JP3560414B2

JP3560414B2 - Peltier element

Info

Publication number: JP3560414B2
Application number: JP11257396A
Authority: JP
Inventors: 晃生山口
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2016-05-07
Also published as: JPH09298319A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品等の、発熱源の放熱を行なうために用いられるペルチェ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器等に使用されているＩＣ等の電子部品は、その集積度の向上及び動作の高速化により消費電力が増大すると共に発熱量も増大し、その放熱対策が大きな問題となっている。
【０００３】
すなわち、こういった電子部品は高温になると、電子部品の特性が変動して電子機器の誤動作の原因となったり、電子部品自体が故障したりする。
そこで従来より、電子機器等においては、その使用中に電子部品の温度上昇を抑えるためにペルチェ素子が使用されることがある。このペルチェ素子は、熱電素子とも呼ばれるもので、その主要部はＰ形半導体とＮ形半導体とを導体を介装しつつ交互に直列配置した構成となっている。この一例を図４に示す。
【０００４】
図４は、基板３８の上に装着された集積回路（以下、単にＩＣと記す）４０の上面にペルチェ素子４２を装着してＩＣ４０の冷却を行なう様子を示している。本図にて一層明らかなように、ペルチェ素子４２とは上下に夫々導体４６ａと導体４６ｂとを分散配置し、これら導体４６ａ，４６ｂを半導体４８にて連絡結合したものである。しかも半導体４８は、Ｐ形半導体とＮ形半導体とを交互に配置している。なお、本図においてはＰ形半導体及びＮ形半導体が直線的に２個ずつ並べられたシンプルな構成となっているが、実際には両半導体が交互に多数、マトリクス状に並べられ、導体４６ａ，４６ｂが両半導体を接続して１本の電気回路を形成したものが多い。つまり、図中の左端から導体４６ａ，Ｐ形半導体，導体４６ｂ，Ｎ形半導体，（以下繰り返し）……，導体４６ａの順序にて接続されている。但し、ペルチェ素子４２内の回路は真に１本の回路でなくとも良く、複数の上記と同様の回路を並列配置したものでもよい。
【０００５】
導体４６ａの上部、及び導体４６ｂの下部、にはプレート状の絶縁板５０が設けられ、導体４６ａ同士（並びに４６ｂ同士）の絶縁を確保している。導体４６ａの上部に設けられた絶縁板５０の上には更に、Ａｌ製のヒートシンク５２が設けられている。このヒートシンク５２は、平板上に柱５２ａを所定間隔をおいて立設したような形状にされている。
【０００６】
ペルチェ素子４２の回路の両端の導体４６ａ，４６ａに導線を接続し、Ｐ形半導体に近い方の導体３６ａを高電位になるように直流電源５４を接続すると、導体４６ａと半導体４８（Ｐ形であるかＮ形であるかには依らない）との界面では発熱され、導体４６ｂと半導体４８（Ｐ，Ｎに依らない）との界面では吸熱が行なわれる。これがペルチェ効果である。この結果、導体４６ａは加熱され、導体４６ｂは冷却される。従ってＩＣ４０は、熱を絶縁板５０を介してペルチェ素子４２に奪われ、温度上昇が抑えられる。ペルチェ素子４２が奪った熱は、ヒートシンク５２に伝導され、柱５２ａから放熱される。
【０００７】
すなわち、ペルチェ素子４２は、ＩＣ４０の放熱を助長するという、いわば消極的な冷却を行なうのではなく、直流電圧の供給を受けて熱量の移動させ、積極的な冷却を行なう。そして通常の冷凍機のように冷媒循環路、圧縮機等を必要とせず、非常にシンプルな構成にて冷却を行なえるため、小型の電子機器等の冷却に適している。
【０００８】
もちろん、ＩＣ４０に代えて他の冷却対象に対してペルチェ素子４２を用いてもよい。その場合には、冷却対象の形状及び大きさに合わせて、ペルチェ素子４４を適宜設計変更すれば、その冷却対象を冷却し、温度が上昇するのを抑えることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ペルチェ素子４２の放熱側の導体には、図４にも示したようにヒートシンク５２を設けなければならない。ペルチェ素子４２を作動させたときの導体４６ａ，４６ｂ間の温度差は供給電流によって決まるので、放熱側の導体４６ａに熱がこもると、導体４６ａの温度が上昇し、これにつれて吸熱側の導体４６ｂの温度も上がってしまい、十分な冷却性能が望めなくなる。従い、導体４６ａに熱がこもるのを防止するため、ヒートシンク５２を導体４６ａから外すわけにはいかない。そして、このヒートシンク５２は冷却効果を上げるために柱５２ａを設けている。このためペルチェ素子４２自体は薄く構成できるにも拘らず、ヒートシンク５２には厚み（特に柱５２ａの高さ）が必要となり、結果としてＩＣ４０を使用するために必要な体積を増大させてしまう。
【００１０】
また、ヒートシンク５２は上記したように柱５２ａが複数配置された複雑な形状をしているために、ダイキャスト成形あるいは切削といった複雑な工程が必要となる。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、上記ヒートシンク５２に代わって、コンパクトながらも冷却性能を確保できる放熱体、を備えたペルチェ素子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた本発明の請求項１に記載のペルチェ素子は、吸熱部と放熱部とを有し、直流電圧が印加されると、ペルチェ効果により上記吸熱部周辺の熱量を上記放熱部へと移動させ、上記吸熱部周辺を冷却するペルチェ素子において、
上記放熱部に、
熱放射率の大きい熱放射性材料からなるシートと、熱伝導率の大きい熱伝導性材料からなるシートと、を積層してなる放熱体
を設け、
上記熱放射性材料からなるシートは、液状シリコーンに気相成長炭素繊維を、２０〜６０ wt ％混合したものであり、
上記熱伝導性材料からなるシートは、熱加硫シリコーンにＡｌ ₂ Ｏ ₃ を、４０〜８５ wt ％混合したものであることを特徴とすることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載のペルチェ素子は、吸熱部と放熱部とを有し、直流電圧が印加されると、ペルチェ効果により上記吸熱部周辺の熱量を上記放熱部へと移動させ、上記吸熱部周辺を冷却するペルチェ素子において、
上記吸熱部に、
熱放射率の大きい熱放射性材料からなるシートと、熱伝導率の大きい熱伝導性材料からなるシートと、を積層してなる放熱体
を設け、
