【０００１】
【技術分野】
本発明は、使用することにより加熱する集積回路等の電子部品や電気部品の熱エネルギーを電力源として利用する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＰＵ等の集積回路の過度の発熱は誤動作を引き起こすので、冷却用ファンを使って過熱を防ぐことが多い。省スペース・省エネルギー型のノート型パソコンでは集積回路の排熱を有効に利用するため、ゼーベック効果を有する熱電素子を取付け、熱電素子の起電力で冷却用のファンを回転する技術が従来から提案されている。実願平０５−６１８６２号の考案はＣＰＵに取り付けた熱電素子とファンモータを直結し、熱電素子の両側に所定の温度差が生じたときにファンを回転させて冷却させている。
【０００３】
特許２７１０７５０号の発明はかかる電子部品冷却装置において、ファンモータの駆動時間を長くするため、ファンモータと並列に蓄電手段を接続し、さらに熱電素子から流れる電流が所定レベル以下のときにファンモータへの電流の流れを遮断する制御手段を設けたものである。通常１０℃以下の温度差ではモータ回転可能な起電力は生じないが、必要な起電力が生じるまではモータへの通電を制御手段がカットしてその電流を蓄電手段に充電し、所定の電荷が蓄電されるとモータが通電され回転する。温度差が１０℃以上あるときには電流はモータを駆動すると共に蓄電手段にも蓄積され、温度差が１０℃以下になってもしばらくはモータの回転を持続する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許２７１０７５０号の発明は通常必要な温度差に達しなくてもファンによる冷却を行なうことができ、集積回路の過熱を防げる点で優れているが、熱電素子により生じた電力を冷却ばかりでなく、バッテリーの充電等の他の用途に使うことができれば便利である。また集積回路以外にも、使用により発熱する部品を有する装置において、発生する熱エネルギーにより装置の待機電力等をまかなうと共に装置の過熱を防ぐことができれば便利であろう。そこで本発明は、外部電源からの電力供給を得ることなく冷却用ファンを作動して電子部品等を冷却することのできる装置において、生じた電力を合理的に活用できる手段を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体素子等の電子部品若しくは電気部品に結合された第一放熱器と、該第一放熱器上に結合された第一の熱電素子と、該熱電素子上に結合された第二放熱器と、前記第一の熱電素子と閉回路を形成するファンモータと、該ファンモータに結合されたファンとを有し、前記第一の熱電素子の加熱側を電子部品等に当接させた装置において、前記第一放熱器上にさらに第二の熱電素子を結合させ、該第二の熱電素子と閉回路を形成する蓄電手段を設け、前記第二の熱電素子の加熱側を電子部品等に当接させた電子部品等冷却装置により、上記の目的を達成する。
【０００６】
【作用】
熱電素子の出力を二系統の回路に接続し、一方を冷却ファン用、他方を外部機器用とする。この場合において二系統の回路を並列に接続したり切り替えて使うのでは、接続した他の機器により冷却用ファンの回転が影響を受け、熱源装置の過熱を十分に防ぐことができなくなる恐れがある。そこで本発明では二個の熱電素子を合理的に配置してそれぞれファンモータ回路と外部出力回路専用とし、回路を全くの別系統とすることにより、安定した冷却と多目的の電力利用を可能にしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を各図に従って詳細に説明する。図において１は、熱源となる装置例えば集積回路が組み込まれた半導体素子であり、該半導体素子１の表面中央部には第一放熱器３を介してゼーベック効果を利用した第一の熱電素子２ａ、第二の熱電素子２ｂが加熱側を下に並置されている。２個の熱電素子２ａ，２ｂの大きさはほぼ等しく、半導体素子１に対して一定以上の比率のものを使用する。２ａ，２ｂは形態上一体でもよいが、電気的に分離している必要がある。熱電素子２ａ，２ｂの周囲には所定間隔で第一放熱器の放熱ピン３ａが熱電素子２ａ，２ｂとほぼ同じ高さとなるように多数接続されている。
【０００８】
符号３ないし１０は特許第２７１０７５０号の発明とほぼ同様の空気冷却手段であり、第一放熱器３は、図３に示すように中央の熱電素子２を接続する区画８及び該区画８の上下左右方向に延びる空気通路区画９の部分が平に形成され、その周囲にピン３ａが多数接続された形状からなる。また熱電素子２ａ，２ｂの冷却側表面には、図１及び図６に示すようにほぼ十文字状に形成された第二放熱器１０が接合されており、該放熱器１０は放熱ピン等を用いて熱電素子２ａ，２ｂの冷却側をより効率よく冷却するためのものである。４は半導体素子１の各角部に立てた支柱を介して前記熱電素子２ａ，２ｂ及び第一放熱器３が所定の距離を隔てて位置するように半導体素子とほぼ同型に接合されたフレーム枠であり、上部中央に直流型のファンモータ５が吹き出し側を下にして設置され、駆動軸５ａにファン６が装着されている。図中１２は熱電素子２ａとファンモータ５を結線するリード線である。
