JPH0210760A - 電子冷却器 - Google Patents
電子冷却器Info
- Publication number
- JPH0210760A JPH0210760A JP15944388A JP15944388A JPH0210760A JP H0210760 A JPH0210760 A JP H0210760A JP 15944388 A JP15944388 A JP 15944388A JP 15944388 A JP15944388 A JP 15944388A JP H0210760 A JPH0210760 A JP H0210760A
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- JP
- Japan
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- temperature
- electronic cooler
- heat insulating
- stage
- cooler
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- Pending
Links
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- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 8
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 abstract description 6
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- 230000008014 freezing Effects 0.000 abstract description 2
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Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ベルチェ効果、マグネトベルチェ効果、エッ
チングスハウゼン効果を利用して冷却する電子冷却器に
関する。
チングスハウゼン効果を利用して冷却する電子冷却器に
関する。
第３図に示すように、Ｐ型素子１、Ｎ型素子２より成る
熱電素子を金属板３に複数ハンダ付けし、これら熱電素
子を直列に接続した熱電素子群Ａを、第４図に示すよう
にセラミック等の絶縁板４を介在してピラミッド状に積
み重ねた電子冷却器が知られている。以下、この電子冷
却器を多段カスケード電子冷却器と呼ぶ。
熱電素子を金属板３に複数ハンダ付けし、これら熱電素
子を直列に接続した熱電素子群Ａを、第４図に示すよう
にセラミック等の絶縁板４を介在してピラミッド状に積
み重ねた電子冷却器が知られている。以下、この電子冷
却器を多段カスケード電子冷却器と呼ぶ。
かかる多段カスケード電子冷却器はベルチェ効果、マグ
ネトベルチェ効果を利用して冷却され、その最低到達温
度は同じ熱電素子を用いた場合に、ピラミッド状に積み
重ねた段数が多いほど低くなるが、第５図の図表に示す
ように、多段にするに従い最低到達温度が比例的には低
下せずに一段増加してもあまり低下しない。
ネトベルチェ効果を利用して冷却され、その最低到達温
度は同じ熱電素子を用いた場合に、ピラミッド状に積み
重ねた段数が多いほど低くなるが、第５図の図表に示す
ように、多段にするに従い最低到達温度が比例的には低
下せずに一段増加してもあまり低下しない。
また、多段にするに従い消費電力が大きくなる。
すなわち、電子冷却器の性能は一般に、最低到達温度と
吸熱能力で評価され、また最低到達温度は電子冷却器が
吸熱している熱ｆｆ１（以下熱負荷という）によって大
きな影響を受ける。
吸熱能力で評価され、また最低到達温度は電子冷却器が
吸熱している熱ｆｆ１（以下熱負荷という）によって大
きな影響を受ける。
このために、最上部の熱電素子群がそれ以下の多段とな
った熱電素子群の熱負荷となり、最上部の熱電素子群単
独の場合よりも最低到達温度が高くなってしまう。
った熱電素子群の熱負荷となり、最上部の熱電素子群単
独の場合よりも最低到達温度が高くなってしまう。
このことを具体的に例をあげて説明する。
Ｂ１−Ｔｅ系熱電素子を用いた三段カスケード電子冷却
器を３００’ Ｋ、１Ｏ−６ｔ ｏ ｒ ｒの真空雰囲
気中で、Ｉ−４（Ａ） 、熱負荷Ｑ （Ｗ）−〇とした
場合（第６図（ａ）参照）の低温部温度Ｔｃは第７図の
線（イ）におけるＡ点１９８（＠Ｋ）となり、発生する
電圧Ｖは第７図の線（ロ）におけるＤ点７．５（ボルト
）となる。
器を３００’ Ｋ、１Ｏ−６ｔ ｏ ｒ ｒの真空雰囲
気中で、Ｉ−４（Ａ） 、熱負荷Ｑ （Ｗ）−〇とした
場合（第６図（ａ）参照）の低温部温度Ｔｃは第７図の
線（イ）におけるＡ点１９８（＠Ｋ）となり、発生する
電圧Ｖは第７図の線（ロ）におけるＤ点７．５（ボルト
）となる。
よって、消費電力ＩＸＶは４Ｘ７．５−３０（ワット）
