク内の液体冷媒は吸熱面全
体と直接接触するようにしたことである。
Means for Solving the Problems The technical means of the present invention taken to solve the above-mentioned technical problem of the present invention is a thermoelectric conversion element having a heat absorbing surface and a heat radiating surface, a heat absorbing surface having at least an upper wall surface. And a plurality of tubes communicating with the refrigerant tank and extending downward therefrom, and fins fixed between the plurality of tubes to form a heat absorbing device of the thermoelectric conversion element, and the inside of the refrigerant tank Is that the liquid refrigerant is in direct contact with the entire heat absorbing surface.

【0009】[0009]

【作用】上述した本発明の技術的手段によれば、吸熱面
にて比重の大きくなった液体冷媒はチューブの下方へと
移動し、吸熱面付近は常により温度の高い冷媒が接触し
冷却される。
According to the technical means of the present invention described above, the liquid refrigerant having a higher specific gravity on the heat absorbing surface moves downward of the tube, and near the heat absorbing surface is constantly contacted with a higher temperature refrigerant to be cooled. You.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の技術的手段を具体化した実施
例について添付図面に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment embodying the technical means of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0011】図1において、熱電変換素子11は、P型
半導体12とN型半導体13を2枚の基板14上に形成
された電極15を用いて直列に接続して構成されてい
る。ここで、図示上側の基板14が放熱面16として、
図示下側の基板14が吸熱面17として作用する。ま
た、P型半導体12およびN型半導体13は、例えばビ
スマステルル系の半導体で形成され、基板14は、例え
ばアルミナ等を混ぜたセラミックスによって形成され、
電極15は、例えば銅等の熱伝導性,電気伝導性に優れ
た材料から形成される。
In FIG. 1, a thermoelectric conversion element 11 is configured by connecting a P-type semiconductor 12 and an N-type semiconductor 13 in series using electrodes 15 formed on two substrates 14. Here, the substrate 14 on the upper side of the figure serves as a heat dissipation surface 16.
The substrate 14 on the lower side in the figure functions as the heat absorbing surface 17. Further, the P-type semiconductor 12 and the N-type semiconductor 13 are formed of, for example, a bismuth telluride-based semiconductor, and the substrate 14 is formed of, for example, a ceramic mixed with alumina or the like.
The electrode 15 is formed of a material having excellent heat conductivity and electric conductivity, such as copper.

【0012】放熱面16には放熱装置18が係合する
が、その構成は特に限定しない。
A heat radiating device 18 is engaged with the heat radiating surface 16, but the configuration thereof is not particularly limited.

【0013】一方、吸熱面17には吸熱装置19が係合
している。即ち、吸熱面17は冷媒タンク20の上壁面
を直接的に形成している。但し、この実施例では冷媒タ
ンク20の側壁面も吸熱面17を形成する基板14によ
り一体的に形成されている。
On the other hand, a heat absorbing device 19 is engaged with the heat absorbing surface 17. That is, the heat absorbing surface 17 directly forms the upper wall surface of the refrigerant tank 20. However, in this embodiment, the side wall surface of the refrigerant tank 20 is also integrally formed by the substrate 14 forming the heat absorbing surface 17.

【0014】そして、冷媒タンク20の下壁面は、基板
14とOリング21を介して液密的に固設された下板2
2により構成される。さらに、下板22には複数のチュ
ーブ23が下方へと延在して配設され、チューブ23は
冷媒タンク20と連通している。また、チューブ23の
下端は止め板24によって液密的に閉塞されている。こ
の複数のチューブ23間にはコルゲートフィン25が固
設されている。
The lower wall surface of the lower tank 2, which is fixed in a liquid-tight manner via the substrate 14 and the O-ring 21, is formed on the lower wall surface of the refrigerant tank 20.
2. Further, a plurality of tubes 23 are provided on the lower plate 22 so as to extend downward, and the tubes 23 communicate with the refrigerant tank 20. The lower end of the tube 23 is closed by a stopper plate 24 in a liquid-tight manner. Corrugated fins 25 are fixed between the plurality of tubes 23.