【０００９】
図２に示すものは、本発明にかかる電気回路の構造を示すブロック図であり、第一の熱電素子２ａはファンモータ５及び逆流防止手段（ダイオード）１６と閉回路接続されており、モータ５と並列に蓄電手段（コンデンサ）１３が接続されている。第二の熱電素子２ｂは逆流防止手段１５及び出力端子に接続されており、該出力端子と並列に蓄電手段１４が接続されている。
【００１０】
以上述べた構成において本実施例にかかる冷却装置では、半導体素子１を装着した装置の使用により、半導体素子１が徐々に加熱され熱電素子２ａ，２ｂの加熱側と冷却側との温度差が生じ、熱電素子に起電力が起こる。そして温度差が１０℃程度以上となり、熱電素子２ａの起電力がファンモータ５を回転させるに十分な大きさとなり、ファン６による送風が開始される。温度差がさらに大きくなったときには、熱電素子２ａから蓄電手段１３へも電流が流れ、蓄電手段１３に充電される。したがって温度差が一時的に１０℃を下回っても蓄電手段１３の電荷によりファンモータ５の回転が維持されるので、ファン６の送風を安定させることができる。ダイオード１６は蓄電手段１３から熱電素子２ａへの電気の逆流を防いでいる。
【００１１】
熱電素子２ｂに接続された出力端子には装置外部の機器が接続される。外部の機器が接続されないときや熱電素子２ｂの起電力が必要な量を越えるときは余剰電力は蓄電手段１４に蓄積され、後で利用される。ダイオード１５は蓄電手段１４から熱電素子２ｂへの電気の逆流を防いでいる。ファンモータ５の駆動回路とは独立しているので、外部機器の接続・運転によりファン６の作動が影響を受けることはない。
【００１２】
ファン６が回転すると半導体素子１及び放熱器３、１０に向けて送風し、装置の通気窓から暖気を逃がし、冷気を外部から吸気する。ファンモータ５の直下の熱電素子２ａ，２ｂにはファン６からの風が直接当らないので、熱電素子表面に十文字形状の第二放熱器１０を接合している。また、放熱器３には空気通路区画９が設けられているので、該区画９によって形成された通路及びピン３ａを介して空気が流れ込むことになり、熱電素子２ａ，２ｂ付近も冷却されることになる。そして冷却側に第二放熱器１０が接合されていることから常に熱電素子２ａ，２ｂの冷却側の方がよく冷却されることになり、温度差が拡大して熱電素子の発電機能を増進させる。
【００１３】
本実施例では冷却装置を半導体素子の冷却に使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、使用により発熱する部品を有する家庭用などの電気製品例えば電気ポット等にも同様に使用することができる。部品の過熱を防ぐ必要がそれほどない機器でも、送風により熱電素子２ａ，２ｂの加熱側と冷却側の温度差を拡大し、熱電素子の発電能力を高める機能を発揮するので冷却用ファン回路との組合せは有益である。
【００１４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明にかかる電子部品等冷却装置は、外部から電力の供給を受けることなく発熱部品を冷却するとともに外部に電力を供給するので、電気製品の待機電力を減らすなどエネルギーの有効利用に役立つ。また蓄電手段を使用しているので電力を無駄なく活用することができる。本冷却装置は簡単に設置できるので、簡易な補助電源として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置を半導体素子に装着した場合の縦断面図である。
【図２】ファンを駆動する回路及び外部出力回路の概略図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体素子
２ａ 第一の熱電素子
２ｂ 第二の熱電素子
３ 第一放熱器
４ フレーム枠
５ ファンモータ
５ａ 駆動軸
６ ファン
１３ コンデンサ
１５ ダイオード
１６ ダイオード[0001]
【Technical field】
The present invention relates to an apparatus that uses thermal energy of an electronic component or an electrical component such as an integrated circuit that is heated by use as a power source.
