JP3653529B2

JP3653529B2 - Electronic cooling unit

Info

Publication number: JP3653529B2
Application number: JP28185196A
Authority: JP
Inventors: 利夫小島
Original assignee: 利夫小島
Priority date: 1996-10-03
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2016-10-03
Also published as: JPH10111039A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コピーマシンの主要部、コンピュータのＭＰＵ、ＣＰＵ、その他の精密機器や産業機器の主要部、あるいは娯楽などの関係では、キャップ、ハット、バイザーなどの帽子等の頭部装着体に取り付けて人の前頭部を冷却するようにした頭部冷却装置等、特にレーサー、地下工事作業者、建築現場作業者等が装着するヘルメットに装着できるようにした厚みが薄く小型で軽量な冷却機能付ヘルメットに適する電子冷却ユニットに関するが、それ以外にも用途の多い電子冷却ユニットに関する。
【０００２】
【従来技術】
帽子とペルチェ素子を組み合わせて、帽子を装着する者の前頭部を冷却するようにした冷却帽子は、既に本件出願人の開示した特開平４−１９４００４号公報や、その他、特開昭６０−９４６０９号公報にて公知になっている。
【０００３】
これらの冷却帽子は、帽子を装着する者の前頭部と当接する帽子の部位に冷却板を備え、その表面部にペルチェ素子を配置し、更にその表面部に放熱板を装着した構成となっている。
【０００４】
かかる冷却帽子によると、ペルチェ素子の裏面部が冷却されるために、それに接する冷却板が冷たくなり、冷却板に接する前頭部が冷たさを感ずるので、この冷却帽子を装着し、ていれば、郊外においても涼しさを感じる。
従って、この冷却帽子は、ゴルフその他のスポーツをする者にとって快適な気分を与える。
【０００５】
上記冷却帽子は、確かに利点があるものの、小さな容量のペルチェ素子では、その冷却効果に限界があり、更に改良しなければならない。
勿論、高価で容量の大きなペルチェ素子を用いれば、更に冷却効果を高めることができるが、消費電力が大きくなり、価格的にも高価になり量産向きにならない。
即ち、小さな容量のペルチェ素子を用いて尚且つ効率良好で、厚みの薄い小型の電子冷却ユニットを安価に形成することができなかった。
【０００６】
一般に、冷却板に接するペルチェ素子面は冷たくなる反面、放熱板と接するペルチェ素子面は熱くなる。
しかるに、この熱くなったペルチェ素子面には、単にアルミニウムなどで形成した放熱板が取り付けられているのみで、直ぐに熱飽和してしまい、十分な放熱が行えずペルチェ素子と接する冷却板面を十分に冷却できず、結果として、冷却帽子を装着する者が十分に涼しいと感ずる快適な涼しさを期待できない。
冷却帽子を例にして示したが、ヘルメットの場合も同様で、また他の用途に使用する場合も同じである。
【０００７】
それらの欠点を解消するために、先に本件発明者は、平成６年７月７日付特許願（発明の名称：冷却ラジエターファンを備えた帽子）など数件の改良案を出願申請した。
尚、それらは、従来の冷却帽子の欠点を解消するものであるが、上記したように、コピーマシンの主要部、コンピュータのＭＰＵ、ＣＰＵ、その他の精密機器や産業機器の主要部など多くの分野で、放熱など熱の対策に悩まされている現状を解決するものではない。
【０００８】
【発明の課題】
本発明の課題は、コピーマシンの主要部、コンピュータのＭＰＵ，ＣＰＵ、その他の精密機器や産業機器の主要部など多くの分野で、放熱など熱の対策に悩まされている現状を解決する為になされたもので、特に冷却機能を有する帽子やヘルメットなどにおいても、特に消費電力を小さくするために小さな容量のペルチェ素子であっても効率良く冷却できるようにした安価で効率の良好な厚みの薄い小型の電子冷却ユニットを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の課題は、一方の面から風を導入し、他方の面側に送風するようにした軸流ファンモータ１のモータハウジング３６の一辺に切欠部１４を形成し、上記軸流ファンモータ１の一方の面側から送風されてくる風を上記軸流ファンモータ１の他方の面側に漏れないようにするための配置板３を上記軸流ファンモータ１の他方の面に取り付け、ベース４の一方の面に放熱フィン５を形成したヒートシンク２の当該ベース４を他方の面側に向け且つ放熱フィン５を一方の面側に向け、上記切欠部１４の側方に隣接して上記ヒートシンク２を上記配置板３に取り付け、上記切欠部１４と対向しない配置板３の端部に上記切欠部１４を介して上記軸流ファンモータ１によって送風されてくる風をヒートシンク２側にのみ送風できるようにするための風逃し防止辺１６−１、・・・、１６−３を一方の面側の上方に延びて形成し、上記ヒートシンク２と対向する配置板３の他方の面に絶縁材２８を取り付け、上記絶縁材２８の他方の面にアルミニウム板のような熱良導性金属板からなる冷却板９を接触配置し、上記ヒートシンク２のベース４と対向する上記配置板３及び絶縁材２９位置にペルチェ素子８を収納配置するためのペルチェ素子収納用切欠部２７及び２９を形成し、冷える側の面を上記冷却板９側に向け且つ熱くなる側の面を上記ベース４側に向けて上記ペルチェ素子収納用切欠部２７及び２９内にペルチェ素子８を収納し、当該ペルチェ素子８を上記冷却板９と上記ベース４間に接触収納配置し、上記ヒートシンク２の放熱フィン５間にフェルト等の水分吸収体６を設けた電子冷却ユニットＥＣＵ−１を提供することで達成できる。
【００１０】