【0015】チューブ23および冷媒タンク20の内部
には液体冷媒が注入されており、吸熱面17全体が冷媒
と接触するのに十分な量とされている。また、吸熱面1
7と冷媒とは必ず直接接触していなければならず、間に
空気等が存在しないようにするため、冷媒タンク20に
は空気抜き管26が接続されている。この空気抜き管2
6内の冷媒面は吸熱面17よりも上方に位置している。
Liquid refrigerant is injected into the tube 23 and the refrigerant tank 20, and the heat absorbing surface 17 has an amount sufficient to come into contact with the refrigerant. Heat absorbing surface 1
The refrigerant tank 20 is connected to an air vent tube 26 so that the refrigerant 7 and the refrigerant must be in direct contact with each other, and there is no air or the like between them. This air vent pipe 2
The refrigerant surface in 6 is located above the heat absorbing surface 17.

【0016】以上の構成を有する熱電変換素子の吸熱装
置10の作動について説明する。
The operation of the thermoelectric conversion element heat absorbing device 10 having the above configuration will be described.

【0017】熱電変換素子11に図示方向の電流を流す
と、放熱面16は発熱作用によって熱せられ、吸熱面1
7は吸熱作用によって冷却される。
When a current is applied to the thermoelectric conversion element 11 in the direction shown in the figure, the heat radiating surface 16 is heated by the heat generating action, and the heat absorbing surface 1 is heated.
7 is cooled by an endothermic effect.

【0018】この冷却された吸熱面17によって冷媒タ
ンク20内の冷媒のうち、吸熱面17と接触している部
分が特に冷却され、冷却されて比重の大きくなった冷媒
は冷媒タンク20下方のチューブ23へと移動する。そ
して、コルゲートフィン25から吸熱してコルゲートフ
ィン25を冷却し、図示しないファンによってコルゲー
トフィン25を流れる空気を冷却する。この結果、冷媒
は吸熱して昇温し、自然対流により再び冷媒タンク20
の上方へと移動する。このように、冷媒タンク20内で
は冷媒の対流が発生するため、冷却された低温冷媒はチ
ューブ23へと移動し、吸熱面17では冷媒の過剰な冷
却が起きず、吸熱面17には冷却されるべき比較的温度
の高い冷媒が常に接触していることとなる。
The portion of the refrigerant in the refrigerant tank 20 that is in contact with the heat absorbing surface 17 is particularly cooled by the cooled heat absorbing surface 17, and the cooled refrigerant having a higher specific gravity is supplied to the tube below the refrigerant tank 20. Move to 23. Then, heat is absorbed from the corrugated fins 25 to cool the corrugated fins 25, and the air flowing through the corrugated fins 25 is cooled by a fan (not shown). As a result, the refrigerant absorbs heat and rises in temperature.
To move up. As described above, since the convection of the refrigerant is generated in the refrigerant tank 20, the cooled low-temperature refrigerant moves to the tube 23, and the refrigerant does not excessively cool on the heat absorbing surface 17, but is cooled on the heat absorbing surface 17. This means that the relatively high temperature refrigerant to be contacted is always in contact.

【0019】また、吸熱装置19全体が吸熱面17によ
って冷却されることで収縮するが、空気抜き管26によ
って冷媒圧力は常時大気圧に開放されているので、冷媒
圧力の異常上昇や異常下降は発生しない。
The entire heat absorbing device 19 is contracted by being cooled by the heat absorbing surface 17, but the refrigerant pressure is always released to the atmospheric pressure by the air vent tube 26, so that an abnormal increase or decrease in the refrigerant pressure occurs. do not do.

【0020】本実施例の吸熱装置19にて冷却された空
気は、例えば室内の空気調和等に用いることができ、も
ちろん前述した従来技術の除湿装置としても用いること
ができる。
The air cooled by the heat absorbing device 19 of this embodiment can be used for, for example, indoor air conditioning, and can be used as the above-mentioned conventional dehumidifying device.

