JP3601332B2 - Peltier module mounting structure and mounting method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ペルチェユニットを構成するペルチェモジュールの組付構造及び組付方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図4は、ペルチェユニット17の側面図である。このペルチェユニット17は、ヒートシンク1a、1bのベース板3、3同士の間にペルチェモジュール18、19を挟持して構成されている。そして一方のヒートシンク1aが吸熱器として機能するとともに、他方のヒートシンク1bが放熱器として機能し、これによってヒートポンプの作用をなすものである。またヒートシンク1a、1bは、互いに相対面するよう並置された複数のプレートフィン2を、平板状のベース板3に略垂直に立設してそれぞれ構成されている。
【0003】
上記のようなペルチェユニット17では、例えば特開平8−125238号公報に示すように、ヒートシンク1a、1b同士がネジによって締結され、締結されたヒートシンク1a、1b間にペルチェモジュール18、19が挟着される。図5は、上記ペルチェユニット17における従来のペルチェモジュールの取付構造を示す透過平面図である。この取付構造では、挟装するペルチェモジュール18の各4辺に対応して設けられた4カ所の締結箇所でネジ31、32、33、34を締め付け、これによってペルチェモジュール18をヒートシンク1a、1b間に挟着するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなペルチェユニット17では、ヒートシンク1a、1bとペルチェモジュール18との接触が密であればあるほど両者間の熱伝導効率が向上し、ペルチェユニット17の熱交換効率も向上する。その意味では、上記ネジ31、・・はなるべく大きな締付力で締着するのがよいということになる。一方、上記取付構造において各ネジ31、32、33、34間の締付力がアンバランスになると、ペルチェモジュール18に偏荷重が加えられることになる。図6は、例えば第3ネジ33と第4ネジ34とのように、ペルチェモジュール18を挟んで相対向するネジに締付力のアンバランスが生じた場合を示す模式側面図である。このように各ネジ33、34の締付力にアンバランスが生じると、ヒートシンク1aが破線Aに示すように傾斜して、ペルチェモジュール18に偏荷重が加えられることになる。そしてこのような場合に各ネジ31、・・の締付力がペルチェユニット17の熱交換効率向上のため大きなものとされていると、シリコン素子をセラミック基板で挟んで構成されたペルチェモジュール18は、容易に破損してしまう。そのため上記従来の組付構造ではペルチェユニット17の熱交換効率の向上と製品の信頼性向上とを両立させることが困難であるという問題があった。
【0005】
また上記問題を解決するために、各ネジを第1ネジ31、第2ネジ32、第3ネジ33、第4ネジ34という順序で少しずつ何回も締めていくという取付方法も提案されている。しかしながらこのような取付方法を採用したのでは、ペルチェユニット17の組立に関する作業工数がきわめて大きくなってしまうという問題があった。
【0006】
この発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、作業工数を増加させることなく、均一な面圧をもってペルチェモジュールを伝熱部材間に挟着することが可能なペルチェモジュールの組付構造及び組付方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項1のペルチェモジュールの組付構造は、ネジによって締結される2つの伝熱部材1a、1b間に挟着されてペルチェユニット17を構成するペルチェモジュールの組付構造において、第1ネジ11の締結箇所を挟んで相対向するように、その一方の側にペルチェモジュール18を、他方の側にこのペルチェモジュール18と上記締結方向の厚さが略等しい挟装部材19を、それぞれ上記両伝熱部材1a、1b間に挟着されるように配置し、上記ペルチェモジュール18を挟んで上記第1ネジ11と相対向する位置に第2ネジ12を締結し、上記挟装部材19を挟んで上記第1ネジ11と相対向する位置に第3ネジ13を締結し、上記第1ネジ11の締付力を、第2ネジ12及び第3ネジ13の締付力よりも大としていることを特徴としている。
【0008】
上記請求項1のペルチェモジュールの組付構造では、第1ネジ11の両側に配置されたペルチェモジュール18と挟装部材19とによって、伝熱部材1a、1bが傾斜して締結されるのを規制し、ペルチェモジュール18に加えられる面圧を均一なものとすることが可能となる。なお挟装部材19は、他のペルチェモジュール19そのものであってもよいし、そのような機能を有さないダミー部材であってもよい。また、第2ネジ12及び第3ネジ13を締結することにより、伝熱部材1a、1bが傾斜して締結されるのを確実に防止し、ペルチェモジュール18に加えられる面圧をより均一なものとすることが可能となる。さらに、ネジ11、12、13による締結力を、ペルチェモジュール18及び挟装部材19の各部分に対して均等に配分し、ペルチェモジュール18に加えられる面圧を確実に均一なものとすることが可能となる。
【0012】
請求項2のペルチェモジュールの組付構造は、上記第1ネジ11の締付力は、第2ネジ12及び第3ネジ13の締付力の約2倍であることを特徴としている。
【0013】
上記請求項2のペルチェモジュールの組付構造では、ネジ11、12、13による締結力を、ペルチェモジュール18及び挟装部材19の各部分に対して均等に配分し、ペルチェモジュール18に加えられる面圧を確実に均一なものとすることが可能となる。
【0014】
請求項3のペルチェモジュールの組付構造は、上記第1ネジ11のネジサイズを、上記第2ネジ12及び第3ネジ13のネジサイズよりも大きくしていることを特徴としている。