上記熱放射性材料からなるシートは、液状シリコーンに気相成長炭素繊維を、２０〜６０ wt ％混合したものであり、
上記熱伝導性材料からなるシートは、熱加硫シリコーンにＡｌ ₂ Ｏ ₃ を、４０〜８５ wt ％混合したものであることを特徴とすることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載のペルチェ素子は、吸熱部と放熱部とを有し、直流電圧が印加されると、ペルチェ効果により上記吸熱部周辺の熱量を上記放熱部へと移動させ、上記吸熱部周辺を冷却するペルチェ素子において、
上記放熱部または上記吸熱部に、
熱放射率の大きい熱放射性材料からなるシートと、熱伝導率の大きい熱伝導性材料からなるシートと、を交互に積層してなる放熱体を設けたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
上記のように構成された本発明の請求項１に記載のペルチェ素子においては、発熱部に放熱体が設けられている。
この放熱体は、熱放射性材料からなるシートと、熱伝導性材料からなるシートとを積層したものである。そしてペルチェ素子の発熱部から発生した熱を、熱放射性材料からなるシートが直接的或は間接的に受け取ると、その熱を電磁波（主に赤外線）に変換して速やかに外部に放射する。
【００１５】
また、同じく発熱部から発せられた熱を、熱伝導性材料からなるシートが直接的或は間接的に受け取ると、その熱を該シート全体に速やかに伝導する。
これら２種類の層を積層すると、熱放射性材料からなるシートが外部に放射しきれなかった熱を、熱伝導性材料からなるシートに伝導するため、各々１種類のシートのみにて放熱体を構成した場合に比べ、熱放射が効率良く行なわれると共に放熱体内にこもる熱が減少する。
【００１６】
この放熱体をペルチェ素子の発熱部に装着しているため、ペルチェ素子に通電すると、ペルチェ素子の発熱部から発せられた熱は、放熱体によって速やかに放熱体自身、及び周囲へ放出され、発熱部の温度上昇が抑えられる。ペルチェ素子は供給電力によって発熱部、吸熱部間の温度差が決まるので、発熱部の温度上昇が抑えられることにより、吸熱部の温度が下がり、十分な冷却性能を得ることができる。
【００１７】
従って当該ペルチェ素子は、発熱部にヒートシンクが装着されたものと同様に、冷却性能が高められたペルチェ素子となる。
また、放熱体はシートを積層したものであって、従来のヒートシンクのように柱状のものがないため、非常にコンパクトである。従い、ペルチェ素子はかさばらないものとすることができる。特に、近年、需要の高い、携帯用電子機器やそれ以外の小型電子機器に用いられる電子部品の冷却には好適である。
なお、熱放射性材料からなるシートは、液状シリコーンに気相成長炭素繊維を、２０〜６０ wt ％混合したものとし、熱伝導性材料からなるシートは、熱加硫シリコーンにＡｌ ₂ Ｏ ₃ を、４０〜８５ wt ％混合したものとする。
【００１８】
本発明の請求項２に記載のペルチェ素子は、請求項１に記載されたものと同じ構成からなる放熱体が、発熱部にではなく、吸熱部に設けられている。つまり、直接、冷却対象に触れるのは、吸熱部ではなく放熱体となる。
このペルチェ素子を、冷却対象に装着すると、冷却対象から発せられた熱は、放熱体によってその周囲、及び当該ペルチェ素子の吸熱部へと伝達される。
【００１９】
この状態で当該ペルチェ素子に通電すると、放熱体から吸熱部へと伝達された熱は発熱部へと移動される。そして更に発熱部の周囲へと熱が放射される。
すなわち、通電状態における当該ペルチェ素子は、冷却対象から発せられる熱を、一部は放熱体から電磁波にして放射し、残りの熱はペルチェ効果により、放熱部へと伝達されて周囲へと発散する。つまり、放熱体と吸熱部とで分担して、冷却対象から熱を奪いとる。
【００２０】
従って、当該ペルチェ素子の放熱部には、その放熱部に蓄積される熱を周囲や他の構成へ移動させる構成が設けられていないが、冷却対象から発せられる熱の一部は、吸熱部に達する以前の段階で、放熱体から電磁波として放射されているため、放熱部に蓄積される熱量は従来のペルチェ素子に比べて軽減される。この結果、ペルチェ効果による熱移動が十分行なわれ、冷却対象の冷却を効果的に行なうことができる。
【００２１】
なお、当然のことながら請求項２に記載のペルチェ素子は、請求項１に記載のペルチェ素子に対して、放熱体の位置を変更しただけであるから、同様にコンパクトなものとなっている。
そして、このペルチェ素子において、請求項１に記載の発明のように放熱部にも放熱体を設けても良い。このようにすると、冷却対象の熱を放熱体の熱放射性材料からなるシートにより電磁波にして放射した上で、残りの熱量をペルチェ効果により放熱側へと移動させ、更にその移動された熱量を、放熱部に設けられた放熱体が電磁波にして外界に放出するので、より効率的な冷却を行なうことができる。
なお、熱放射性材料からなるシートは、液状シリコーンに気相成長炭素繊維を、２０〜６０ wt ％混合したものとし、熱伝導性材料からなるシートは、熱加硫シリコーンにＡｌ ₂ Ｏ ₃ を、４０〜８５ wt ％混合したものとする。
【００２２】
また、請求項３に記載のペルチェ素子は、放熱体が、熱放射性材料からなるシートと、熱伝導性材料からなるシートとを、交互に積層したものとなっている。これが上記請求項１に記載のペルチェ素子と同様に、冷却対象の上面に貼付されて使用された場合を例にとって説明すると、このペルチェ素子の、熱放射性材料からなるシートの上に熱伝導性材料からなるシートが、積層された箇所では、前者にて放射しきれなかった熱が後者に速やかに伝導される。逆に、熱伝導性材料からなるシートの上に熱放射性材料からなるシートが積層された箇所では、前者の持っている熱が順次、後者に伝導したのち活発に放射される。
【００２３】
このように速やかな熱伝導・活発な熱放射が交互に行なわれることにより、冷却対象から熱が順調に奪われていき、冷却対象の放熱を効率的に行なうことができる。
なお、請求項３において熱放射性材料とは、長波長の放射率が高い遠赤外線放射体や全赤外線域で放射率が高い放射体である。前者としては、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2 ），チタン酸アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3・Ｔｉ2Ｏ3），β−スポジューメン（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2）等がある。また、後者としては遷移元素酸化物系のセラミックス（一例として、ＭｎＯ2：６０％，Ｆｅ2Ｏ3：２０％，ＣｕＯ：１０％，ＣｏＯ：１０％）、カーボンブラック、黒鉛、炭素繊維等が挙げられる。
【００２４】
