JPH0715140Y2 - 電子部品の冷却装置 - Google Patents
電子部品の冷却装置Info
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- JPH0715140Y2 JPH0715140Y2 JP1986135965U JP13596586U JPH0715140Y2 JP H0715140 Y2 JPH0715140 Y2 JP H0715140Y2 JP 1986135965 U JP1986135965 U JP 1986135965U JP 13596586 U JP13596586 U JP 13596586U JP H0715140 Y2 JPH0715140 Y2 JP H0715140Y2
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- thermoelectric
- electronic
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Description
この考案は、高温において電子部品の性能が劣化するこ
とを防止するためこの電子部品を冷却する装置に関し、
特に、同一の電子装置内に格納された別の発熱する電子
部品の高温度を利用し、ゼーベック効果，ペルチエ効果
に基づいて冷却する装置である。
とを防止するためこの電子部品を冷却する装置に関し、
特に、同一の電子装置内に格納された別の発熱する電子
部品の高温度を利用し、ゼーベック効果，ペルチエ効果
に基づいて冷却する装置である。
従来、高温において性能劣化を起こす電子部品の冷却装
置には、自然空冷，強制空冷などの装置があるが、いず
れにしてもその電子部品を用いた装置全体を空冷する装
置である。この従来の装置では、その電子部品を局所的
に冷却したい場合にはあまり有効ではない。 最近、電子装置の小型化の要請に基づいて電子部品は高
密度配置されることが多く、特に第５図に示したマイコ
ン応用装置用プリント配線板はその典型的な例である。
同図で、プリント配線板10に、消費電力が大きく発熱量
の大きい電子部品H1,H2,H3,……,Hi……,Hnが配置さ
れ、相互に熱的に影響しあっている。代表的に電子部品
Hiの熱放散の状況を矢印で示してある。 また、その場合、設計上の制約から、しばしば発熱量が
多く比較的温度の高くなる電子部品、例えばパワートラ
ンジスタと、高温度で性能が劣化したり破損したりする
おそれのある電子部品、例えばコンデンサや水晶振動子
とを近接して配置せざるを得なくなる。例えば第６図で
は、プリント配線板10上の発熱量の大きいパワートラン
ジスタ13の近傍に、水晶振動子11とコンデンサ12が設置
されている。なお、14はパワートランジスタ13に取り付
けられた放熱フィンで、その発熱を自然空冷させてい
る。 一般にこのような場合、発熱部品に放熱フィンを取り付
ける外、熱によって影響を受けやすい電子部品の周囲に
熱遮蔽部材を設けたり、電子部品間距離を大きくとった
り、止むを得ず過酷な温度条件で使用したり、その場合
に応じて種々の対策がとられる。 しかし、いずれにしてもコスト，スペース，寿命，性能
などを若干犠牲にすることになる。したがって、前述し
たように、電子部品を局所的に冷却する装置は、解決を
迫られている技術問題である。
置には、自然空冷，強制空冷などの装置があるが、いず
れにしてもその電子部品を用いた装置全体を空冷する装
置である。この従来の装置では、その電子部品を局所的
に冷却したい場合にはあまり有効ではない。 最近、電子装置の小型化の要請に基づいて電子部品は高
密度配置されることが多く、特に第５図に示したマイコ
ン応用装置用プリント配線板はその典型的な例である。
同図で、プリント配線板10に、消費電力が大きく発熱量
の大きい電子部品H1,H2,H3,……,Hi……,Hnが配置さ
れ、相互に熱的に影響しあっている。代表的に電子部品