[0002]
[Prior art]
Since excessive heat generation of an integrated circuit such as a CPU causes a malfunction, a cooling fan is often used to prevent overheating. In a space-saving and energy-saving laptop computer, a technology has been proposed in which a thermoelectric element having a Seebeck effect is installed and a cooling fan is rotated by the electromotive force of the thermoelectric element in order to effectively use the exhaust heat of the integrated circuit. ing. In the invention of Japanese Utility Model Application No. 05-61862, a thermoelectric element mounted on a CPU is directly connected to a fan motor, and when a predetermined temperature difference occurs on both sides of the thermoelectric element, the fan is rotated to cool the thermoelectric element.
[0003]
The invention of Japanese Patent No. 2710750 discloses an electronic component cooling device in which a power storage means is connected in parallel with the fan motor in order to lengthen the drive time of the fan motor, and the fan motor is connected to the fan motor when the current flowing from the thermoelectric element is lower than a predetermined level. Control means for interrupting the current flow. Normally, at a temperature difference of 10 ° C. or less, an electromotive force that can rotate the motor is not generated. However, until the required electromotive force is generated, the control means cuts off the power supply to the motor and charges the current to the power storage means. Is charged, the motor is energized and rotates. When the temperature difference is 10 ° C. or more, the current drives the motor and is stored in the power storage means. Even if the temperature difference becomes 10 ° C. or less, the motor continues to rotate for a while.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The invention of Japanese Patent No. 2710750 is excellent in that cooling can be performed by a fan even if the temperature difference does not normally reach the required temperature and that overheating of the integrated circuit can be prevented. It would be convenient if it could be used for other purposes such as charging a battery. In an apparatus having components that generate heat when used in addition to an integrated circuit, it would be convenient if the generated thermal energy could cover the standby power of the apparatus and prevent overheating of the apparatus. Therefore, an object of the present invention is to provide a device that can operate a cooling fan to cool electronic components and the like without obtaining power supply from an external power supply, and to provide means that can use the generated power rationally. And
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a first radiator coupled to an electronic or electric component such as a semiconductor element, a first thermoelectric element coupled on the first radiator, and a second thermoelectric element coupled on the thermoelectric element. A radiator, a fan motor forming a closed circuit with the first thermoelectric element, and a fan coupled to the fan motor, wherein a heating side of the first thermoelectric element is brought into contact with an electronic component or the like. In the apparatus, a second thermoelectric element is further coupled on the first radiator, and a power storage means for forming a closed circuit with the second thermoelectric element is provided, and the heating side of the second thermoelectric element is an electronic component. The above-mentioned object is achieved by a cooling device for electronic parts and the like brought into contact with the above.
[0006]
[Action]
The output of the thermoelectric element is connected to two circuits, one for the cooling fan and the other for the external device. In this case, if two circuits are connected in parallel or switched, the rotation of the cooling fan may be affected by other connected equipment, and the heat source device may not be sufficiently prevented from overheating. . Therefore, in the present invention, the two thermoelectric elements are rationally arranged and dedicated to the fan motor circuit and the external output circuit, respectively, and the circuits are completely separate systems, thereby enabling stable cooling and versatile power use. Things.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the figure, reference numeral 1 denotes a semiconductor element in which a device serving as a heat source, for example, an integrated circuit is incorporated, and a first thermoelectric element 2a utilizing the Seebeck effect is provided at the center of the surface of the semiconductor element 1 via a first radiator 3. , The second thermoelectric element 2b is juxtaposed with the heating side down. The two thermoelectric elements 2a and 2b are almost equal in size, and have a ratio equal to or greater than a certain value with respect to the semiconductor element 1. Although 2a and 2b may be integrated in form, they need to be electrically separated. A large number of radiating pins 3a of the first radiator are connected around the thermoelectric elements 2a and 2b at predetermined intervals so as to be substantially the same height as the thermoelectric elements 2a and 2b.