また、請求項３において熱伝導性材料とは、金属又はその酸化物（例えばフェライトも含む）、若しくは炭素が挙げられる。
更に、上記各性質を有する材料は、夫々所定の基材に混合された複合材料としても良く、該複合材料が、混合された各材料の性質を維持していればよい。
【００２５】
【実施例】
以下に本発明の一実施例について図面と共に説明する。
図１は、本発明の一実施例であるペルチェ素子２を用いてＩＣ４を冷却する様子を示す説明図であり、図１（ａ）はペルチェ素子２の発熱側に放熱体１２を設けた実施態様を表すもので、一方、図１（ｂ）はペルチェ素子２の吸熱側に放熱体１２を設けた様子を示す。つまり、図１（ａ）及び図１（ｂ）は、構成要素は共通で、配置のみが異なったものとなっている。そこで、まず両図の構成要素について説明する。
【００２６】
まず、ペルチェ素子２は、放熱側の導体６ａと、吸熱側の導体６ｂと、両導体６ａ，６ｂの間に介装された半導体８（ＰがＰ形半導体、ＮがＮ形半導体）とからなる。なお、ここでペルチェ素子２とは、直流電圧が印加されると、ペルチェ効果を奏する部分のみを指すものとする。
【００２７】
半導体８は、Ｐ形半導体及びＮ形半導体が直線的に２個ずつ並べられた構成となっているが、実際には両半導体８が交互に多数、マトリクス状に並べられ、導体６ａ，６ｂが両半導体８を接続して１本の電気回路を形成しているものとする。このように半導体８と導体６ａ（又は導体６ｂ）とを交互に配置して、電圧を印加すると、半導体８と導体６ａとの接合部において熱の吸収若しくは放出が行なわれる。熱の吸収が行なわれるのは、Ｐ形半導体とこの半導体の高電位（印加時）側に接合された導体との間、及びＮ形半導体とこの半導体の低電位（印加時）側に接合された導体との間であり、熱の放出が行なわれるのは、この逆の位置関係にある接合部である。
【００２８】
これがいわゆるペルチェ効果であるが、ペルチェ素子２では、Ｐ形半導体及びＮ形半導体が交互に配置されていることから、熱の放出が行なわれる接合部は全て、導体６ａと半導体８（Ｐ，Ｎによらない）との接合部であり、逆に、熱の吸収が行なわれる接合部は全て、導体６ｂと半導体８（Ｐ，Ｎによらない）との接合部である（但し、本図の右端の導体６ａの方が左端の導体６ａよりも高電位となるように電圧を印加した場合）。このため、実際には熱の放出・吸収が行なわれるのは上記接合部であるが、導体６ｂに冷却対象を接触させておけば、導体６ｂを介して冷却対象から熱が吸収されていく。そして吸収された熱は、半導体８中を移動して導体６ａを介して放出される。
【００２９】
そしてペルチェ素子２においては、導体６ｂが本図の下側の面に集中配置されているため、平面状の上面を持つ電子部品を冷却するのに好適な形状となっている。なおセラミックプレート１０は導体６ｂ同士、及び導体と冷却対象との絶縁を確保するために設けられているもので、導体６ａ及びその上面に固定されているセラミックプレート１０が、本発明の放熱部に相当し、導体６ｂ及びその下面に固定されているセラミックプレート１０が、本発明の吸熱部に相当する。
【００３０】
放熱体１２は、熱伝導性のシートであるＴ層１４ａ、熱放射性のシートであるＶ層１６、Ｔ層１４ａと同じ材料からなるシートであるＴ層１４ｂという２種、３枚の層を重合し構成されている。
Ｔ層は、本発明の熱伝導性材料からなるシートに相当するもので、シリコーンとアルミナを重量比２：１で混合し薄膜化した後１８０℃で加硫し、厚さが１ｍｍ、熱伝導率が２．５×１０^−３［ｃａｌ／ｃｍ・℃・ｓｅｃ］のフィルムとされている。一方、Ｖ層は、本発明の熱放射性材料からなるシートに相当するもので、シリコーンと気相生長炭素繊維とを重量比１：１で混合し薄膜化した後１８０℃で加硫した厚さが１ｍｍのフィルムとされている。なお、本図において放熱体１２は、積層されたものであることを明示するために、図示したような厚さにされているが、実際には本図よりも薄くされている。
【００３１】
ここで、放熱体１２の冷却性能を示すために行なった実験について図２及び図３を用いて説明する。
まず図２は、この実験において用いた実験回路を示すものであり、破線で囲われた部分が、図１のＩＣ４に相当する。すなわちＩＣ４は、トランジスタを複数内蔵したＩＣであり、本実験ではその内のＮＰＮ形トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２（以下、単に夫々Ｔｒ１，Ｔｒ２と記す）の２個のみを用いるため、他のトランジスタは図示を省略している。そしてＴｒ１のコレクタには直流電圧＋Ｅｄ（例えば１５Ｖ）が印加され、エミッタは抵抗器Ｒ１を介して接地され、ベースはダイオードＤを介して接地されると共に抵抗器Ｒ２を介してオペアンプ２２の出力端子に接続されている。一方のＴｒ２は、コレクタとベースとが短絡され、且つ抵抗器Ｒ３を介して直流電圧＋Ｅｄが印加されると共にコンデンサＣ１を介して接地されている。Ｔｒ２のエミッタは直接接地されている。
【００３２】
オペアンプ２２は、非反転入力端子に外部から調整可能にされた電圧Ｖ１が印加され、反転入力端子にＴｒ１のエミッタ電圧が帰還されている。また当然のことながら、オペアンプ２２には正負両電圧（ここでは＋Ｅｄと−Ｅｄ）が供給され、また各電圧ラインはオペアンプ２２の発振を防ぐために夫々２個のバイパスコンデンサＣ２，Ｃ３及びＣ４，Ｃ５を介して接地されている。
【００３３】
つまり図２の回路は、外部から入力された電圧Ｖ１をＴｒ１のベースに印加してＴｒ１に電流Ｉを流す回路となっている。
この回路において、ＩＣ４の上面に放熱体１２を装着した状態としない状態とでＩＣ４内の温度を測定し、放熱体１２の冷却効果を評価した。ＩＣ４内の温度を測定するには、以下のようにする。すなわち、Ｔｒ１の入力電圧Ｖ１を調節して、Ｔｒ１の消費電力が一定（例えば０．３Ｗ）になるように保つ。このときに、Ｔｒ２の出力電圧を測定することにより、ＩＣ４の内部温度を推定している。Ｔｒ２はベースとコレクタとが短絡され、ベースに正電圧が印加されていることから、出力電圧ＶＴは０Ｖ付近の所定電圧になるが、ＶＴはＩＣ４の内部温度に応じて変化する。この出力電圧ＶＴと温度の関係を予め求めておき、ＩＣ４の内部温度を測定する。
【００３４】
そしてＴ層１４ａ，１４ｂ及びＶ層１６の材料として次のようなものを用い放熱体１２Ａ，１２Ｂを構成した。
放熱体１２Ａ
Ｔ層：熱加硫シリコーンにＡｌ_２Ｏ_３を８０ｗｔ％混合したもの
Ｖ層：液状シリコーンに気相成長炭素繊維を４０ｗｔ％混合したもの
放熱体１２Ｂ
Ｔ層：Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ社製シリコーンとＡｌ_２Ｏ_３の化合物
Ｖ層：熱加硫シリコーンと気相成長炭素繊維の化合物
上記放熱体１２Ａについて各層の厚さを替えて３種類の放熱体を構成し、温度測定を行なった結果が［表１］である。
【００３５】
【表１】