Hiの熱放散の状況を矢印で示してある。 また、その場合、設計上の制約から、しばしば発熱量が
多く比較的温度の高くなる電子部品、例えばパワートラ
ンジスタと、高温度で性能が劣化したり破損したりする
おそれのある電子部品、例えばコンデンサや水晶振動子
とを近接して配置せざるを得なくなる。例えば第６図で
は、プリント配線板10上の発熱量の大きいパワートラン
ジスタ13の近傍に、水晶振動子11とコンデンサ12が設置
されている。なお、14はパワートランジスタ13に取り付
けられた放熱フィンで、その発熱を自然空冷させてい
る。 一般にこのような場合、発熱部品に放熱フィンを取り付
ける外、熱によって影響を受けやすい電子部品の周囲に
熱遮蔽部材を設けたり、電子部品間距離を大きくとった
り、止むを得ず過酷な温度条件で使用したり、その場合
に応じて種々の対策がとられる。 しかし、いずれにしてもコスト，スペース，寿命，性能
などを若干犠牲にすることになる。したがって、前述し
たように、電子部品を局所的に冷却する装置は、解決を
迫られている技術問題である。
この考案の目的は、従来技術がもつ以上の問題点を解消
し、高温において性能劣化を起こす電子部品を局所的に
冷却する装置、特に電子装置内に、発熱する電子部品と
高温で性能の劣化する電子部品とを近接して配置して
も、後者が前者の熱の影響を受けないような効果的な局
所冷却装置を提供することにある。
し、高温において性能劣化を起こす電子部品を局所的に
冷却する装置、特に電子装置内に、発熱する電子部品と
高温で性能の劣化する電子部品とを近接して配置して
も、後者が前者の熱の影響を受けないような効果的な局
所冷却装置を提供することにある。
上述の目的を達成するための本考案の要点は、発熱する
電子部品の高温を利用し、ゼーベック効果に基づいて電
流をつくり出す；この電流を利用し、ペルチエ効果に基
づいて、熱電機能部品の一方の接合部に吸熱を起こさ
せ、対象の電子部品を冷却させる−という考え方に基づ
いている。 すなわち、この考案の構成は、 ゼーベック効果に基づいて起電力を生じる熱電機能部品
Ｓの一方の接合部を発熱体に接触させて取り付けるとと
もに、熱電機能部品Ｓの他方の接合部を自然空冷させ、
熱電機能部品Ｓの各出力端子と、ペルチエ効果に基づき
流れた電流によって発熱，吸熱をそれぞれ生じる２つの
接合部をもつ熱電機能部品Ｐとを、導電線を介して接続
させ、この熱電機能部品Ｐの吸熱側（冷却側）接合部に
は冷却すべき電子部品を接触させて取り付け、かつ、熱
電機能部品Ｐの発熱側には放熱フィンを設ける−という
ものである。 したがって、この考案は、 発熱する電子部品の高温によって、ゼーベック効果に基
づき熱電機能部品Ｓに熱起電力が生じる；この熱起電力
による電流によって、ペルチエ効果に基づき、熱電機能
部品Ｐの接合部の一方に吸熱（冷却）が起こる；この吸
熱部に冷却すべき電子部品を接触設置してあれば、この
電子部品は冷却される−という作用を生じる。
電子部品の高温を利用し、ゼーベック効果に基づいて電
流をつくり出す；この電流を利用し、ペルチエ効果に基
づいて、熱電機能部品の一方の接合部に吸熱を起こさ
せ、対象の電子部品を冷却させる−という考え方に基づ
いている。 すなわち、この考案の構成は、 ゼーベック効果に基づいて起電力を生じる熱電機能部品
Ｓの一方の接合部を発熱体に接触させて取り付けるとと
もに、熱電機能部品Ｓの他方の接合部を自然空冷させ、
熱電機能部品Ｓの各出力端子と、ペルチエ効果に基づき
流れた電流によって発熱，吸熱をそれぞれ生じる２つの
接合部をもつ熱電機能部品Ｐとを、導電線を介して接続
させ、この熱電機能部品Ｐの吸熱側（冷却側）接合部に
は冷却すべき電子部品を接触させて取り付け、かつ、熱
電機能部品Ｐの発熱側には放熱フィンを設ける−という
ものである。 したがって、この考案は、 発熱する電子部品の高温によって、ゼーベック効果に基
づき熱電機能部品Ｓに熱起電力が生じる；この熱起電力
による電流によって、ペルチエ効果に基づき、熱電機能
部品Ｐの接合部の一方に吸熱（冷却）が起こる；この吸