【0015】
請求項3のペルチェモジュールの組付構造においては、請求項3や請求項4のように締付力を変化させる場合に、締付トルクを大きく変化させず、ネジサイズの大小変化による軸力変化によって締付力を変化させることができる。従って締付トルクを変化させる場合のような過小トルクによるネジの緩み、過大トルクによるネジの破断等の問題を回避でき、この結果、製品の信頼性が向上する。
【0016】
また請求項4のペルチェモジュールの組付方法は、ネジによって締結される2つの伝熱部材1a、1b間に挟着されてペルチェユニット17を構成するペルチェモジュールの組付方法において、第1ネジ11の締結箇所を挟んで相対向するように、その一方の側にペルチェモジュール18を、他方の側にこのペルチェモジュール18と上記締結方向の厚さが略等しい挟装部材19を、それぞれ上記両伝熱部材1a、1b間に挟着されるように配置するとともに、上記ペルチェモジュール18を挟んで上記第1ネジ11の締結箇所と相対向する位置に第2ネジ12の締結箇所を設け、また上記挟装部材19を挟んで上記第1ネジ11の締結箇所と相対向する位置に第3ネジ13の締結箇所を設けておき、まず上記第1ネジ11を締着し、次に第2ネジ12又は第3ネジ13を締着することを特徴としている。
【0017】
上記請求項4のペルチェモジュールの組付方法では、ペルチェモジュール18と挟装部材19とに挟まれた位置に締結箇所が設けられた第1ネジ11からまず締結している。従って各ネジ11、12、13をそれぞれ最後まで一気に締結するようにしても、ペルチェモジュール18に加えられる面圧を均一なものとすることが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のペルチェモジュールの組付構造及び組付方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0019】
図4は、ペルチェユニット17の側面図である。このペルチェユニット17は、ヒートシンク(伝熱部材)1a、1bのベース板3、3同士の間に、第1ペルチェモジュール18と第2ペルチェモジュール19とを挟持して構成されている。両ペルチェモジュール18、19は平面正方形状をなす同一の構成を有し、ヒートシンク1a、1bによる挟持方向の厚さも略同一である。そして各ペルチェモジュール18、19に所定方向の通電を行うことにより、一方のヒートシンク1aが吸熱器として機能するとともに、他方のヒートシンク1bが放熱器として機能し、これによってヒートポンプの作用をなすものである。またヒートシンク1a、1bは、互いに相対面するよう並置された複数のプレートフィン2を、平板状のベース板3に略垂直に立設してそれぞれ構成されている。
【0020】
図1は、上記ペルチェユニット17におけるペルチェモジュールの組付構造を、ヒートシンク1aを透視する形で示す透過平面図である。この組付構造では、挟装する第1ペルチェモジュール18及び第2ペルチェモジュール19の間に、両ペルチェモジュール18、19から略等間隔をあけて第1ネジ11を締結するようになっている。そして第1ペルチェモジュール18を挟んで上記第1ネジ11と対向する位置に第2ネジ12を締結し、また第2ペルチェモジュール19を挟んで上記第1ネジ11と対向する位置に第3ネジ13を締結するようになっている。また各ネジ11、12、13と隣接するペルチェモジュール18、19との間の距離は、それぞれ互いに略等しいものとされている。
【0021】
次に、ペルチェモジュールの組付方法について、図2の模式側面図を用いて説明する。両ペルチェモジュール18、19は、あらかじめ所定の位置決め部材を用いて両ヒートシンク1a、1bの間に挟装しておく。そしてまず上記第1ネジ11の締結を、所定の締付トルク(軸力)でもって最後まで一気に締め付けることによって行う。そして次に第2ネジ12を、上記第1ネジ11の約1/2の締付トルク(軸力)でもって最後まで一気に締め付ける。そしてさらに第3ネジ13を、上記第2ネジ12と同様の締付トルクでもって最後まで一気に締め付ける。これによって上記第2ネジ12及び第3ネジ13は、ヒートシンク1a、1bに対して第1ネジ11の約1/2の締付力を付与することになる。
【0022】
両ペルチェモジュール18、19の間で第1ネジ11を締結する上記のようなペルチェモジュールの組付構造を用いれば、ペルチェモジュール18、19自身がヒートシンク1aの傾斜を規制する。従って均一な面圧をもってヒートシンク1a、1bのベース面3にペルチェモジュール18、19を密着させることができる。しかもペルチェモジュール18、19を挟んで第1ネジ11と相対向する位置において第2ネジ12及び第3ネジ13による締着を行っている。従って上記面圧はさらに均一なものとなる。この場合、まず両ペルチェモジュール18、19の間に存する第1ネジ11から締結し、その後に両側方に位置する第2ネジ12及び第3ネジ13を締結するようにしている。従ってネジ11、12、13の締付工程でヒートシンク1aの傾斜が生じ、これがそのまま固定されてしまうという事態を確実に回避することができる。そのため各ネジ11、12、13をそれぞれの締付トルクになるまで最後まで一気に締め付けても、上記面圧にアンバランスが生じることはない。従ってペルチェユニット17の組立に関する作業工数を増加させることもない。さらに両ペルチェモジュール18、19に締結力を与える第1ネジ11の締付力を第2ネジ12及び第3ネジ13の締付力の約2倍としている。従って各ネジ11、12、13による締結力はペルチェモジュール18、19の各部分に対して均等に分配され、これによって上記面圧分布は一段と均一化されたものとなる。なお上記では、第1ネジ11、第2ネジ12、及び第3ネジ13として同一ネジサイズのものを用い、締付トルクを変化させることによって締付力を変化させているが、これは第1ネジ11のネジサイズを、第2ネジ12及び第3ネジ13のネジサイズよりも大きくし、略同一の締付トルクでもってこれらを締付け、これによって締付力を変化させるようにしてもよい。このようにすれば、締付トルクを変化させる場合のような過小トルクによるネジの緩み、過大トルクによるネジの破断等の問題を回避でき、この結果、製品の信頼性が向上する。