更に良くするためには、水分収納部７を設け、その内部にフェルト等の水分吸収体１０を設け、上記水分吸収体６と接触させ、該水分吸収体６に水分１３を染み込ませた電子冷却ユニットを提供することで達成できる。
【００１１】
更に良くするためには、水分貯蔵部１２を設け、該水分貯蔵部１２に水分１３を貯蔵し、水分連通材１１を介して上記水分１３と上記水分吸収体６又は１０と連通し、上記水分連通材１１を介して上記水分貯蔵部１２内の水分１３を上記水分吸収体６又は１０に補給するようにしたことを電子冷却ユニットを提供することで達成できる。
【００１２】
【実施の態様】
（作用）
図１乃至図７の一実施例の電子冷却ユニットＥＣＵ−１を参照して説明する。
一辺に切欠部１４を形成した図１乃至図５に示すＤＣブラシレス軸流ファンモータ１に通電する。同時にペルチェ素子８にも通電する。
ペルチェ素子８の他方（下）の面は冷却され、冷却板９が冷却されるが、ペルチェ素子８の一方（上）の面は過熱される。この熱はヒートシンク２のベース４を介して放熱フィン５によって放熱されるが、放熱フィン５の間には水分１３を染み込ませた水分吸収体６があるため、放熱効果を高める。
しかし、このままではすぐにヒートシンク２が飽和してしまい、放熱は十分に行われない。そこで、配置板３に切欠部１４をヒートシンク２に臨ましてＤＣブラシレス軸流ファンモータ１を配置してある。
このため、当該軸流ファンモータ１の下部に流れた風が配置板３に当接した後、切欠部１４を介してヒートシンク２及び水分吸収体６側に送風され、放熱フィン５及び水分吸収体６に籠もった熱を強制的に外部に効率良く放熱する。
【００１３】
このため、ヒートシンク２及び冷却板９が熱飽和することがないので、いつまでも効率良く冷却板９を冷やし続ける。この結果、冷却板９に接触させた図示しない被冷却部材の冷却を図ることができる。
この場合、冷却帽子や、冷却機能付ヘルメットの場合は、冷却板９に人間の前頭部が接触しているので、該前頭部を効率良く冷却し、人に快適な気分を与えることになる。
尚、軸流ファンモータ１によってヒートシンク２側へ送風されてきた風は、放熱フィン５間の開口端などから抜け出て外部に放散される。
【００１４】
軸流ファンモータ１の下部に流れた風が配置板３及び風逃し防止辺１６−１、・・・、１６−３によって切欠部１４を介してヒートシンク２及び水分吸収体６側に送風され、水分吸収体１０と接触されており、また水分貯蔵部１２内の水分１３と水分連通材１１を介して連通しているので、水分吸収体１０の水分１３あるいは水分貯蔵部１２内の水分１３が常に水分吸収体６に供給される。
【００１５】
【実施例】
図１は、本発明の一実施例を示す電子冷却ユニットＥＣＵ−１の分解斜視図で、図２は、同ユニットＥＣＵ−１を上面方向から見た外観斜視図で、図３は、同電子冷却ユニットＥＣＵ−１の軸流ファンモータ部分を除く縦断面図で、図５は、同電子冷却ユニットＥＤＵ−１の底面図で、図６は、同電子冷却ユニットＥＣＵ−１に用いた一辺を切欠した径流ファンモータタイプの別の形式のＤＣブラシレス軸流ファンモータの上面方向から見た外観斜視図で、図７は、同ＤＣブラシレス軸流ファンモータの縦断面図である。
【００１６】
以下、図１乃至図７を参照して本発明の一実施例としての電子冷却ユニットＥＣＵ−１について説明する。
【００１７】
ＤＣ軸流ファンモータは、ブラシ付整流子タイプのものとブラシレスタイプのものがあり、いずれを用いても良い。この実施例では、寿命の点を考慮すると望ましいタイプのＤＣブラシレスモータ方式を用いた例を説明する。
この実施例では、図１に示すように一辺に切欠部１４を形成したＤＣブラシレス軸流ファンモータ１を用いているが、このようなＤＣブラシレス軸流ファンモータ１は一般には市販されていない。一般市販のＤＣブラシレス軸流ファンモータは、切欠部１４が存在していないためである。
【００１８】
一般市販のＤＣブラシレス軸流ファンモータは、平面四角形状を成しており、一方の面から風を導入し、他方の面側に効率良く、送風するための回転ファン３５（インペラ４１）の外周に風が漏れでないようにするために外周に切欠部のないファンモータケーシングが設けられている。
しかし、厚みが薄く、小型軽量で、効率の良い本発明の電子冷却ユニットを得るためには、従来のＤＣブラシレス軸流ファンモータをそのまま用いることができない。
【００１９】
そこで本発明においては、一般市販のＤＣブラシレス軸流ファンモータに加工を加えている。
即ち、平面四角形状を成しており、一方の面から風を導入し、他方の面側に効率良く、送風するようにした一般市販のＤＣブラシレス軸流ファンモータのモータハウジングの一辺に切欠部１４を形成したモータハウジング３６を有するＤＣブラシレス軸流ファンモータ１を形成する。
【００２０】
配置板３は、長板状の樹脂などの絶縁材で形成したものを用いる。上記ＤＣブラシレス軸流ファンモータ１の一方の面側から送風されてくる風を上記軸流ファンモータ１の他方の面側に漏れないようにするための配置板３を上記軸流ファンモータ１の他方の面側に取り付ける。取り付け方法の一例は後記する。
【００２１】
配置板３の上面に、切欠部１４を後記するヒートシンク２に向けてＤＣブラシレス軸流ファンモータ１を搭載する。
この際、切欠部１４を除くＤＣブラシレス軸流ファンモータ１の他の辺からＤＣブラシレス軸流ファンモータ１の下部（他方の面側）に送られて来た風をその外側に逃さないように、すなわち上記ヒートシンク２側にのみ送風できるようにするために上記ヒートシンク２の取付部分１５の方向（切欠部１４側方向）を除いて上記配置板３の端部を垂直上方（一方の面側の上方）に延長折曲して風逃し防止辺１６−１、・・・、１６−３を一体形成している。
この風逃し防止辺１６−１、・・・、１６−３は、必ずしも配置板３と一体形成する必要はない。
【００２２】
配置板３の上面（一方の面）には、風逃し防止片１６−２側に寄せてＤＣブラシレス軸流ファンモータ１を取り付けることができるようにするための螺子１７を通すための透孔１８を形成している。