熱部に冷却すべき電子部品を接触設置してあれば、この
電子部品は冷却される−という作用を生じる。
この考案の一実施例を、第１図を参照しながら説明す
る。この図は、電子部品で発生する熱を利用して電流を
取り出し、この電流によて、熱影響を受けやすい水晶振
動子，コンデンサを局所的に冷却する例を示している。 すなわち、発熱する電子部品H3,H4,H5の表面に、ゼーベ
ック効果に基づく熱電機能部品S3,S4,S5（詳細は後述す
る）の一方の側面を接面して取り付け、この熱電機能部
品S3,S4,S5の反対側の面に放熱フィンF3,F4,F5を取り付
けている。そして、これら熱電機能要素S3,S4,S5を導線
３を介して直列に接続し、これにペルチエ効果に基づく
熱電機能部品P1（詳細は後述する）を挿入して閉回路を
形成する。なお、熱電機能部品P2の吸熱側には水晶振動
子１を、同じく発熱側には放熱フィンF1をそれぞれ取り
付ける。 また、コンデンサ２についても同様に熱電機能部品P2,
放熱フィンF2を取り付け、その熱電機能部品P2は、図示
してない他の発熱する電子部品に前述したと同様に取り
付けられた熱電機能部品（ゼーベック効果に基づくも
の）と閉回路を形成している。10はこれら電子部品を実
装するプリント配線板である。 次に、この実施例の作用について述べるが、それに先立
って、熱電機能部品P1,……;Si,……について第２図〜
第４図を参照しながら説明する。 熱電機能部品（サーモ・モジュールともいう）とは、熱
電性能の大きいＮ形,P形半導体（熱電素子，サーモ・エ
レメント）を、導体片で交互に電気的に直列に接合し
て、第２図に示すような板状に配列したものである。そ
して、この端子間に導線を介して直流の電力を供給する
と、能動的に熱の輸送がおこなわれ、白抜きの矢印で示
したように吸熱（冷却）や発熱（加熱）が生じるので、
電子部品，電子機器その他の冷却や恒温化の手段として
用いられる。 一般に、この熱電機能部品には、ゼーベック効果に基づ
いて作用するものと、ペルチエ効果に基づいて作用する
ものとがあり、第２図に示したものは後者である。 第３図の原理図で示したものは、ゼーベック効果に基づ
いて作用するもので、A,B二つの異なった導体または半
導体が接合されていて、その接合部が異なった温度Th,T
c（Th＞Tc）に保たれると、回路に起電力Ｖが発生す
る。いわゆるゼーベック効果として知られる現象で、こ
の起電力は温接点と冷接点との温度差によってきまる。 第４図はペルチエ効果に基づいて作用するものの原理図
で、前記の第３図と同様の回路に起電力Ｅを加えて電流
を流すと、この電流の方向によって、接合部で吸熱（冷
却）または発熱（加熱）の現象が表れる。いわゆるペル
チエ効果で、熱の吸収，発生は電流および接合部の絶対
温度に比例する。 第２図に示した熱電機能部品を構成する、N,P形半導体
からなる熱電素子対は、第４図の原理図におけるA,Bに
相当する。したがって、第２図で示した同じ熱電機能部
品の一方の面を高温に、他方の面を低温にすると、第３
図の原理図のように起電力を生じ、電流を取り出すこと
ができる。 再び第１図に戻って、実施例の作用について説明する。
熱電機能部品S3の、発熱する電子部品H3と接触している
面（熱電素子の一方の接合部の集合）は高温に、逆に放
熱フィンF3と接触している側の面（熱電素子の他方の接
合部の集合）は前記の高温部より低温になる。したがっ
て、この高・低温度差に基づいてゼーベック効果による
起電力が生じる。以上に述べたことは、他の熱電機能部
品S4,S5についても同様である。 そこで、これら熱電機能部品S3,S4,S5に生じた各起電力
の和が得られるように、各電熱機能部品S3,S4,S5の端子
間を導線３で直列に接続する。このようにして得られた
和の起電力が熱電機能部品P1に加えられると、この熱電
機能部品P1の、水晶振動子１が接触している側が吸熱さ
れ、水晶振動子１を冷却する。また、他の側は発熱する