【0023】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば上記ペルチェユニット17は2つのペルチェモジュール18、19を備えて成るものであるから、そのうち第2ペルチェモジュール19を組付構造の挟装部材として機能させている。しかしながら第1ペルチェモジュール18だけを備えて成るペルチェユニット17の場合には、上記挟装部材としてネジ締結方向の厚さが第1ペルチェモジュール18と略等しく成されたダミー部材を用いることができる。
【0024】
また3つ以上のペルチェモジュール18、・・をヒートシンク1a、1b間に挟着して成るペルチェユニット17の場合にも、ペルチェモジュール18、・・自身によってヒートシンク1a、1bの傾斜を規制する上記の組付構造及び組付方法を適用することができる。この場合にもペルチェモジュール18、・・同士の間にネジの締結箇所を設けるとともに、この締結箇所とペルチェモジュール18、・・を挟んで対向する位置に他のネジの締結箇所を設けるのである。そして組み付けに際しても、上記と同様に、まずペルチェモジュール18、・・同士の間に締結するネジから先に締め付けていく。
【0025】
さらに単一のペルチェモジュール18の組付構造として、図3に示すような構造を採用することができる。この組付構造では、ペルチェモジュール18の中央部に第1ネジ11の締結箇所を設け、この締結箇所における第1ネジ11一本でヒートシンク1a、1bを締結するのである。この場合には、ペルチェモジュール18のうち第1ネジ11の締結箇所を挟んで相対向する部分が、互いにペルチェモジュール及び挟装部材として機能することになる。従って1つのペルチェモジュール18によって、ヒートシンク1a、1bが傾斜して締結されるのを規制し、上記面圧にアンバランスが生じるのを防止することができる。
【0026】
なお本明細書においては、熱電半導体そのものをペルチェ素子と称し、このペルチェ素子を並べてその両側からセラミック板でサンドイッチ状に挟持した構造体をペルチェモジュール18と称し、さらにこのペルチェモジュール18とヒートシンク1a、1bとを組み立てた組立品をペルチェユニット17と称している。
【0027】
【発明の効果】
上記請求項1のペルチェモジュールの組付構造では、第1ネジの両側に配置されたペルチェモジュールと挟装部材とによって、伝熱部材が傾斜して締結されるのを規制し、ペルチェモジュールに加えられる面圧分布を均一なものとすることができる。従ってネジによる締結力を大きくしてもペルチェモジュールに破損が生じること回避でき、これによってペルチェユニットの熱交換効率の向上と製品の信頼性向上とを両立させることが可能となる。また、第2ネジ及び第3ネジを締結することにより、伝熱部材が傾斜して締結されるのを確実に防止することができる。従ってペルチェモジュールに加えられる面圧分布を、より均一なものとすることが可能となる。さらに、ネジによる締結力を、ペルチェモジュール及び挟装部材の各部分に対して均等に配分することができる。従ってペルチェモジュールに加えられる面圧分布を一段と均一なものとすることが可能となる。
【0029】
さらに請求項2のペルチェモジュールの組付構造では、ネジによる締結力を、ペルチェモジュール及び挟装部材の各部分に対して均等に配分することができる。従ってペルチェモジュールに加えられる面圧分布を一段と均一なものとすることが可能となる。
【0030】
請求項3のペルチェモジュールの組付構造においては、ネジサイズの大小変化による軸力変化によって締付力を変化させるようにしているので、締付トルクを変化させる場合のような過小トルクによるネジの緩み、過大トルクによるネジの破断等の問題を回避でき、この結果、製品の信頼性が向上する。
【0031】
請求項4のペルチェモジュールの組付方法では、各ネジをそれぞれ最後まで締結しても、伝熱部材を傾斜させずに締結することができる。従ってペルチェユニットの組立に関する作業工数が増加するのを、確実に回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態のペルチェモジュールの組付構造を示す透過平面図である。
【図2】上記組付構造を示す模式側面図である。
【図3】上記ペルチェモジュールの組付構造の変形例を示す透過平面図である。
【図4】上記ペルチェモジュールの組付構造を用いて構成されるペルチェユニットの側面図である。
【図5】従来例のペルチェモジュールの組付構造を示す透過平面図である。
【図6】従来例のペルチェモジュールの組付構造を用いて構成されるペルチェユニットを示す模式側面図である。
【符号の説明】
1a ヒートシンク
1b ヒートシンク
11 第1ネジ
12 第2ネジ
13 第3ネジ
17 ペルチェユニット
18 第1ペルチェモジュール
19 第2ペルチェモジュール[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mounting structure and a mounting method of a Peltier module constituting a Peltier unit.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a side view of the Peltier
[0003]
In the Peltier
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the Peltier
[0005]