【００３６】
また放熱体１２Ｂについて各層の厚さを替えて４種類の放熱体を構成し、温度測定を行なった結果が［表２］である。
【００３７】
【表２】

【００３８】
上記測定結果を、グラフにしたのが図３である。横軸が放熱体の総厚さ、縦軸が装着したときに対する装着したときの温度変化割合を表したものである。なお、比較のために、ヒートシンク４４と同じ材料であるＡｌ板についても同様の測定を行なった。
【００３９】
このように、放熱体１２Ａはヒートシンクと同じ材料であるＡｌと比べても同じ厚さで温度低下性能が高く、放熱体１２Ｂは更に高い。
従って、ヒートシンクに替えて図１のように放熱体１２Ｂ（あるいは放熱体１２Ａ）を用いれば、更に薄い構成にて同様の冷却性能を発揮できるペルチェ素子となる。
【００４０】
また、図１（ｂ）のような実施態様にすると、ペルチェ素子２にて熱量の移動を行なうに先だち、放熱体１２Ｂ（あるいは放熱体１２Ａ）にて、ＩＣ４から熱量を奪いつつ熱量の一部を、主にＶ層から電磁波にして放出する。そしてペルチェ素子２に通電すると、放熱体１２Ｂ（あるいは放熱体１２Ａ）にて放出し切れなかった残りの熱量を、導体６ａへと移動させ周囲に放出する。従い図１（ｂ）のように導体６ａ側のセラミックプレート１０にヒートシンク等が装着されていなくても、ＩＣ４から発生される熱の一部は、放熱体１２Ｂ（あるいは放熱体１２Ａ）によって放出されているので、温度上昇は抑えられ、冷却性能を発揮できる。
【００４１】
図１（ａ）、（ｂ）どちらの実施態様によっても、ヒートシンクのような厚みのある構成ではなく、放熱体１２という薄い構成によってペルチェ素子２の冷却効果を補助することができるので、小型電子機器に用いられる電子部品の冷却に好適である。
【００４２】
以上、本発明の実施例であるペルチェ素子２について説明してきたが、本発明はこれらの実施例に何等限定されるものではなく様々な態様で実施し得る。
例えば、図１（ａ）に示した態様と、図１（ｂ）に示した態様とを組み合せたようにしてもよい。すなわち、ペルチェ素子２の上下に配置されたセラミックプレート１０の双方に放熱体１２を設けてもよい。
【００４３】
また、放熱体１２を構成するシートの内、ペルチェ素子２に直接接する層（図１（ａ）ではＴ層１４ａ、図１（ｂ）ではＴ層１４ｂ）を熱伝導性に加え、絶縁性を持った材料とし、セラミックプレート１０の役割を兼ねさせてもよい。こうすると、セラミックプレート１０を廃止でき、更にコンパクトなペルチェ素子とすることができる。
【００４４】
また更に上記実施態様では、Ｔ層、Ｖ層を夫々２枚、１枚用意し放熱体１２を構成したが、本発明のＴ層とは異なる熱放射性材料からなる層（Ｔ’層とする）を作成し、例えばＴ−Ｖ−Ｔ’の順に積層して放熱体１２を構成してもよい。また更に、上記とは積層の仕方を逆にして、Ｖ−Ｔ−Ｖの順に積層された放熱体をペルチェ素子２に設けてもよい。この場合、熱放射性材料の層についてもＶ層とは異なる熱伝導性材料からなる層（Ｖ’層とする）を作成し、例えばＶ−Ｔ−Ｖ’の順に積層して放熱体１２を構成してもよい。
【００４５】
そして更に、上記ではＶ層及びＴ層を３枚積層させることにより放熱体１２を構成したが、２枚積層したり４枚以上積層したりしてもよい。例えば、Ｖ−Ｔ−Ｖ−Ｔ，Ｔ−Ｖ−Ｔ−Ｖ，Ｖ−Ｔ−Ｖ’−Ｔ，Ｖ−Ｔ−Ｖ−Ｔ’−Ｖといった順に積層して構成するのも可能である。このように多層重ねた構成にすると、ＩＣ４チップ等から発生した熱を各Ｔ層が分担して電磁波に変換して放射し、各Ｔ層間の熱伝導をＶ層が速やかに行なうので、放熱体１２の中に熱がこもることがなく、より冷却効果の高いものとでき、ペルチェ素子２の冷却性能を十分に発揮できる。また、各層が夫々薄いフィルム状にされていることから、このように多数積層しても、電子機器の小型化を阻害しない。
【００４６】
放熱体１２ＡのＴ層の材質は、Ａｌ_２Ｏ_３の占める割合は８０ｗｔ％であったが、４０〜８５ｗｔ％の間で選ぶことができる。同様にＶ層の材質についても気相成長炭素繊維の占める割合は４０ｗｔ％であったが、２０〜６０ｗｔ％の範囲で選ぶことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のペルチェ素子にてＩＣを冷却する様子を示す説明図である。
【図２】本発明のペルチェ素子に用いられた放熱体の冷却性能を示すグラフである。
【図３】放熱体の冷却性能を調べるための実験に用いた回路の構成図である。
【図４】従来のペルチェ素子にてＩＣを冷却する様子を示す説明図である。
【符号の説明】
２…ペルチェ素子４…ＩＣ６ａ，６ｂ…導体
８…半導体１０…セラミックプレート１２…放熱体
１４ａ，１４ｂ…Ｔ層（熱伝導性材料からなるシート）
１６…Ｖ層（熱放射性材料からなるシート）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a Peltier device used for radiating heat from a heat source such as an electronic component.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, electronic components such as ICs used in electronic devices and the like have increased power consumption and increased heat generation due to improvement in integration degree and high-speed operation. .
[0003]
That is, when the temperature of such electronic components becomes high, the characteristics of the electronic components fluctuate and cause malfunction of the electronic device, or the electronic components themselves break down.
Therefore, conventionally, in electronic devices and the like, a Peltier element is sometimes used in order to suppress a rise in temperature of electronic components during use. This Peltier element is also called a thermoelectric element, and its main part has a configuration in which a P-type semiconductor and an N-type semiconductor are alternately arranged in series with a conductor interposed therebetween. An example of this is shown in FIG.
[0004]
FIG. 4 shows a state in which a Peltier element 42 is mounted on an upper surface of an integrated circuit (hereinafter, simply referred to as IC) 40 mounted on a substrate 38 to cool the IC 40. As is clear from the figure, the Peltier element 42 is obtained by dispersing and arranging