該透孔１８の上面にブッシュ１９を配置して、ブッシュ１９の透孔２０とＤＣブラシレス軸流ファンモータ１のコーナーフランジ２１に形成した透孔２２と合わせ、ＤＣブランシレス軸流ファンモータ１を設置し、ファンガード２３の止め孔２４を透孔２２と一致させてＤＣブラシレス軸流ファンモータ１の上面にファンガード２３を配置し、止め孔２４の上面にナット２５を配置し、螺子１７を配置板３に形成した透孔１８、ブッシュ１９の透孔２０、コーナーフレンジ２１に形成した透孔２２及び止め孔２４を通した後、ナット２５の螺子孔に螺子込むことで、配置板３にＤＣブラシレス軸流ファンモータ１を固定する。
【００２３】
上記ブラシレス軸流ファンモータ１は、その切断面１４をヒートシンク取着部分１５方向に臨まして配置板３の上面（一方の面）に上記のようにして取り付ける。
【００２４】
上記配置板３に取り付けたＤＣブラシレス軸流ファンモータ１に隣接して、放熱フィン５を上面（一方の面側）にし、且つベース４を下面（他方の面）にしてヒートシンク２を上記配置板３のヒートシンク取着部分１５の一方の面に配置する。ヒートシンク２の固定方法については後記するが、配置板３には、ヒートシンク２の固定のための透孔２６を設けると共に、ヒートシンク２のベース４に図示せず螺子孔を形成しておく。
【００２５】
尚、配置板３は、ＤＣブラシレス軸流ファンモータ１とヒートシンク２の何れも一緒に取り付けることができる長さのものに形成する必要は無く、ＤＣブラシレス軸流ファンモータ１とヒートシンク２それぞれの取り付け部分を別個独立に形成し、他の適宜部材で連結するようにしてもよい。
【００２６】
配置板３のヒートシンク取着部分１５には、ペルチェ素子８の外周と略々同じ形状のペルチェ素子収納用切欠部２７を形成している。２８はヒートシンク取着部分１５の他方の面に配置するための絶縁材で、上記ペルチェ素子収納切欠部２７と略々同じ形状のペルチェ素子収納用切欠部２９を当該ペルチェ素子収納切欠部２７と対向する位置に形成すると共に、上記透孔２６と対向する位置に透孔３０を形成している。尚、この場合、絶縁材２８としてフェルト等の水分を効率良く吸収できる材質のものを用いておくと更に都合が良い。
【００２７】
ペルチェ素子８を上記ペルチェ素子収納用切欠部２７及び２９内に収納してヒートシンク２のベース４の下部にペルチェ素子８を熱良導性両面テープを介して接着した後、ヒートシンク取着部分１５の下面に絶縁材２８を介してアルミニウム等の熱良伝導性の金属からなる冷却板９を上記ペルチェ素子８の下面に接着した熱良伝導性両面テープに接着する。尚、ペルチェ素子８を上記ペルチェ素子収納用切欠部２７及び２９内に収納するに当たっては、ペルチェ素子８をその冷える側の面を上記冷却板９側に向け且つ熱くなる側の面を上記ベース４側に向けて上記ペルチェ素子収納用切欠部２７及び２９内に収納し、当該ペルチェ素子８を上記冷却板９と上記ベース４間に接触収納配置するようにする必要がある。もしも逆に配置した場合には、逆電電源極性を逆にする。
上記において、冷却板９には、上記透孔３０と対向する位置に透孔３１を形成しているので、冷却板９の下部方向から螺子３２を上記透孔３１、３０及び２６を通して上記ベース４に形成した図示せず螺子孔に螺子込むことで、取着部分１５の下部に絶縁材２８及び冷却板９を保持すると共に、ベース４の下部にペルチェ素子８を接着保持させる。５２は、ペルチェ素子８のリード線である。
【００２８】
ヒートシンク２の放熱フィン５間には、フェルト等の水分吸収体６を配置する。上記ヒートシンク２に隣接して、上記風逃し防止辺１６−２と対向する取着部分１５の端部に水分収納部７を接着剤などの手段を用いて配置する。
【００２９】
この水分収納部７内にはフェルト等の水分吸収体１０を収納しておく。水分収納体７は、図１に示すように密閉されたものであるときには、水分連通材１１と同様な水分連通１１’を用いて水分吸収体６と水分吸収部７内の水分吸収体１０の水分と連通させて水分吸収対６の水分の補給を行えるようにするのがよい。
【００３０】
しかし、水分収納部７の上記水分吸収体６と対向する切欠部３３部分を予め削除した水分収納部７を用いるときには、この電子冷却ユニットＥＣＵ−１を縦てて用いた場合には、水分吸収体６に含ませた水分垂れを防止し、尚且つ水分収納部７内の水分吸収体１０内に水分を吸収保持でき、しかも、水分吸収体６の水分の減少時には、水分吸収体６と１０を切欠部３３を介して接触させておくことで、水分吸収体１０内の水分１３を水分吸収体６に補給できるようにしておくとよい。
【００３１】
配置板３の防止辺１６−２と対向する端部の上記防止辺１６−３の延長線位置の取付部分１５には、その側方を更に延長して水分貯蔵部配置部３４を設け、その上面に水分１３を満たした水分貯蔵部１２を接着剤などの適宜な手段によって取り付けている。水分貯蔵部１２内の水分１３に一端を浸した水分連通材１１の他端を上記水分吸収体６に連通させて、水分吸収体６内の水分が減少したとき、水分貯蔵部１２内の水分１３を水分連通材１１を介して水分吸収対６内に補給できるようにしている。
【００３２】
なお、上記したことと関連して、上記水分貯蔵部７が、切欠部３３を形成し、水分吸収体６と水分貯蔵部７内の水分吸収体１０とを連通接触させてある場合には、図１の点線で示すように水分貯蔵部１２内の水分１３に一端を浸した水分連通材１１’の他端を水分吸収体１０に接触させておいてもよい。この場合には、水分貯蔵部１２内の水分１３が水分収納部７内の水分吸収体１０を経由し、これと接触する放熱フィン５間の水分吸収体６に水分の補給を行える。
【００３３】
図６及び図７のＤＣブラシレス軸流ファンモータ１’を参照して、上記電子冷却ユニットＥＣＵ−１に用いた一例としてのＤＣブラシレス軸流ファンモータ１について以下に、簡単に説明する。
【００３４】