が、この熱は放熱フィンF1によって放熱される。 以上の説明では、冷却効果を高めるために、３個の発熱
する電子部品H3,H4,H5を直列接続して熱起電力を大きく
した例をあげた。もちろん、そのときの状況によって
は、発熱する電子部品と水晶振動子とを１対１に対応さ
せることもある。なおまた、コンデンサ２についても同
様の冷却手段を講じるが、図示は省略した。
る。この図は、電子部品で発生する熱を利用して電流を
取り出し、この電流によて、熱影響を受けやすい水晶振
動子，コンデンサを局所的に冷却する例を示している。 すなわち、発熱する電子部品H3,H4,H5の表面に、ゼーベ
ック効果に基づく熱電機能部品S3,S4,S5（詳細は後述す
る）の一方の側面を接面して取り付け、この熱電機能部
品S3,S4,S5の反対側の面に放熱フィンF3,F4,F5を取り付
けている。そして、これら熱電機能要素S3,S4,S5を導線
３を介して直列に接続し、これにペルチエ効果に基づく
熱電機能部品P1（詳細は後述する）を挿入して閉回路を
形成する。なお、熱電機能部品P2の吸熱側には水晶振動
子１を、同じく発熱側には放熱フィンF1をそれぞれ取り
付ける。 また、コンデンサ２についても同様に熱電機能部品P2,
放熱フィンF2を取り付け、その熱電機能部品P2は、図示
してない他の発熱する電子部品に前述したと同様に取り
付けられた熱電機能部品（ゼーベック効果に基づくも
の）と閉回路を形成している。10はこれら電子部品を実
装するプリント配線板である。 次に、この実施例の作用について述べるが、それに先立
って、熱電機能部品P1,……;Si,……について第２図〜
第４図を参照しながら説明する。 熱電機能部品（サーモ・モジュールともいう）とは、熱
電性能の大きいＮ形,P形半導体（熱電素子，サーモ・エ
レメント）を、導体片で交互に電気的に直列に接合し
て、第２図に示すような板状に配列したものである。そ
して、この端子間に導線を介して直流の電力を供給する
と、能動的に熱の輸送がおこなわれ、白抜きの矢印で示
したように吸熱（冷却）や発熱（加熱）が生じるので、
電子部品，電子機器その他の冷却や恒温化の手段として
用いられる。 一般に、この熱電機能部品には、ゼーベック効果に基づ
いて作用するものと、ペルチエ効果に基づいて作用する
ものとがあり、第２図に示したものは後者である。 第３図の原理図で示したものは、ゼーベック効果に基づ
いて作用するもので、A,B二つの異なった導体または半
導体が接合されていて、その接合部が異なった温度Th,T
c（Th＞Tc）に保たれると、回路に起電力Ｖが発生す
る。いわゆるゼーベック効果として知られる現象で、こ
の起電力は温接点と冷接点との温度差によってきまる。 第４図はペルチエ効果に基づいて作用するものの原理図
で、前記の第３図と同様の回路に起電力Ｅを加えて電流
を流すと、この電流の方向によって、接合部で吸熱（冷
却）または発熱（加熱）の現象が表れる。いわゆるペル
チエ効果で、熱の吸収，発生は電流および接合部の絶対
温度に比例する。 第２図に示した熱電機能部品を構成する、N,P形半導体
からなる熱電素子対は、第４図の原理図におけるA,Bに
相当する。したがって、第２図で示した同じ熱電機能部
品の一方の面を高温に、他方の面を低温にすると、第３
図の原理図のように起電力を生じ、電流を取り出すこと
ができる。 再び第１図に戻って、実施例の作用について説明する。
熱電機能部品S3の、発熱する電子部品H3と接触している
面（熱電素子の一方の接合部の集合）は高温に、逆に放
熱フィンF3と接触している側の面（熱電素子の他方の接
合部の集合）は前記の高温部より低温になる。したがっ
て、この高・低温度差に基づいてゼーベック効果による
起電力が生じる。以上に述べたことは、他の熱電機能部
品S4,S5についても同様である。 そこで、これら熱電機能部品S3,S4,S5に生じた各起電力
の和が得られるように、各電熱機能部品S3,S4,S5の端子
間を導線３で直列に接続する。このようにして得られた
和の起電力が熱電機能部品P1に加えられると、この熱電