conductors

46a and 46b on the upper and lower sides, respectively, and connecting the

conductors

46a and 46b by a semiconductor 48. In addition, the semiconductor 48 has P-type semiconductors and N-type semiconductors arranged alternately. Although this figure has a simple configuration in which two P-type semiconductors and two N-type semiconductors are linearly arranged, in practice, both semiconductors are alternately arranged in a large number in a matrix, and the

conductor

46a , 46b connect both semiconductors to form one electric circuit. That is, the conductors 46a, P-type semiconductors, conductors 46b, N-type semiconductors (repeated hereafter)..., And conductors 46a are connected in this order from the left end in the drawing. However, the circuit in the Peltier element 42 need not be a single circuit, but may be a circuit in which a plurality of circuits similar to the above are arranged in parallel.
[0005]
Plate-shaped insulating plates 50 are provided above the conductors 46a and below the conductors 46b to ensure insulation between the conductors 46a (and between the conductors 46b). A heat sink 52 made of Al is further provided on the insulating plate 50 provided above the conductor 46a. The heat sink 52 has such a shape that columns 52a are erected on a flat plate at predetermined intervals.
[0006]
When a conductor is connected to the

conductors

46a, 46a at both ends of the circuit of the Peltier element 42, and the DC power supply 54 is connected so that the conductor 36a closer to the P-type semiconductor has a high potential, the conductor 46a and the semiconductor 48 (P-type) are connected. Heat is generated at the interface between the conductor 46b and the semiconductor 48 (irrespective of P and N), and heat is absorbed at the interface between the conductor 46b and the semiconductor 48 (irrespective of P and N). This is the Peltier effect. As a result, the conductor 46a is heated, and the conductor 46b is cooled. Accordingly, the heat of the IC 40 is taken by the Peltier element 42 via the insulating plate 50, and the temperature rise is suppressed. The heat taken by the Peltier element 42 is transmitted to the heat sink 52 and is radiated from the pillar 52a.
[0007]
In other words, the Peltier element 42 does not perform so-called passive cooling, which promotes heat radiation of the IC 40, but receives a DC voltage to move the amount of heat and perform active cooling. And, unlike a normal refrigerator, it does not require a refrigerant circulation path, a compressor, etc., and can be cooled with a very simple configuration, so that it is suitable for cooling small electronic devices and the like.
[0008]
Of course, the Peltier element 42 may be used for another cooling target instead of the IC 40. In this case, if the design of the Peltier element 44 is appropriately changed in accordance with the shape and size of the object to be cooled, the object to be cooled can be cooled and the temperature can be prevented from rising.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, a heat sink 52 must be provided on the heat dissipation side conductor of the Peltier element 42 as shown in FIG. Since the temperature difference between the