Further, in order to solve the above problem, there has been proposed an attachment method in which each screw is tightened a number of times little by little in the order of the
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to sandwich a Peltier module between heat transfer members with a uniform surface pressure without increasing the number of work steps. It is an object of the present invention to provide a possible Peltier module mounting structure and mounting method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the assembly structure of the Peltier module according to the first aspect is the assembly structure of the Peltier module which is sandwiched between the two
[0008]
In the assembly structure of the Peltier module of the first aspect, the Peltier
[0012]
According to a second aspect of the present invention, the fastening force of the
[0013]
In the assembly structure of the Peltier module according to the second aspect, the fastening force of the
[0014]
The assembly structure of the Peltier module according to
[0015]
In assembly structure of the Peltier module as claimed in
[0016]
The method of assembling a Peltier module according to claim 4 is the method of assembling a Peltier module sandwiched between two
[0017]
The assembling method of the Peltier module of the claim 4, are first entered into the
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, specific embodiments of an assembly structure and an assembly method of a Peltier module according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 4 is a side view of the
[0020]
FIG. 1 is a transparent plan view showing the assembly structure of the Peltier module in the
[0021]
Next, a method of assembling the Peltier module will be described with reference to the schematic side view of FIG. The
[0022]
If the above-mentioned Peltier module assembly structure in which the
[0023]
Although the specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications within the scope of the present invention. For example, since the
[0024]
Also, in the case of the
[0025]
Further, as a structure for assembling the
[0026]
In the present specification, the thermoelectric semiconductor itself is called a Peltier element, and a structure in which the Peltier elements are arranged and sandwiched by ceramic plates from both sides thereof is called a
[0027]
【The invention's effect】