ＤＣブラシレス軸流ファンモータ１’はＤＣブラシレス軸流ファンモータ１の下面を板４５で閉じたものとなっている。尚、ＤＣブラシレス軸流ファンモータ１’はＤＣブラシレス軸流ファンモータ１のＦ面を板４５で閉じただけの違いなので、以下においてはＤＣブラシレス軸流ファンモータ１を中心に説明する。
【００３５】
ＤＣブラシレス軸流ファンモータ１は、回転子となる回転ファン３５と固定子となるファンモータハウジング３６及びステータ電機子３７を持つ。
【００３６】
回転ファン３５はマグネット保持部３８の下面に多極（例えば、Ｎ、Ｓの磁極を交互に持つ４極又は６極）の界磁マグネット３９を持つ。４０はロータヨークである。４１は、マグネット保持部３８の外周に形成したインペラである。
【００３７】
上記インペラ４１と対向するファンモータハウジング３６の下部には、当該ファンモータハウジング３６とステータ電機子配置部４２とを連結するステー４３が設けられ、ステー４３間には、インペラ４１の回転によって上部から送風されてきた風を当該ＤＣブラシレス軸流ファンモータ１の下部に排出するための図示せず透孔４４を有する。
ＤＣブラシレス軸流ファンモータ１’の場合には、ＤＣブラシレス軸流ファンモータ１の下面に更に板４５を接着しているので、上記透孔４４からインペラ４１によって送風されて来た風がその下面方向に漏れ流れないようになっている。
このようなＤＣブラシレス軸流ファンモータ１’を用いる場合には、ＤＣブラシレス軸流ファンモータ１と同様に配置板３の上面に配置すればよい。
【００３８】
界磁マグネット３９と軸方向の空隙を介して対向するステータ電機子配置部４２に配置されたステータ電機子３７は、当該ステータ電機子配置部４２にプリント基板４６を配置し、更にその上にステータヨーク４７を配置し、そのステータヨーク４７の上面を絶縁して、その上に複数個の空心型の電機子コイル４８を単相通電配置している。これらステータ電機子３８は、界磁マグネット３９のＮ極、Ｓ極の磁極を検出するための図示せずホール素子などの位置検知素子と単相通電形半導体整流回路を持つ。４９は玉軸承、５０は滑り軸承で、マグネット保持部３８に取り付けた回転軸５１を上記玉軸承４９及び滑り軸承５０によって回転自在に支承することで回転ファン３５を回転自在に支持している。尚、ステータ電機子３８側には、当該軸流ファンモータ１、１’を自起動回転させるためのレラクタンストルク発生部材５３を設けている。
【００３９】
【効果】
本発明によれば、大きなファンモータやヒートシンク等を用いなくて済み、しかも十分に冷却板を効率良く冷やすことが出来、種々の冷却を必要とするコンピュータ、パソコン等の電子機器、冷却機能付帽子や同じく冷却機能付ヘルメットなどに適する厚みが薄く、小型軽量且つ安価な効率の良い電子冷却ユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
図１電子冷却ユニットの分解斜視図である。
図２同電子冷却ユニットを上面方向から見た外観斜視図である。
図３同電子冷却ユニットを上面方向から見た一部切欠した上面図である。
図４同電子冷却ユニットの軸流ファンモータ部分を除く縦断面図である。
図５同電子冷却ユニットの底面図である。
図６同電子冷却ユニットに用いて最適な一辺を切欠した別形式の径流ファンモータタイプのＤＣブラシレス軸流ファンモータの上面方向から見た外観斜視図である。
図７同ＤＣブラシレス軸流ファンモータの縦断面図である。
（記号及び符号の説明）
ＥＣＵ−１電子冷却ユニット
１、１’ （ＤＣブラシレス）軸流ファンモータ
２ヒートシンク
３配置板
４ベース
５放熱フィン
６水分吸収体
７水分収納部
８ペルチェ素子
９冷却板
１０水分吸収体
１１水分連通材
１２水分貯蔵部
１３水分
１４切欠部
１５ヒートシンク取着部分
１６−１、・・・、１６−３風逃し防止辺
１７螺子
１８透孔
１９ブッシュ
２０透孔
２１コーナーフランジ
２２透孔
２３ファンガード
２４止め孔
２５ナット
２６透孔
２７ペルチェ素子収納用切欠部
２８絶縁材
２９ペルチェ素子収納用切欠部
３０、３１透孔
３２螺子
３３切欠部
３４水分貯蔵部配置部
３５回転ファン
３６ファンモータケーシング
３７ステータ電機子
３８マグネット保持部
３９界磁マグネット
４０ロータヨーク
４１インペラ
４２ステータ電機子
４３ステー
４４透孔
４５板
４６プリント基板
４７ステータヨーク
４８電機子コイル
４９玉軸承
５０滑り軸承
５１回転軸
５２リード線
５３レラクタンストルク発生部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is attached to a head mounted body such as a cap, a hat, a hat such as a visor in relation to a main part of a copy machine, a main part of a computer MPU, CPU, other precision equipment or industrial equipment, or entertainment. Cooling function that is thin, small and lightweight that can be mounted on helmets worn by racers, underground construction workers, construction site workers, etc. The present invention relates to an electronic cooling unit suitable for a helmet with a helmet, but also relates to an electronic cooling unit with many other uses.