conductors

46a and 46b when the Peltier element 42 is operated is determined by the supply current, if heat is trapped in the conductor 46a on the heat radiation side, the temperature of the conductor 46a rises, and accordingly the conductor 46b on the heat absorption side Temperature rises, and sufficient cooling performance cannot be expected. Accordingly, the heat sink 52 cannot be removed from the conductor 46a in order to prevent the heat from being trapped in the conductor 46a. The heat sink 52 has columns 52a for improving the cooling effect. For this reason, although the Peltier element 42 itself can be configured to be thin, the heat sink 52 needs a thickness (particularly the height of the pillar 52a), and as a result, the volume required for using the IC 40 increases.
[0010]
Further, since the heat sink 52 has a complicated shape in which a plurality of columns 52a are arranged as described above, a complicated process such as die casting or cutting is required.
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has as its object to provide a Peltier element including a heat radiator capable of ensuring a cooling performance while being compact, instead of the heat sink 52.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The Peltier device according to claim 1 of the present invention, which has been made to achieve such an object, has a heat absorbing portion and a heat radiating portion, and when a DC voltage is applied, the amount of heat around the heat absorbing portion is reduced by the Peltier effect. In the Peltier element that moves to the heat radiating section and cools around the heat absorbing section,
In the above radiator,
A sheet made of a heat-radiating material having a large heat-emissivity and a sheet made of a heat-conductive material having a large heat conductivity are provided with a radiator provided by laminating the sheets ,
The sheet made of the heat-radiating material is obtained by mixing 20 to 60 wt % of vapor-grown carbon fiber with liquid silicone ,
The sheet made of the heat conductive material is characterized by being a mixture of thermally vulcanized silicone and 40 to 85 wt % of Al ₂ O ₃ .
[0012]
Further, the Peltier device according to claim 2 has a heat absorbing portion and a heat radiating portion, and when a DC voltage is applied, the amount of heat around the heat absorbing portion is moved to the heat radiating portion by the Peltier effect, and In the Peltier element that cools around the part,
In the above heat absorbing part,
A sheet made of a heat-radiating material having a large heat-emissivity and a sheet made of a heat-conductive material having a large heat conductivity are provided with a radiator provided by laminating the sheets ,
The sheet made of the heat-radiating material is obtained by mixing 20 to 60 wt % of vapor-grown carbon fiber with liquid silicone ,
The sheet made of the heat conductive material is characterized by being a mixture of thermally vulcanized silicone and 40 to 85 wt % of Al ₂ O ₃ .
[0013]
The Peltier device according to claim 3, further comprising a heat absorbing portion and a heat radiating portion, wherein when a DC voltage is applied, the amount of heat around the heat absorbing portion is moved to the heat radiating portion by a Peltier effect, and the heat absorbing portion is surrounded by the heat absorbing portion. In the Peltier element that cools
In the heat radiating section or the heat absorbing section,
To a sheet made of high thermal radiation material thermal emissivity, and a sheet made of a high thermally conductive material in thermal conductivity, characterized in that a heat radiating body formed by alternately laminating.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the Peltier device according to the first aspect of the present invention configured as described above, a heat radiator is provided in the heat generating portion.
This heat radiator is obtained by laminating a sheet made of a heat radiation material and a sheet made of a heat conductive material. When the heat generated from the heat generating portion of the Peltier element is directly or indirectly received by the sheet made of a heat-radiating material, the heat is converted into electromagnetic waves (mainly infrared rays) and quickly radiated to the outside.
[0015]
Further, when the sheet made of the heat conductive material receives the heat generated from the heat generating portion directly or indirectly, the heat is quickly transmitted to the entire sheet.
When these two types of layers are laminated, the heat that could not be radiated to the outside by the sheet made of the heat-radiating material is conducted to the sheet made of the heat-conductive material. As compared with the case where the heat is radiated, the heat radiation is efficiently performed, and the heat retained in the radiator is reduced.
[0016]
Since this radiator is attached to the heat generating part of the Peltier element, when electricity is supplied to the Peltier element, the heat generated from the heat generating part of the Peltier element is quickly radiated by the heat radiator to the heat radiator itself and the surroundings. The temperature rise of the part is suppressed. In the Peltier element, the temperature difference between the heat-generating portion and the heat-absorbing portion is determined by the supplied electric power. Therefore, by suppressing the temperature rise of the heat-generating portion, the temperature of the heat-absorbing portion decreases, and sufficient cooling performance can be obtained.
[0017]
Therefore, the Peltier element is a Peltier element with improved cooling performance, similarly to the Peltier element in which a heat sink is attached to the heat generating portion.
Further, since the heat radiator is a laminate of sheets and does not have a columnar shape as in a conventional heat sink, it is very compact. Accordingly, the Peltier element can be made less bulky. In particular, it is suitable for cooling electronic components used in portable electronic devices and other small electronic devices that have been in high demand in recent years.
The sheet consisting of thermal radiation material, a vapor-grown carbon fibers in liquid silicone, and a mixture 20 to 60 wt%, a sheet made of a thermally conductive material, the Al ₂ O ₃ in NetsuKa硫silicone, 40 to 85 wt % are mixed.
[0018]
In the Peltier device according to a second aspect of the present invention, a heat radiator having the same configuration as that described in the first aspect is provided not in the heat generating portion but in the heat absorbing portion. In other words, the part that directly touches the object to be cooled is not the heat absorbing part but the radiator.
When the Peltier device is mounted on a cooling target, heat generated from the cooling target is transmitted by the heat radiator to the surrounding area and the heat absorbing portion of the Peltier device.
[0019]
When power is supplied to the Peltier element in this state, the heat transmitted from the heat radiator to the heat absorbing portion is moved to the heat generating portion. And heat is further radiated to the periphery of the heat generating portion.
That is, the Peltier element in the energized state emits part of the heat generated from the object to be cooled as electromagnetic waves from the radiator, and the remaining heat is transmitted to the radiator and radiated to the surroundings by the Peltier effect. . That is, the heat radiator and the heat absorbing portion share the heat and take heat from the cooling target.
[0020]
Therefore, the heat dissipating portion of the Peltier element is not provided with a structure for transferring the heat accumulated in the heat dissipating portion to the surroundings or other components, but a part of the heat generated from the cooling target is transferred to the heat absorbing portion. Before reaching the point, the heat is radiated from the heat radiating body as electromagnetic waves, so that the amount of heat accumulated in the heat radiating portion is reduced as compared with the conventional Peltier device. As a result, heat transfer by the Peltier effect is sufficiently performed, and the cooling target can be effectively cooled.
[0021]
It should be noted that the Peltier device according to claim 2 is also compact because the position of the radiator is simply changed from the Peltier device according to claim 1.
In this Peltier device, a radiator may be provided also in the radiator as in the first aspect of the present invention. In this way, the heat of the object to be cooled is radiated as electromagnetic waves by a sheet made of a heat radiating material of the heat radiator, and the remaining heat is moved to the heat radiating side by the Peltier effect. Since the radiator provided in the radiator emits electromagnetic waves to the outside world, more efficient cooling can be performed.
The sheet consisting of thermal radiation material, a vapor-grown carbon fibers in liquid silicone, and a mixture 20 to 60 wt%, a sheet made of a thermally conductive material, the Al ₂ O ₃ in NetsuKa硫silicone, 40 to 85 wt % are mixed.
[0022]
Further, in the Peltier device according to the third aspect, the radiator is formed by alternately stacking a sheet made of a heat radiation material and a sheet made of a heat conductive material. A description will be given of an example in which this is attached to the upper surface of an object to be cooled, similarly to the Peltier device according to the first aspect. A heat conductive material is provided on a sheet made of a heat radiation material of the Peltier device. In the place where the sheets made of are laminated, the heat that could not be radiated by the former is quickly transmitted to the latter. Conversely, in a place where a sheet made of a heat-radiating material is laminated on a sheet made of a heat-conductive material, the heat of the former is sequentially radiated after being conducted to the latter.
[0023]
As described above, the rapid heat conduction and the active heat radiation are alternately performed, so that the heat is smoothly removed from the object to be cooled, and the heat can be efficiently radiated from the object to be cooled.
In the third aspect, the thermally radiating material is a far-infrared radiator having a long-wavelength high emissivity or a radiator having a high emissivity in the entire infrared region. Examples of the former include cordierite (2MgO.2Al2O3.5SiO2), aluminum titanate (Al2O3.Ti2O3), .beta.-spodumene (Li2O.Al2O3.4SiO2) and the like. Examples of the latter include transition element oxide-based ceramics (for example, MnO2: 60%, Fe2 O3: 20%, CuO: 10%, CoO: 10%), carbon black, graphite, carbon fiber, and the like.
[0024]
In the third aspect, the thermally conductive material includes a metal or an oxide thereof (including, for example, ferrite), or carbon.
Further, the material having each of the above properties may be a composite material mixed with a predetermined base material, and the composite material only needs to maintain the properties of the mixed materials.
[0025]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing how an IC 4 is cooled using a Peltier device 2 according to one embodiment of the present invention. FIG. 1A shows an embodiment in which a radiator 12 is provided on the heat generation side of the Peltier device 2. On the other hand, FIG. 1B shows a state in which a radiator 12 is provided on the heat absorbing side of the Peltier element 2. In other words, FIG. 1A and FIG. 1B have the same components and differ only in the arrangement. Therefore, the components in both figures will be described first.
[0026]
First, the Peltier element 2 is composed of a conductor 6a on the heat radiation side, a conductor 6b on the heat absorption side, and a semiconductor 8 (P is a P-type semiconductor and N is an N-type semiconductor) interposed between the