機能部品P1の、水晶振動子１が接触している側が吸熱さ
れ、水晶振動子１を冷却する。また、他の側は発熱する
が、この熱は放熱フィンF1によって放熱される。 以上の説明では、冷却効果を高めるために、３個の発熱
する電子部品H3,H4,H5を直列接続して熱起電力を大きく
した例をあげた。もちろん、そのときの状況によって
は、発熱する電子部品と水晶振動子とを１対１に対応さ
せることもある。なおまた、コンデンサ２についても同
様の冷却手段を講じるが、図示は省略した。
この考案の構成は、ゼーベック効果に基づいて熱起電力
を生じる電機能部品Ｓの一方の接合部を発熱体に接触さ
せて取り付けるとともに、熱電機能部品Ｓの他方の接合
部を自然空冷させ、熱電機能部品Ｓの各出力端子と、ペ
ルチエ効果に基づき流れた電流によて発熱，吸熱をそれ
ぞれ生じる２つの接合部をもつ熱電機能部品Ｐとを、導
電線を介して接続させ、この熱電機能部品Ｐの吸熱側
（冷却側）接合部には冷却すべき電子部品を接触させて
取り付け、かつ、熱電機能部品Ｐの発熱側には放熱フィ
ンを設ける、というものである。その結果、この考案の
作用は、発熱する電子部品の高温によって、ゼーベック
効果に基づき熱電機能部品Ｓに熱起電力が生じる；この
熱起電力による電流によって、ペルチエ効果に基づき、
熱電機能部品Ｐの接合部の一方に吸熱（冷却）が起こ
る；この吸熱部に冷却すべき電子部品を接触設置してあ
れば、この電子部品は冷却される−というものである。 したがって、この考案によれば、従来のものに比べ次の
ようなすぐれた効果がある。 （１）同一電子装置内の発熱する電子部品に近接して配
置せざるを得ない。高温に弱い電子部品を局所的に冷却
することができるので、その特性劣化を防止することが
できるとともに、設計上の制約条件を緩和でき、それだ
け設計の自由度が増す。 （２）発熱する電子部品の熱を利用するので、その分だ
け高温を低下させることができ、電子装置内の温度分布
を均一化するとともに、温度の平均値を下げることがで
きる。このことは、電子装置内の他の電子部品，電子ユ
ニットに良い影響をおよぼすことになる。 （３）前項に関連して、望ましい状態が、発熱する電子
部品と冷却すべき電子部品とに同時に実現しうるととも
に、そのためのエネルギー供給は不要であるから、省エ
ネルギー，低コスト化につながる。
を生じる電機能部品Ｓの一方の接合部を発熱体に接触さ
せて取り付けるとともに、熱電機能部品Ｓの他方の接合
部を自然空冷させ、熱電機能部品Ｓの各出力端子と、ペ
ルチエ効果に基づき流れた電流によて発熱，吸熱をそれ
ぞれ生じる２つの接合部をもつ熱電機能部品Ｐとを、導
電線を介して接続させ、この熱電機能部品Ｐの吸熱側
（冷却側）接合部には冷却すべき電子部品を接触させて
取り付け、かつ、熱電機能部品Ｐの発熱側には放熱フィ
ンを設ける、というものである。その結果、この考案の
作用は、発熱する電子部品の高温によって、ゼーベック
効果に基づき熱電機能部品Ｓに熱起電力が生じる；この
熱起電力による電流によって、ペルチエ効果に基づき、
熱電機能部品Ｐの接合部の一方に吸熱（冷却）が起こ
る；この吸熱部に冷却すべき電子部品を接触設置してあ
れば、この電子部品は冷却される−というものである。 したがって、この考案によれば、従来のものに比べ次の
ようなすぐれた効果がある。 （１）同一電子装置内の発熱する電子部品に近接して配
置せざるを得ない。高温に弱い電子部品を局所的に冷却
することができるので、その特性劣化を防止することが
できるとともに、設計上の制約条件を緩和でき、それだ
け設計の自由度が増す。 （２）発熱する電子部品の熱を利用するので、その分だ
け高温を低下させることができ、電子装置内の温度分布
を均一化するとともに、温度の平均値を下げることがで
きる。このことは、電子装置内の他の電子部品，電子ユ
ニットに良い影響をおよぼすことになる。 （３）前項に関連して、望ましい状態が、発熱する電子
部品と冷却すべき電子部品とに同時に実現しうるととも
に、そのためのエネルギー供給は不要であるから、省エ