[0002]
[Prior art]
A cooling hat in which a hat and a Peltier element are combined to cool the frontal portion of the person wearing the hat is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4-194004 already disclosed by the applicant of the present application, and in Japanese Patent Laid-Open No. Sho 60- No. 94609 is known.
[0003]
These cooling hats have a structure in which a cooling plate is provided at a portion of the hat that comes into contact with the frontal portion of the person wearing the hat, a Peltier element is disposed on the surface portion, and a heat sink is further mounted on the surface portion. ing.
[0004]
According to such a cooling cap, since the back surface of the Peltier element is cooled, the cooling plate in contact with it is cooled, and the frontal head in contact with the cooling plate feels cold. I feel cool even in the suburbs.
Therefore, this cooling hat provides a comfortable feeling for those who play golf or other sports.
[0005]
Although the cooling cap has certain advantages, the cooling effect of the Peltier element having a small capacity is limited and must be further improved.
Of course, if an expensive and large-capacity Peltier element is used, the cooling effect can be further enhanced, but the power consumption becomes large and the price is too high to be suitable for mass production.
In other words, a small-sized electronic cooling unit that uses a Peltier element with a small capacity, is efficient, and has a small thickness cannot be formed at low cost.
[0006]
In general, the Peltier element surface in contact with the cooling plate gets cold, while the Peltier element surface in contact with the heat sink gets hot.
However, a heat sink made of aluminum or the like is simply attached to the hot Peltier element surface, and it immediately becomes saturated with heat. As a result, it cannot be expected that the person who wears the cooling hat feels sufficiently cool is comfortable.
Although a cooling cap is shown as an example, the same applies to a helmet, and the same applies to other uses.
[0007]
In order to eliminate these shortcomings, the present inventor previously filed applications for several improvement proposals such as a patent application dated July 7, 1994 (name of invention: hat equipped with a cooling radiator fan).
Although they eliminate the drawbacks of conventional cooling caps, as mentioned above, they are used in many fields such as the main parts of copy machines, computer MPUs, CPUs, other precision equipment, and main parts of industrial equipment. However, it does not solve the current situation that suffers from heat countermeasures such as heat dissipation.
[0008]
[Problems of the Invention]
An object of the present invention is to solve the present situation that is suffering from heat countermeasures such as heat radiation in many fields such as main parts of copy machines, MPUs and CPUs of computers, main parts of other precision equipment and industrial equipment. In particular, even in hats and helmets that have a cooling function, it is possible to efficiently cool even a small capacity Peltier element to reduce power consumption. The object is to provide a compact electronic cooling unit.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is to form the notch portion 14 on one side of the motor housing 36 of the axial fan motor 1 in which wind is introduced from one surface and blown to the other surface side, and the axial fan motor described above. 1 is attached to the other surface of the axial fan motor 1 to prevent the air blown from one surface side of the air from leaking to the other surface side of the axial fan motor 1. The base 4 of the heat sink 2 in which the heat radiating fins 5 are formed on one side of the heat sink 2 is directed to the other surface side and the heat radiating fins 5 are directed to the one surface side, and adjacent to the side of the notch portion 14. 2 is attached to the arrangement plate 3, and the air blown by the axial fan motor 1 can be blown only to the heat sink 2 side through the notch 14 at the end of the arrangement plate 3 not facing the notch 14. To do Wind escape prevention sides 16-1,..., 16-3 extending upward on one surface side, and an insulating material 28 is attached to the other surface of the arrangement plate 3 facing the heat sink 2, A cooling plate 9 made of a thermally conductive metal plate such as an aluminum plate is placed in contact with the other surface of the insulating material 28, and a Peltier is disposed at the position of the arranging plate 3 and the insulating material 29 facing the base 4 of the heat sink 2. The Peltier element storage notches 27 and 29 for storing and arranging the element 8 are formed, the cooling side is directed to the cooling plate 9 side, and the heated surface is directed to the base 4 side. The Peltier element 8 is accommodated in the storage notches 27 and 29, the Peltier element 8 is placed in contact between the cooling plate 9 and the base 4, and moisture such as felt is absorbed between the radiating fins 5 of the heat sink 2. Body 6 It can be achieved by providing an electronic cooling unit ECU-1.
[0010]
For further improvement, an electronic cooling system in which a moisture storage portion 7 is provided, a moisture absorber 10 such as felt is provided therein, is brought into contact with the moisture absorber 6 and the moisture absorber 6 is soaked with moisture 13. This can be achieved by providing units.
[0011]
For further improvement, a moisture storage unit 12 is provided, moisture 13 is stored in the moisture storage unit 12, and the moisture 13 and the moisture absorber 6 or 10 are communicated with each other via the moisture communication material 11. By providing the electronic cooling unit, it is possible to supply the moisture absorber 6 or 10 with the moisture 13 in the moisture storage unit 12 via the communication material 11.
[0012]
Embodiment
(Function)
A description will be given with reference to an electronic cooling unit ECU-1 of one embodiment of FIGS.
The DC brushless axial fan motor 1 shown in FIGS. 1 to 5 having a notch 14 formed on one side is energized. At the same time, the Peltier element 8 is energized.
While the other (lower) surface of the Peltier element 8 is cooled and the cooling plate 9 is cooled, one (upper) surface of the Peltier element 8 is overheated. This heat is radiated by the radiating fins 5 through the base 4 of the heat sink 2, but since the moisture absorber 6 soaked with moisture 13 is present between the radiating fins 5, the radiating effect is enhanced.
However, if it remains as it is, the heat sink 2 will soon be saturated, and heat dissipation will not be performed sufficiently. Therefore, the DC brushless axial fan motor 1 is arranged on the arrangement plate 3 with the notch 14 facing the heat sink 2.
For this reason, after the wind which flowed to the lower part of the axial fan motor 1 comes into contact with the arrangement plate 3, the air is blown to the heat sink 2 and the moisture absorber 6 through the notch 14, and the radiating fin 5 and the moisture absorber. The heat trapped in 6 is forcibly released to the outside efficiently.