In the Peltier module assembling structure of the first aspect, the Peltier module and the sandwiching member disposed on both sides of the first screw restrict the heat transfer member from being inclined and fastened. The obtained surface pressure distribution can be made uniform. Therefore, even if the fastening force by the screw is increased, it is possible to avoid the Peltier module from being damaged, thereby making it possible to achieve both improvement in the heat exchange efficiency of the Peltier unit and improvement in the reliability of the product. Further, by fastening the second screw and the third screw, it is possible to reliably prevent the heat transfer member from being inclined and fastened. Therefore, the distribution of the surface pressure applied to the Peltier module can be made more uniform. Furthermore, the fastening force of the screw can be evenly distributed to each part of the Peltier module and the sandwiching member. Therefore, the distribution of the surface pressure applied to the Peltier module can be made more uniform.
[0029]
Furthermore, in the assembly structure of the Peltier module according to the second aspect, the fastening force by the screw can be evenly distributed to each part of the Peltier module and the sandwiching member. Therefore, the distribution of the surface pressure applied to the Peltier module can be made more uniform.
[0030]
In the assembly structure of the Peltier module according to the third aspect, since the tightening force is changed by an axial force change due to a change in the screw size, the screw is not changed by an excessively small torque such as when the tightening torque is changed. Problems such as screw breakage due to loosening and excessive torque can be avoided, and as a result, the reliability of the product is improved.
[0031]
According to the method of assembling the Peltier module of the fourth aspect , even if each screw is fastened to the end, the screw can be fastened without tilting the heat transfer member. Therefore, it is possible to reliably avoid an increase in the number of work steps for assembling the Peltier unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a transparent plan view showing an assembly structure of a Peltier module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic side view showing the assembly structure.
FIG. 3 is a transparent plan view showing a modification of the assembly structure of the Peltier module.
FIG. 4 is a side view of a Peltier unit configured by using the above-mentioned Peltier module assembly structure.
FIG. 5 is a transparent plan view showing an assembly structure of a conventional Peltier module.
FIG. 6 is a schematic side view showing a Peltier unit configured by using a conventional Peltier module assembly structure.
[Explanation of symbols]
Claims (4)
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