となり、最低到達温度は１９８’にとなる。
となり、最低到達温度は１９８’にとなる。
前述の三段カスケード電子冷却器に１（ワット）の発熱
物５を載せた時（第６図（ｂ））には、熱負荷Ｑが１（
ワット）であるから、この時の低温部温度Ｔｃは第７図
の線（ハ）における０点２１８じＫ）となり、最低到達
温度は２１８（”Ｋ）となると共に、電子冷却器の最低
到達温度を与える電流値は熱負荷にかかわらず一定であ
るから消費電力１ｘＶは４．ＯＸ７．５−３０（ワット
）となる。
物５を載せた時（第６図（ｂ））には、熱負荷Ｑが１（
ワット）であるから、この時の低温部温度Ｔｃは第７図
の線（ハ）における０点２１８じＫ）となり、最低到達
温度は２１８（”Ｋ）となると共に、電子冷却器の最低
到達温度を与える電流値は熱負荷にかかわらず一定であ
るから消費電力１ｘＶは４．ＯＸ７．５−３０（ワット
）となる。
前述の三段カスケード電子冷却器の最上段に同様の熱電
素子群Ａ（消費電力１（ワット））を１段載せた時（第
６図（Ｃ））について考えると、新たに載せた熱電素子
群Ａの熱電素子の性能指数Ｚを１．５Ｘ１０−’（ａ
ｔ＝２００’Ｋ）とすると、その熱電素子群Ａの最大温
度差ΔＴｍａｘは ΔＴｍａｘ −・ Ｚ−Ｔｃ ２ となる。
素子群Ａ（消費電力１（ワット））を１段載せた時（第
６図（Ｃ））について考えると、新たに載せた熱電素子
群Ａの熱電素子の性能指数Ｚを１．５Ｘ１０−’（ａ
ｔ＝２００’Ｋ）とすると、その熱電素子群Ａの最大温
度差ΔＴｍａｘは ΔＴｍａｘ −・ Ｚ−Ｔｃ ２ となる。
但し、性能指数Ｚは
α２拳σ
Ｚ−となり、αはゼベツク定
に
数、σは電気伝導度、Ｋは熱伝導度であり、ＴＨは高温
部温度、つまり三段カスケード電子冷却器の低温部温度
であって、前述よりＴＨ−２１８（’Ｋ）である。
部温度、つまり三段カスケード電子冷却器の低温部温度
であって、前述よりＴＨ−２１８（’Ｋ）である。
したがって、最大温度差ΔＴｍａｘは（１）１．５Ｘ１
０−’ １．５Ｘ１０−’ ＃２７． ３ （’ Ｋ） となるから、前述の４段カスケード電子冷却器の低温部
温度ＴｃはＴＨ−ΔＴｍａｘとなるから、２１８ （’
Ｋ）−２７，３（” Ｋ）−１９０，７（０Ｋ）とな
る。
０−’ １．５Ｘ１０−’ ＃２７． ３ （’ Ｋ） となるから、前述の４段カスケード電子冷却器の低温部
温度ＴｃはＴＨ−ΔＴｍａｘとなるから、２１８ （’
Ｋ）−２７，３（” Ｋ）−１９０，７（０Ｋ）とな
る。
このように、−段付加した場合に最低到達温度Ｔｃは２
７．３ （’ Ｋ）Ｌか低くならない。
７．３ （’ Ｋ）Ｌか低くならない。
そこで、本発明は最低到達温度をより低（できるように
した電子冷却器を提供することを目的とする。
した電子冷却器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び作用〕第１の電子冷却
器を保温剤の上に載せ、この保温剤を第２の電子冷却器
で、その保温温度より低温に冷却可能とした電子冷却器
であり、これによって、最低到達温度を低くできる。
器を保温剤の上に載せ、この保温剤を第２の電子冷却器
で、その保温温度より低温に冷却可能とした電子冷却器
であり、これによって、最低到達温度を低くできる。
第１図のように、熱電素子群Ａを三段に載せた三段カス
ケード電子冷却器Ｂの最上段に保温剤１０を載せ、その
保温剤１０の上に二段カスケード電子冷却器Ｃを載せる
と共に、それぞれに電流を供給するようにしである。
ケード電子冷却器Ｂの最上段に保温剤１０を載せ、その
保温剤１０の上に二段カスケード電子冷却器Ｃを載せる
と共に、それぞれに電流を供給するようにしである。
前記保温剤１０は、密封容器内に物質を入れ、その物質
の凝固点、あるいは沸点又は昇華点が保持されるように
しである。
の凝固点、あるいは沸点又は昇華点が保持されるように
しである。
このようにすることで、保温剤１０が三段カスケード電
子冷却器Ｂにより、その低温部温度Ｔｃに保温され、そ
の低温部温度Ｔｃが二段カスケード電子冷却器Ｃの高温
部温度となるから、それだけ最低到達温度を低くできる
。
子冷却器Ｂにより、その低温部温度Ｔｃに保温され、そ
の低温部温度Ｔｃが二段カスケード電子冷却器Ｃの高温
部温度となるから、それだけ最低到達温度を低くできる
。
次に具体例を説明する。
第２図（ａ）に示すように、先に説明した第６図（ｃ）
のカスケード電子冷却器における三段カスケード電子冷
却器と熱電素子群Ａとの間に、融点２０３１Ｋ）の物質
を密封容器に充填した保温剤１０を介在させる。
のカスケード電子冷却器における三段カスケード電子冷
却器と熱電素子群Ａとの間に、融点２０３１Ｋ）の物質
を密封容器に充填した保温剤１０を介在させる。
これにより、三段カスケード電子冷却器に４（アンペア
）の電流を供給することで保温剤ｌＯは固体となり、そ
の低温部温度１９８（＠Ｋ）に保温される。
）の電流を供給することで保温剤ｌＯは固体となり、そ
の低温部温度１９８（＠Ｋ）に保温される。
次に、熱電素子群Ａに