[0013]
For this reason, since the heat sink 2 and the cooling plate 9 are not thermally saturated, the cooling plate 9 is continuously cooled efficiently. As a result, it is possible to cool a member to be cooled (not shown) brought into contact with the cooling plate 9.
In this case, in the case of a cooling cap or a helmet with a cooling function, the human frontal head is in contact with the cooling plate 9, so that the frontal head is efficiently cooled and a comfortable feeling is given to the person. Become.
The air blown to the heat sink 2 side by the axial fan motor 1 escapes from the open ends between the heat radiating fins 5 and is diffused to the outside.
[0014]
The wind that flows to the lower part of the axial fan motor 1 is blown to the heat sink 2 and the moisture absorber 6 side through the notch 14 by the arrangement plate 3 and the wind escape prevention sides 16-1, ..., 16-3. Since it is in contact with the moisture absorber 10 and communicates with the moisture 13 in the moisture storage unit 12 via the moisture communication material 11, the moisture 13 in the moisture absorber 10 or the moisture 13 in the moisture storage unit 12 is Always supplied to the moisture absorber 6.
[0015]
【Example】
FIG. 1 is an exploded perspective view of an electronic cooling unit ECU-1 showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external perspective view of the unit ECU-1 as viewed from above, and FIG. FIG. 5 is a bottom view of the electronic cooling unit EDU-1 and FIG. 6 shows one side used for the electronic cooling unit ECU-1. FIG. 7 is an external perspective view of a DC brushless axial fan motor of another type of a notched radial fan motor type as seen from the upper surface direction, and FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the DC brushless axial fan motor.
[0016]
Hereinafter, an electronic cooling unit ECU-1 as an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0017]
The DC axial fan motor includes a brush commutator type and a brushless type, and any of them may be used. In this embodiment, an example using a desirable type of DC brushless motor system will be described in view of the life.
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a DC brushless axial fan motor 1 having a notch 14 formed on one side is used, but such a DC brushless axial fan motor 1 is generally not commercially available. This is because the commercially available DC brushless axial fan motor does not have the notch 14.
[0018]
A general commercially available DC brushless axial fan motor has a planar quadrangular shape, and introduces wind from one surface and efficiently blows air to the other surface of the rotating fan 35 (impeller 41). In order to prevent the wind from leaking, a fan motor casing having a notch on the outer periphery is provided.
However, a conventional DC brushless axial fan motor cannot be used as it is in order to obtain an efficient electronic cooling unit of the present invention that is thin, small and light in weight.
[0019]
Therefore, in the present invention, processing is added to a general commercially available DC brushless axial fan motor.
In other words, a notch is formed on one side of a motor housing of a general commercially available DC brushless axial fan motor that has a flat rectangular shape and is designed to introduce wind from one side and efficiently blow air to the other side. The DC brushless axial fan motor 1 having the motor housing 36 formed with 14 is formed.
[0020]
The arrangement plate 3 is made of an insulating material such as a long plate-like resin. An arrangement plate 3 for preventing the air blown from one side of the DC brushless axial fan motor 1 from leaking to the other side of the axial fan motor 1 is provided on the axial fan motor 1. Install on the other side. An example of the attachment method will be described later.
[0021]
The DC brushless axial fan motor 1 is mounted on the upper surface of the arrangement plate 3 toward the heat sink 2, which will be described later.
At this time, the wind sent from the other side of the DC brushless axial fan motor 1 excluding the notch 14 to the lower part (the other surface side) of the DC brushless axial fan motor 1 is not escaped to the outside. That is, in order to allow air to be blown only to the heat sink 2 side, the end portion of the placement plate 3 is vertically upward (on one surface side) except for the direction of the mounting portion 15 of the heat sink 2 (the direction of the notch portion 14). The wind escape prevention sides 16-1,..., 16-3 are integrally formed by bending upward (upward).
These wind escape prevention sides 16-1,..., 16-3 are not necessarily formed integrally with the arrangement plate 3.
[0022]
A through-hole 18 through which a screw 17 for allowing the DC brushless axial fan motor 1 to be attached to the upper surface (one surface) of the arrangement plate 3 is attached to the wind escape prevention piece 16-2 side. Is forming.
The bush 19 is disposed on the upper surface of the through hole 18, and the DC holeyless axial fan motor 1 is installed by combining the through hole 20 of the bush 19 with the through hole 22 formed in the corner flange 21 of the DC brushless axial fan motor 1. The fan guard 23 is disposed on the upper surface of the DC brushless axial fan motor 1 with the retaining hole 24 of the fan guard 23 being aligned with the through hole 22, the nut 25 is disposed on the upper surface of the retaining hole 24, and the screw 17 is disposed. After passing through the through hole 18 formed in the plate 3, the through hole 20 of the bush 19, the through hole 22 formed in the corner flange 21, and the stop hole 24, the screw is inserted into the screw hole of the nut 25, so The brushless axial fan motor 1 is fixed.
[0023]
The brushless axial fan motor 1 is attached to the upper surface (one surface) of the arrangement plate 3 with the cut surface 14 facing the heat sink attachment portion 15 as described above.
[0024]
Adjacent to the DC brushless axial fan motor 1 attached to the arrangement plate 3, the heat sink 2 is arranged on the arrangement plate with the radiating fins 5 on the upper surface (one surface side) and the base 4 on the lower surface (the other surface). 3 on one surface of the heat sink attachment portion 15. Although the fixing method of the heat sink 2 will be described later, the arrangement plate 3 is provided with a through hole 26 for fixing the heat sink 2 and a screw hole (not shown) is formed in the base 4 of the heat sink 2.
[0025]
The arrangement plate 3 does not have to be formed in such a length that the DC brushless axial fan motor 1 and the heat sink 2 can be attached together, and the DC brushless axial fan motor 1 and the heat sink 2 are attached to each other. The parts may be formed separately and connected by other appropriate members.