conductors

6a and 6b. Become. Here, the Peltier element 2 indicates only a portion that exhibits the Peltier effect when a DC voltage is applied.
[0027]
The semiconductor 8 has a configuration in which two P-type semiconductors and two N-type semiconductors are linearly arranged. However, in practice, a large number of the semiconductors 8 are alternately arranged in a matrix, and the

conductors

6a and 6b are formed in a matrix. It is assumed that the two semiconductors 8 are connected to form one electric circuit. As described above, when the semiconductor 8 and the conductor 6a (or the conductor 6b) are alternately arranged and a voltage is applied, heat is absorbed or released at a junction between the semiconductor 8 and the conductor 6a. Heat is absorbed between the P-type semiconductor and the conductor bonded to the high potential (when applied) side of the semiconductor and between the N-type semiconductor and the low potential (when applied) side of the semiconductor. It is the joint in the opposite positional relationship between the conductor and the heat release.
[0028]
This is the so-called Peltier effect. In the Peltier element 2, since the P-type semiconductors and the N-type semiconductors are alternately arranged, all the junctions from which heat is released are all the conductor 6a and the semiconductor 8 (P, N , And conversely, all the junctions where heat is absorbed are the junctions between the conductor 6b and the semiconductor 8 (independent of P and N) (however, in FIG. (When a voltage is applied such that the right end conductor 6a has a higher potential than the left end conductor 6a). For this reason, heat is actually released and absorbed at the above-mentioned joint, but if the object to be cooled is brought into contact with the conductor 6b, the heat is absorbed from the object to be cooled via the conductor 6b. The absorbed heat moves through the semiconductor 8 and is released via the conductor 6a.
[0029]
In the Peltier element 2, since the conductor 6b is concentrated on the lower surface of the figure, the shape is suitable for cooling an electronic component having a planar upper surface. The ceramic plate 10 is provided for securing insulation between the conductors 6b and between the conductor and the object to be cooled. The conductor 6a and the ceramic plate 10 fixed to the upper surface thereof serve as a heat radiation part of the present invention. Correspondingly, the conductor 6b and the ceramic plate 10 fixed to the lower surface thereof correspond to the heat absorbing portion of the present invention.
[0030]
The radiator 12 is formed by polymerizing two or three layers, a T layer 14a which is a heat conductive sheet, a V layer 16 which is a heat radiating sheet, and a T layer 14b which is a sheet made of the same material as the T layer 14a. It is configured.
The T layer corresponds to a sheet made of the heat conductive material of the present invention. Silicone and alumina are mixed at a weight ratio of 2: 1 to form a thin film, which is then vulcanized at 180 ° C., and has a thickness of 1 mm. The film has a rate of 2.5 × 10 ⁻³ [cal / cm · ° C. · sec]. On the other hand, the V layer corresponds to a sheet made of the heat-radiating material of the present invention, and has a thickness obtained by mixing silicone and gas-phase grown carbon fiber at a weight ratio of 1: 1 to form a thin film and then vulcanizing at 180 ° C. Is a 1 mm film. Although the thickness of the radiator 12 is shown in the drawing to clearly show that the radiator 12 is stacked, it is actually thinner than the drawing.
[0031]
Here, an experiment performed to show the cooling performance of the radiator 12 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
First, FIG. 2 shows an experimental circuit used in this experiment, and a portion surrounded by a broken line corresponds to the IC 4 in FIG. That is, IC4 is an IC having a plurality of built-in transistors. In this experiment, only two NPN transistors Tr1 and Tr2 (hereinafter simply referred to as Tr1 and Tr2) are used, and the other transistors are not shown. Omitted. A DC voltage + Ed (for example, 15 V) is applied to the collector of Tr1, the emitter is grounded via a resistor R1, the base is grounded via a diode D, and the output terminal of the operational amplifier 22 via a resistor R2. It is connected to the. One Tr2 has its collector and base short-circuited, has a DC voltage + Ed applied through a resistor R3, and is grounded through a capacitor C1. The emitter of Tr2 is directly grounded.
[0032]
The operational amplifier 22 has a non-inverting input terminal to which a voltage V1 which can be adjusted from the outside is applied, and the emitter voltage of Tr1 is fed back to the inverting input terminal. Naturally, both positive and negative voltages (here, + Ed and -Ed) are supplied to the operational amplifier 22, and each voltage line is provided with two bypass capacitors C2, C3 and C4, C5 to prevent oscillation of the operational amplifier 22. Grounded.
[0033]
That is, the circuit of FIG. 2 is a circuit in which the voltage V1 input from the outside is applied to the base of Tr1, and the current I flows through Tr1.
In this circuit, the temperature inside the IC 4 was measured with and without the heat radiator 12 mounted on the upper surface of the IC 4, and the cooling effect of the heat radiator 12 was evaluated. In order to measure the temperature inside the IC 4, the following is performed. That is, the input voltage V1 of the Tr1 is adjusted to keep the power consumption of the Tr1 constant (for example, 0.3 W). At this time, the internal temperature of IC4 is estimated by measuring the output voltage of Tr2. In Tr2, the base and the collector are short-circuited and a positive voltage is applied to the base, so that the output voltage VT becomes a predetermined voltage near 0 V, but VT changes according to the internal temperature of the IC4. The relationship between the output voltage VT and the temperature is obtained in advance, and the internal temperature of the IC 4 is measured.
[0034]
The radiators 12A and 12B were constructed using the following materials for the T layers 14a and 14b and the V layer 16.
Heat radiator 12A
T layer: heat-vulcanized silicone mixed with Al ₂ O ₃ at 80 wt% V layer: liquid silicone mixed with vapor-grown carbon fiber at 40 wt% Radiator 12B
T layer: a compound of silicone and Al ₂ O ₃ manufactured by Bergquist V layer: a compound of thermally vulcanized silicone and a vapor-grown carbon fiber The heat radiator 12A is composed of three kinds of heat radiators by changing the thickness of each layer. Table 1 shows the results of the temperature measurement.
[0035]
[Table 1]