の電流を通電すれば保温剤１０は一部溶融し、２０３’
（Ｋ）に保たれる。（第２図（ｂ）参照）。
（Ｋ）に保たれる。（第２図（ｂ）参照）。
この時、熱電素子群Ａの高温部温度ＴＨは２０３ （”
Ｋ） 、Ｚ−１，５ｘｌＯ−３であるから、最大温度
差ΔＴｍａｘは となり、熱電素子群Ａの低温部温度Ｔｃ、つまり多段カ
スケード電子冷却器の最上部温度は、Ｔ ｃ−ＴＨ−Δ
Ｔｍａ ｘ−２０３−２４−１，７９（０Ｋ）となる。
Ｋ） 、Ｚ−１，５ｘｌＯ−３であるから、最大温度
差ΔＴｍａｘは となり、熱電素子群Ａの低温部温度Ｔｃ、つまり多段カ
スケード電子冷却器の最上部温度は、Ｔ ｃ−ＴＨ−Δ
Ｔｍａ ｘ−２０３−２４−１，７９（０Ｋ）となる。
そして、保温剤１０が完全に融解するまで１７９（’Ｋ
）が保たれ、熱電素子群Ａの電源を切り第２図（ａ）の
状態に戻せば繰り返して１７９（’Ｋ）の冷却能を有す
る電子冷却器として使用可能である。
）が保たれ、熱電素子群Ａの電源を切り第２図（ａ）の
状態に戻せば繰り返して１７９（’Ｋ）の冷却能を有す
る電子冷却器として使用可能である。
なお、保温剤１０が完全に融解した状態では先に説明し
た第６図（ｃ）と同様に１９０．７（’ Ｋ）の冷却能
を有する電子冷却器として使用可能である。（第２図（
Ｃ）参照）。
た第６図（ｃ）と同様に１９０．７（’ Ｋ）の冷却能
を有する電子冷却器として使用可能である。（第２図（
Ｃ）参照）。
以上の実施例では多段カスケード電子冷却器について説
明したが、他の型式の電子冷却器を用いても良い。
明したが、他の型式の電子冷却器を用いても良い。
つまり、第１の電子冷却器を保温剤上に載せ、その保温
剤を第２の電子冷却器で、その保温温度より低温に冷却
すれば良い。
剤を第２の電子冷却器で、その保温温度より低温に冷却
すれば良い。
保温剤を用いるだけで最低到達温度を低くできる。
第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図（ａ）、
（ｂ）、ＣＣ）はその冷却動作説明図、第３図、第４図
は従来例の斜視図、第５図はカスケード電子冷却器の段
数と低温部温度の関係を示す図表、第６図（ａ）、（ｂ
）、（ｃ）はその冷却動作説明図、第７図は三段カスケ
ード電子冷却器の性能を示す図表である。
（ｂ）、ＣＣ）はその冷却動作説明図、第３図、第４図
は従来例の斜視図、第５図はカスケード電子冷却器の段
数と低温部温度の関係を示す図表、第６図（ａ）、（ｂ
）、（ｃ）はその冷却動作説明図、第７図は三段カスケ
ード電子冷却器の性能を示す図表である。
Claims (1)
- 第１の電子冷却器を保温剤上に載せ、この保温剤を第２
の電子冷却器で、その保温温度より低温に冷却可能とし
たことを特徴とする電子冷却器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15944388A JPH0210760A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 電子冷却器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15944388A JPH0210760A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 電子冷却器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0210760A true JPH0210760A (ja) | 1990-01-16 |
Family
ID=15693864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15944388A Pending JPH0210760A (ja) | 1988-06-29 | 1988-06-29 | 電子冷却器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0210760A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9950285B2 (en) | 2012-06-08 | 2018-04-24 | Mikuni Corporation | Control valve filter and control valve insertion structure |
-
1988
- 1988-06-29 JP JP15944388A patent/JPH0210760A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9950285B2 (en) | 2012-06-08 | 2018-04-24 | Mikuni Corporation | Control valve filter and control valve insertion structure |
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