[0026]
A Peltier element housing notch 27 having substantially the same shape as the outer periphery of the Peltier element 8 is formed in the heat sink attachment portion 15 of the arrangement plate 3. An insulating material 28 is disposed on the other surface of the heat sink attachment portion 15, and a Peltier element accommodation notch portion 29 having substantially the same shape as the Peltier element accommodation notch portion 27 faces the Peltier element accommodation notch portion 27. A through hole 30 is formed at a position facing the through hole 26. In this case, it is more convenient to use the insulating material 28 made of a material that can efficiently absorb moisture such as felt.
[0027]
After the Peltier element 8 is accommodated in the Peltier element accommodating notches 27 and 29 and the Peltier element 8 is bonded to the lower part of the base 4 of the heat sink 2 via a heat-conductive double-sided tape, A cooling plate 9 made of a metal having good heat conductivity such as aluminum is bonded to a lower surface of the Peltier element 8 on a lower surface of the Peltier element 8 through an insulating material 28 on the lower surface. In storing the Peltier element 8 in the Peltier element storing notches 27 and 29, the surface on the side where the Peltier element 8 is cooled faces the cooling plate 9 and the surface on the side where the Peltier element 8 is heated is the base 4. It is necessary to accommodate the Peltier element 8 in the Peltier element accommodating notches 27 and 29 so that the Peltier element 8 is disposed in contact between the cooling plate 9 and the base 4. If placed in reverse, reverse power supply polarity is reversed.
In the above, since the through hole 31 is formed in the cooling plate 9 at a position facing the through hole 30, the screw 4 is passed through the through holes 31, 30 and 26 from the lower side of the cooling plate 9 and the base 4. The insulating material 28 and the cooling plate 9 are held at the lower portion of the attachment portion 15, and the Peltier element 8 is bonded and held at the lower portion of the base 4. Reference numeral 52 denotes a lead wire of the Peltier element 8.
[0028]
Between the heat radiating fins 5 of the heat sink 2, a moisture absorber 6 such as felt is disposed. Adjacent to the heat sink 2, the moisture storage portion 7 is disposed at the end portion of the attachment portion 15 facing the wind escape prevention side 16-2 using means such as an adhesive.
[0029]
A moisture absorber 10 such as felt is accommodated in the moisture storage portion 7. When the moisture container 7 is sealed as shown in FIG. 1, the moisture absorber 6 and the moisture absorber 10 in the moisture absorber 7 are used by using the moisture communicating 11 ′ similar to the moisture communicating material 11. It is preferable that the moisture absorption pair 6 can be replenished by communicating with moisture.
[0030]
However, when using the moisture storage unit 7 in which the notch 33 portion facing the moisture absorber 6 of the moisture storage unit 7 is deleted in advance, when the electronic cooling unit ECU-1 is used vertically, moisture absorption is performed. Moisture dripping contained in the body 6 can be prevented, and moisture can be absorbed and held in the moisture absorber 10 in the moisture storage portion 7. Moreover, when the moisture in the moisture absorber 6 is reduced, the moisture absorbers 6 and 10 are reduced. It is preferable that the moisture 13 in the moisture absorber 10 can be replenished to the moisture absorber 6 by making the contact with each other through the notch 33.
[0031]
In the attachment portion 15 at the extension line position of the prevention side 16-3 at the end facing the prevention side 16-2 of the arrangement plate 3, the side is further extended to provide a moisture storage part arrangement part 34, The moisture storage part 12 filled with moisture 13 on the upper surface is attached by an appropriate means such as an adhesive. When the other end of the moisture communicating material 11 having one end immersed in the moisture 13 in the moisture storage unit 12 is communicated with the moisture absorber 6 and the moisture in the moisture absorber 6 is reduced, the moisture in the moisture storage unit 12 is reduced. 13 can be replenished into the moisture absorption pair 6 through the moisture communicating material 11.
[0032]
In connection with the above, when the moisture storage unit 7 forms the notch 33 and the moisture absorber 6 and the moisture absorber 10 in the moisture storage unit 7 are in communication with each other, As shown by a dotted line in FIG. 1, the other end of the moisture communicating member 11 ′, which is immersed in the moisture 13 in the moisture storage unit 12, may be brought into contact with the moisture absorber 10. In this case, the moisture 13 in the moisture storage unit 12 passes through the moisture absorber 10 in the moisture storage unit 7 and can be replenished to the moisture absorber 6 between the radiating fins 5 in contact therewith.
[0033]
With reference to the DC brushless axial fan motor 1 ′ shown in FIGS. 6 and 7, the DC brushless axial fan motor 1 as an example used in the electronic cooling unit ECU-1 will be briefly described below.
[0034]
The DC brushless axial fan motor 1 ′ is obtained by closing the lower surface of the DC brushless axial fan motor 1 with a plate 45. The DC brushless axial fan motor 1 ′ is different from the DC brushless axial fan motor 1 only in that the F surface of the DC brushless axial fan motor 1 is closed by the plate 45. Therefore, the DC brushless axial fan motor 1 will be mainly described below.
[0035]
The DC brushless axial fan motor 1 includes a rotary fan 35 serving as a rotor, a fan motor housing 36 serving as a stator, and a stator armature 37.
[0036]
The rotary fan 35 has a multi-pole field magnet 39 (for example, 4 poles or 6 poles having N and S magnetic poles alternately) on the lower surface of the magnet holding portion 38. Reference numeral 40 denotes a rotor yoke. 41 is an impeller formed on the outer periphery of the magnet holding portion 38.
[0037]
A stay 43 that connects the fan motor housing 36 and the stator armature arrangement portion 42 is provided at the lower portion of the fan motor housing 36 that faces the impeller 41. A through hole 44 (not shown) for discharging the blown air to the lower portion of the DC brushless axial fan motor 1 is provided.
In the case of the DC brushless axial fan motor 1 ′, the plate 45 is further bonded to the lower surface of the DC brushless axial fan motor 1, so that the wind blown by the impeller 41 from the through hole 44 is lower on the lower surface. It is designed not to leak in the direction.