[0036]
The thickness of each layer of the radiator 12B was changed to form four types of radiators, and the results of temperature measurement are shown in Table 2.
[0037]
[Table 2]

[0038]
FIG. 3 is a graph of the above measurement results. The horizontal axis represents the total thickness of the heat radiator, and the vertical axis represents the temperature change rate when the heat sink is attached to the heat sink. For comparison, the same measurement was performed on an Al plate made of the same material as the heat sink 44.
[0039]
As described above, the radiator 12A has the same thickness and higher temperature reduction performance than Al, which is the same material as the heat sink, and the radiator 12B is even higher.
Therefore, when the heat radiator 12B (or the heat radiator 12A) is used as shown in FIG. 1 instead of the heat sink, a Peltier element that can exhibit the same cooling performance with a thinner configuration is obtained.
[0040]
Further, according to the embodiment as shown in FIG. 1B, prior to the movement of the heat amount by the Peltier element 2, the heat radiator 12B (or the heat radiator 12A) removes a part of the heat amount from the IC 4 while removing the heat amount from the IC 4. Is emitted mainly from the V layer as an electromagnetic wave. When the Peltier element 2 is energized, the remaining heat that has not been completely released by the radiator 12B (or the radiator 12A) moves to the conductor 6a and is released to the surroundings. Therefore, even if a heat sink or the like is not mounted on the ceramic plate 10 on the conductor 6a side as shown in FIG. 1B, a part of the heat generated from the IC 4 is radiated by the radiator 12B (or the radiator 12A). As a result, the temperature rise is suppressed, and the cooling performance can be exhibited.
[0041]
1A and 1B, the cooling effect of the Peltier element 2 can be assisted by the thin structure of the radiator 12 instead of the thick structure such as the heat sink, so that the small electronic device can be used. It is suitable for cooling electronic components used in equipment.
[0042]
As described above, the Peltier device 2 according to the embodiments of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to these embodiments and can be implemented in various modes.
For example, the embodiment shown in FIG. 1A and the embodiment shown in FIG. 1B may be combined. That is, the radiator 12 may be provided on both of the ceramic plates 10 arranged above and below the Peltier device 2.
[0043]
In addition, a layer (T layer 14a in FIG. 1A, T layer 14b in FIG. 1B) that directly contacts the Peltier element 2 of the sheet constituting the heat radiator 12 is added to the thermal conductivity to provide insulation. The material may have the same function as the ceramic plate 10. In this case, the ceramic plate 10 can be eliminated, and a more compact Peltier device can be obtained.
[0044]
Further, in the above embodiment, two T layers and one V layer were prepared to form the heat radiator 12, but a layer made of a heat-radiating material different from the T layer of the present invention (referred to as a T 'layer). May be formed, for example, laminated in the order of TVT ′ to form the heat radiator 12. Further, the radiator may be provided in the Peltier element 2 in the order of V-T-V by reversing the method of stacking. In this case, a layer made of a heat conductive material different from the V layer (referred to as a V ′ layer) is also formed for the heat radiating material layer, and the radiator 12 is formed by, for example, laminating in the order of VTV ′. May be.
[0045]
Further, in the above description, the heat radiator 12 is configured by stacking three V layers and T layers, but two or four or more layers may be stacked. For example, it is also possible to laminate and arrange in order of VTVT, TVVT, VTTV'-T, VTVT-V. With such a multi-layer configuration, the heat generated from the IC4 chip or the like is shared by each T layer, converted into an electromagnetic wave and radiated, and the heat conduction between the T layers is quickly performed by the V layer. No heat is trapped in the Peltier device 12 and the cooling effect can be made higher, so that the cooling performance of the Peltier element 2 can be sufficiently exhibited. Further, since each layer is formed in a thin film shape, even if such a large number of layers are stacked, the miniaturization of the electronic device is not hindered.
[0046]
As for the material of the T layer of the heat radiator 12A, the ratio of Al ₂ O ₃ occupied by 80 wt% can be selected from 40 to 85 wt%. Similarly, for the material of the V layer, the ratio occupied by the vapor grown carbon fiber was 40 wt%, but can be selected in the range of 20 to 60 wt%.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing how a Peltier device of the present invention cools an IC.
FIG. 2 is a graph showing the cooling performance of a radiator used in the Peltier device of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a circuit used in an experiment for examining a cooling performance of a radiator.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing how a conventional Peltier element cools an IC.
[Explanation of symbols]
2 Peltier element 4

IC

6a, 6b Conductor 8 Semiconductor 10 Ceramic plate 12

Heat radiator

14a, 14b T layer (sheet made of heat conductive material)
16 V layer (sheet made of heat-radiating material)

Claims

In a Peltier element having a heat absorbing portion and a heat radiating portion, when a DC voltage is applied, the amount of heat around the heat absorbing portion is moved to the heat radiating portion by the Peltier effect, and the heat absorbing portion is cooled.
In the above radiator,
A sheet made of a heat-radiating material having a large heat emissivity and a sheet made of a heat-conductive material having a large heat conductivity are provided with a radiator provided by laminating the sheets ,
The sheet made of the heat-radiating material is obtained by mixing 20 to 60 wt % of vapor-grown carbon fiber with liquid silicone ,
A Peltier device, characterized in that the sheet made of the heat conductive material is a mixture of thermally vulcanized silicone and 40 to 85 wt % of Al ₂ O ₃ .

In a Peltier element having a heat absorbing portion and a heat radiating portion, when a DC voltage is applied, the amount of heat around the heat absorbing portion is moved to the heat radiating portion by the Peltier effect, and the heat absorbing portion is cooled.
In the above heat absorbing part,
A sheet made of a heat-radiating material having a large heat emissivity and a sheet made of a heat-conductive material having a large heat conductivity are provided with a radiator provided by laminating the sheets ,
The sheet made of the heat-radiating material is obtained by mixing 20 to 60 wt % of vapor-grown carbon fiber with liquid silicone ,
A Peltier device, characterized in that the sheet made of the heat conductive material is a mixture of thermally vulcanized silicone and 40 to 85 wt % of Al ₂ O ₃ .

In a Peltier element having a heat absorbing portion and a heat radiating portion, when a DC voltage is applied, the amount of heat around the heat absorbing portion is moved to the heat radiating portion by the Peltier effect, and the heat absorbing portion is cooled .
In the heat radiating section or the heat absorbing section,
A Peltier device comprising: a radiator provided by alternately stacking a sheet made of a heat-radiating material having a large heat emissivity and a sheet made of a heat-conductive material having a large heat conductivity.