ネルギー，低コスト化につながる。
第１図はこの考案に係る一実施例の斜視図、 第２図は熱電機能部品の構成を示す説明図、 第３図はゼーベック効果の原理説明図、 第４図はペルチエ効果の原理説明図、 第５図は一従来例の斜視図、 第６図は別の従来例の斜視図である。 符号説明 S3,S4,S5:ゼーベック効果に基づいて機能する熱電機能
部品、P1,P2:ペルチエ効果に基づいて機能する熱電機能
部品、H3,H4,H5:発熱する電子部品、F1〜F5:放熱フィ
ン、1:水晶振動子、2:コンデンサ、3:導線。
部品、P1,P2:ペルチエ効果に基づいて機能する熱電機能
部品、H3,H4,H5:発熱する電子部品、F1〜F5:放熱フィ
ン、1:水晶振動子、2:コンデンサ、3:導線。
Claims (1)
- 【請求項１】一方の接合部が発熱体に取り付けられ、他
方の接合部に放熱フィンが取り付けられ、ゼーベック効
果に基づいて起電力を生じる第１の熱電機能部品と、 吸熱側接合部が冷却すべき電子部品に取り付けられ、発
熱側接合部に放熱フィンが取り付けられ、前記第１の熱
電機能部品の起電力が加えられてペルチエ効果に基づき
冷却を行う第２の熱電機能部品と、 を備えたことを特徴とする電子部品の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986135965U JPH0715140Y2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 電子部品の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986135965U JPH0715140Y2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 電子部品の冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6343449U JPS6343449U (ja) | 1988-03-23 |
| JPH0715140Y2 true JPH0715140Y2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=31038645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1986135965U Expired - Lifetime JPH0715140Y2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 電子部品の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0715140Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101065853B (zh) * | 2004-11-16 | 2010-12-29 | 株式会社明电舍 | 热能传递电路系统 |
| JP5271487B2 (ja) * | 2006-08-31 | 2013-08-21 | ダイキン工業株式会社 | 電力変換装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56114397A (en) * | 1980-02-14 | 1981-09-08 | Mitsubishi Electric Corp | Electronic device cooling system |
-
1986
- 1986-09-04 JP JP1986135965U patent/JPH0715140Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6343449U (ja) | 1988-03-23 |
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