【0021】[0021]

【発明の効果】上述したように本発明の熱電変換素子の
吸熱装置では、吸熱面にて冷却され比重の大きくなった
冷媒はチューブの下方へと移動するので、吸熱面全体で
は常に冷却の必要な冷媒が冷却されることとなり、冷媒
の過剰な冷却は起きず、吸熱面と冷媒との温度差は常に
大きいので、熱電変換素子の発生する吸熱量を冷媒の冷
却に有効に利用することができる。
As described above, in the heat absorbing device for a thermoelectric conversion element according to the present invention, the refrigerant cooled on the heat absorbing surface and having a higher specific gravity moves downward of the tube, so that the entire heat absorbing surface must always be cooled. Refrigerant is cooled, excessive cooling of the refrigerant does not occur, and the temperature difference between the heat absorbing surface and the refrigerant is always large, so that the heat absorption generated by the thermoelectric conversion element can be effectively used for cooling the refrigerant. it can.

【0022】なお、前述した従来技術ではフィン内での
熱伝導量が相対的に小さく、吸熱面と接触するフィン取
付部付近ばかりが過剰に冷却され、吸熱面と冷媒との温
度差は常に小さくなり、熱電変換素子の発生する吸熱量
を有効に利用できない。
In the prior art described above, the amount of heat conduction in the fin is relatively small, only the vicinity of the fin mounting portion in contact with the heat absorbing surface is excessively cooled, and the temperature difference between the heat absorbing surface and the refrigerant is always small. Therefore, the amount of heat absorbed by the thermoelectric conversion element cannot be used effectively.

【0023】また、吸熱面と冷媒とは直接接触している
ため、両者の間に熱抵抗がなく、熱交換効率に非常に優
れる。そして、冷媒タンク接続された空気抜き管内の冷
媒面が吸熱面よりも上方にあるので、吸熱面と冷媒との
直接接触を確実に保証することができる。
Further, since the heat absorbing surface and the refrigerant are in direct contact with each other, there is no thermal resistance between them, and the heat exchange efficiency is extremely excellent. Since the refrigerant surface in the air vent pipe connected to the refrigerant tank is above the heat absorbing surface, direct contact between the heat absorbing surface and the refrigerant can be reliably ensured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明第1実施例の熱電変換素子の吸熱装置の
構成図を示す。
FIG. 1 is a configuration diagram of a heat absorbing device of a thermoelectric conversion element according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1におけるA−A断面図を示す。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.

【図3】従来技術の電子除湿器の構成図を示す。FIG. 3 shows a configuration diagram of a conventional electronic dehumidifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 吸熱装置、 11 熱電変換素子、 16 放熱面、 17 吸熱面、 20 冷媒タンク、 23 チューブ、 25 フィン、 26 空気抜き穴、 Reference Signs List 10 heat absorbing device, 11 thermoelectric conversion element, 16 heat dissipation surface, 17 heat absorption surface, 20 refrigerant tank, 23 tube, 25 fin, 26 air vent hole,

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】吸熱面および放熱面を有する熱電変換素子
と、 前記吸熱面が少なくとも上壁面を構成する冷媒タンク
と、 前記冷媒タンクと連通し、その下方へと延在する複数の
チューブと、 前記複数のチューブ間に固設されるフィンとを有し、 前記冷媒タンク内の液体冷媒は前記吸熱面全体と直接接
触していることを特徴とする熱電変換素子の吸熱装置。
A thermoelectric conversion element having a heat absorbing surface and a heat radiating surface; a refrigerant tank having the heat absorbing surface forming at least an upper wall surface; and a plurality of tubes communicating with the refrigerant tank and extending downward. A fin fixed between the plurality of tubes, wherein the liquid refrigerant in the refrigerant tank is in direct contact with the entire heat absorbing surface.
【請求項2】 前記冷媒タンクには空気抜き管が接続さ
れ、前記空気抜き管内の冷媒面は前記吸熱面よりも上方
にあることを特徴とする請求項1記載の熱電変換素子の
吸熱装置。
2. The heat absorbing device for a thermoelectric conversion element according to claim 1, wherein an air vent tube is connected to the refrigerant tank, and a refrigerant surface in the air vent tube is higher than the heat absorbing surface.
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