[0008]
Reference numerals 3 to 10 denote air cooling means substantially similar to the invention of Japanese Patent No. 2710750, and the first radiator 3 includes a section 8 for connecting the central thermoelectric element 2 and upper and lower portions of the section 8 as shown in FIG. The portion of the air passage section 9 extending in the left-right direction is formed flat, and has a shape in which a large number of pins 3a are connected therearound. Further, a second radiator 10 formed in a substantially cross shape as shown in FIGS. 1 and 6 is joined to the cooling-side surfaces of the thermoelectric elements 2a and 2b. Thus, the cooling side of the thermoelectric elements 2a and 2b is cooled more efficiently. Reference numeral 4 denotes a frame frame which is joined to the semiconductor element 1 through a support provided at each corner so that the thermoelectric elements 2a and 2b and the first radiator 3 are located at a predetermined distance from the semiconductor element 1. In the center of the upper part, a DC type fan motor 5 is installed with the blowout side down, and a fan 6 is mounted on the drive shaft 5a. In the figure, reference numeral 12 denotes a lead wire connecting the thermoelectric element 2a and the fan motor 5.
[0009]
FIG. 2 is a block diagram showing the structure of the electric circuit according to the present invention. The first thermoelectric element 2a is connected to the fan motor 5 and the backflow prevention means (diode) 16 in a closed circuit. And a power storage means (capacitor) 13 is connected in parallel. The second thermoelectric element 2b is connected to the backflow prevention means 15 and the output terminal, and the power storage means 14 is connected in parallel with the output terminal.
[0010]
In the cooling device according to the present embodiment having the configuration described above, the semiconductor device 1 is gradually heated by the use of the device equipped with the semiconductor device 1, and a temperature difference occurs between the heating side and the cooling side of the thermoelectric elements 2a and 2b. Then, an electromotive force occurs in the thermoelectric element. Then, the temperature difference becomes about 10 ° C. or more, the electromotive force of the thermoelectric element 2 a becomes large enough to rotate the fan motor 5, and the fan 6 starts blowing air. When the temperature difference further increases, a current also flows from the thermoelectric element 2a to the power storage means 13 and the power storage means 13 is charged. Therefore, even if the temperature difference temporarily drops below 10 ° C., the rotation of the fan motor 5 is maintained by the electric charge of the power storage means 13, so that the blowing of the fan 6 can be stabilized. The diode 16 prevents backflow of electricity from the storage means 13 to the thermoelectric element 2a.
[0011]
An external device is connected to the output terminal connected to the thermoelectric element 2b. When no external device is connected or when the electromotive force of the thermoelectric element 2b exceeds a required amount, the surplus power is stored in the power storage means 14 and used later. Diode 15 prevents backflow of electricity from power storage means 14 to thermoelectric element 2b. Since the drive circuit of the fan motor 5 is independent, the operation of the fan 6 is not affected by the connection and operation of the external device.
[0012]
When the fan 6 rotates, it blows air toward the semiconductor element 1 and the radiators 3 and 10 to release warm air from the ventilation window of the device and draw cool air from outside. Since the wind from the fan 6 does not directly hit the thermoelectric elements 2a and 2b directly below the fan motor 5, a cross-shaped second radiator 10 is joined to the surface of the thermoelectric element. Further, since the radiator 3 is provided with the air passage section 9, air flows through the passage formed by the section 9 and the pin 3a, and the vicinity of the thermoelectric elements 2a and 2b is also cooled. become. Since the second radiator 10 is joined to the cooling side, the cooling side of the thermoelectric elements 2a and 2b is always cooled better, and the temperature difference is enlarged to improve the power generation function of the thermoelectric element. .
[0013]
In the present embodiment, the cooling device is used for cooling the semiconductor element. However, the present invention is not limited to this. The same applies to household electric appliances such as electric pots having components that generate heat when used. Can be used for Even equipment that does not need to prevent overheating of parts has a function to increase the temperature difference between the heating side and the cooling side of the thermoelectric elements 2a and 2b by blowing air, and to exhibit the function of increasing the power generation capacity of the thermoelectric elements. Combinations are beneficial.
[0014]
【The invention's effect】
As described above, the cooling device for electronic components and the like according to the present invention cools the heat-generating components without supplying power from the outside and supplies power to the outside. Useful. In addition, since power storage means is used, power can be used without waste. Since the present cooling device can be easily installed, it can be widely used as a simple auxiliary power supply.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view when the device of the present invention is mounted on a semiconductor element.
FIG. 2 is a schematic diagram of a circuit for driving a fan and an external output circuit.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 semiconductor element 2a first thermoelectric element 2b second thermoelectric element 3 first radiator 4 frame 5 fan motor 5a drive shaft 6 fan 13 capacitor 15 diode 16 diode