When such a DC brushless axial fan motor 1 ′ is used, the DC brushless axial fan motor 1 ′ may be arranged on the upper surface of the arrangement plate 3 in the same manner as the DC brushless axial fan motor 1.
[0038]
The stator armature 37 arranged in the stator armature arrangement portion 42 facing the field magnet 39 through the axial gap has a printed circuit board 46 arranged on the stator armature arrangement portion 42, and further on the stator armature 37. A yoke 47 is disposed, the upper surface of the stator yoke 47 is insulated, and a plurality of air-core type armature coils 48 are disposed on the single-phase electricity. These stator armatures 38 have a position detecting element such as a hall element (not shown) for detecting the N-pole and S-pole magnetic poles of the field magnet 39 and a single-phase conduction type semiconductor rectifier circuit. Reference numeral 49 denotes a ball bearing, and 50 denotes a sliding bearing. The rotating fan 35 is rotatably supported by rotatably supporting the rotating shaft 51 attached to the magnet holding portion 38 by the ball bearing 49 and the sliding bearing 50. Note that a reluctance torque generating member 53 for self-starting rotation of the axial fan motors 1, 1 ′ is provided on the stator armature 38 side.
[0039]
【effect】
According to the present invention, it is not necessary to use a large fan motor, heat sink, etc., and the cooling plate can be sufficiently cooled efficiently. Electronic devices such as computers and personal computers that require various cooling, caps with a cooling function In addition, it is possible to provide an efficient electronic cooling unit that is thin, small, light, and inexpensive, which is also suitable for a helmet with a cooling function.
[Brief description of the drawings]
1 is an exploded perspective view of the electronic cooling unit.
2 is an external perspective view of the same electronic cooling unit as viewed from above.
3 is a top view in which the same electronic cooling unit is partially cut away when viewed from above.
4 is a longitudinal sectional view excluding the axial fan motor portion of the electronic cooling unit.
5 is a bottom view of the electronic cooling unit.
FIG. 6 is an external perspective view of another type of radial fan motor type DC brushless axial fan motor with one side cut out optimally for use in the same electronic cooling unit as seen from above.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the DC brushless axial fan motor.
(Explanation of symbols and symbols)
ECU-1 Electronic cooling unit 1, 1 ′ (DC brushless) axial fan motor 2 Heat sink 3 Arrangement plate 4 Base 5 Radiation fin 6 Moisture absorber 7 Moisture storage part 8 Peltier element 9 Cooling plate 10 Moisture absorber 11 Moisture communication material 12 Moisture storage unit 13 Moisture 14 Notch 15 Heat sink attachment portion 16-1,..., 16-3 Air escape prevention side 17 Screw 18 Through hole 19 Bush 20 Through hole 21 Corner flange 22 Through hole 23 Fan guard 24 Stop Hole 25 Nut 26 Through hole 27 Peltier element storage notch 28 Insulating material 29 Peltier element storage notch 30, 31 Through hole 32 Screw 33 Notch 34 Moisture storage part arrangement part 35 Rotating fan 36 Fan motor casing 37 Stator armature 38 Magnet holding part 39 Field magnet 40 Rotor yoke 41 Impeller 42 Stator Armature 43 Stay 44 Through hole 45 Plate 46 Printed circuit board 47 Stator yoke 48 Armature coil 49 Ball bearing 50 Sliding bearing 51 Rotating shaft 52 Lead wire 53 Reluctance torque generating member

Claims

An electronic cooling unit (ECU-1) comprising the following components (1) to (9).
(1) A notch (14) is formed on one side of the motor housing (36) of the axial fan motor (1) that introduces wind from one surface and blows air to the other surface.
(2) An arrangement plate (3) for preventing the air blown from one surface side of the axial fan motor (1) from leaking to the other surface side of the axial fan motor (1). It is attached to the other surface of the axial fan motor (1).
(3) The base (4) of the heat sink (2) in which the heat radiating fin (5) is formed on one surface of the base (4) is directed to the other surface, and the heat radiating fin (5) is directed to the one surface. The heat sink (2) is attached to the arrangement plate (3) adjacent to the side of the notch (14).
(4) The air blown by the axial fan motor (1) through the notch (14) at the end of the arrangement plate (3) not facing the notch (14) is disposed on the heat sink (2) side. A wind escape prevention side (16-1,..., 16-3) is formed so as to extend upward on one surface side so that only air can be blown.
(5) An insulating material (28) is attached to the other surface of the arrangement plate (3) facing the heat sink (2).
(6) A cooling plate (9) made of a thermally conductive metal plate such as an aluminum plate is placed in contact with the other surface of the insulating material (28).
(7) Peltier element accommodation notch (27) for accommodating and arranging the Peltier element (8) at the position of the placement plate (3) and the insulating material (29) facing the base (4) of the heat sink (2) And (29) are formed.
(8) The Peltier element storage notches (27) and (29) are placed in the Peltier side with the cooling side facing the cooling plate (9) and the heating side facing the base (4). The element (8) is accommodated, and the Peltier element (8) is disposed in contact between the cooling plate (9) and the base (4).
(9) A moisture absorber (6) such as felt is provided between the heat radiation fins (5) of the heat sink (2).

In Claim 1, a water | moisture-content storage part (7) is provided, water | moisture-content absorbers (10), such as felt, are provided in the inside, it is made to contact with the said water | moisture-content absorber (6), and water | moisture content ( 13) An electronic cooling unit characterized by soaking.

In Claim 1 or Claim 2, a moisture storage part (12) is provided, moisture (13) is stored in the moisture storage part (12), and the moisture (13) and the The moisture absorber (6) or (10) communicates with the moisture absorber (6) or (10) through the moisture communicating member (11), and the moisture (13) in the moisture reservoir (12) is transferred to the moisture absorber (6) or (10). An electronic cooling unit characterized in that it is replenished.