JPH08261593A - ペルチェ素子による水及び溶液の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異なった半導体間に直流電圧を加えると、片
側に冷部、反対側に熱部を生じ、電流の流れを逆にする
と、冷部と熱部が逆になり、エアー溜りを生じず、音が
静かで、素子の破損を防止することができる、いわゆる
ペルチェ素子による水及び溶液の冷却装置を提供する。 【構成】 上から順に、流入口１と流出口２を有した熱
交換器３の流出入水路４が水平に保たれるよう横型に配
し、熱交換器３の下部にペルチェ素子５を接合して横型
に配し、ペルチェ素子５の下部に放熱板６を下向きに接
合して横型に配し、放熱板６の下方に冷却ファン７が上
向きになるよう横型に配し、以上の構成物を熱交換器３
部分を支持してスプリング１６やゴム１７等の弾性材を
介してケース９内部の空中に支持するとともに、放熱板
６の下方に冷却ファン７を上向きになるよう横型に配し
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、異なった半導体間に直
流電圧を加えると、片側に冷部、反対側に熱部を生じ、
電流の流れを逆にすると、冷部と熱部が逆になり、エア
ー溜りを生じず、音が静かで、素子の破損を防止するこ
とができる、いわゆるペルチェ素子による水及び溶液の
冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のペルチェ冷却装置は、たとえば、
図５（Ａ）に示すように、単純な箱型のケース２９の内
部に、横から順に、流出入水路２４が垂直方向の縦型に
配された熱交換器２３と、縦型のペルチェ素子２５と、
横向き縦型の放熱板２６が接合した状態で、直接設置さ
れ、ケース２９の反対側に冷却ファン２７を内設し、単
なる穴である吸気口２０を側面に、単なる穴である排気
口２８を上面に有していた。

【０００３】従来のペルチェ冷却装置は、たとえば、図
５（Ｂ）に示すように、単純な箱型ケース２９の内部
に、下から順に、流出入水路２４が垂直方向の縦型に配
された熱交換器２３と、ペルチェ素子２５と、上向きの
放熱板２６が接合した状態で、直接設置され、ケース２
９の反対側に冷却ファン２７を内設し、単なる穴である
吸気口２０を側面に、単なる穴である排気口２８を上面
に有していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のペルチェ冷却装
置は、流入口２１と流出口２２を有した熱交換器２３の
流出入水路２４が垂直方向の縦型に配されていることに
より、水路上部にエアー溜り４０ができやすい。エアー
溜り４０には汚泥が付着し、通過水量は低下し、空気が
水路を閉塞する、いわゆるエアーロック現象が起こる。
従来のペルチェ冷却装置は、このエアー溜り４０を防止
するために、通過水量を増加させて内部水圧を高め、空
気が溜らないようにしていた。従って、熱交換効率は非
常に低いものであった。

【０００５】水及び溶液を冷却するペルチェ素子２５が
熱交換器２３の側面や上面に配されているため、放熱板
２６もペルチェ素子２５の側面や上面に配されることに
なり、放熱板２６で温められた空気が上昇することと、
冷却ファン２７が放熱板２６の横位置に配されているこ
とにより、冷却ファン２７で送風した風が放熱板２６全
体に均一に回らず、放熱にムラが生じ、冷却効率の悪い
ものであった。

【０００６】従来のペルチェ冷却装置は、冷却ファン２
７から発生する大きな音のため、騒音源となっていた。
騒音原因の一つは、吸気口３０や排気口２８が単なる穴
であり、音が外部にストレートに漏れること。一つは、
冷却ファン２７の配置がケース２９内部で放熱板２６の
横位置に配されているため、冷却ファン２７から発した
音のほとんどが、何かに衝突吸収反射されることなく、
吸気口２０や排気口２８の穴からストレートに漏れるこ
と。一つは、冷却ファン２７が配されている場合の吸気
口から、非常に大きな音が外部に向かって発せられてい
ること。

【０００７】従来のペルチェ冷却装置は、熱交換器２３
とペルチェ素子２５と放熱板２６が接合した状態で直接
ケース２９の内面に固定設置されているため、熱交換器
２３や放熱板２６に加わる力は、サントイッチ状態のペ
ルチェ素子２９に直接吸収される。半導体であるペルチ
ェ素子２５は加圧や衝撃により破損してしまいやすい。
これまでも、輸送間の衝撃、落下、積み上げ等の荷重に
よるペルチェ素子２５の破損が、ペルチェ冷却装置の故
障原因の多くを占めている。また、ケース２９内面の横
位置には冷却ファン２７が内設されているため、冷却フ
ァン２７がケース２９を通じてペルチェ素子２５に振勅
を与え、これがペルチェ素子２５の寿命を大きく短縮し
ていた。

【０００８】本発明は、上記した問題点を解決したペル
チェ素子による水及び溶液の冷却装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上から順
に、流入口と流出口を有した熱交換器の流出入水路が水
平に保たれるよう横型に配し、熱交換器の下部にペルチ
ェ素子を接合して横型に配し、ペルチェ素子の下部に放
熱板を下向きに接合して横型に配し、放熱板の下方に冷
却ファンが上向きになるよう横型に配したことを特徴と
するペルチェ素子による水及び溶液の冷却装置に関する
ものである。

【００１０】この発明は、上から順に、流入口と流出口
を有した熱交換器の流出入水路が水平に保たれるよう横
型に配し、熱交換器の下部にペルチェ素子を接合して横
型に配し、ペルチェ素子の下部に放熱板を下向きに接合
して横型に配し、以上の構成物を側面に障音型排気口を
有するケース内部の空中に支持し、放熱板の下方に冷却
ファンが上向きになるようケース内部の底面に横型に配
し、脚等で支持されたケースの底面に吸気口を有したこ
とを特徴とするペルチェ素子による水及び溶液の冷却装
置に関するものである。

【００１１】この発明は、上から順に、流入口と流出口
を有した熱交換器の流出入水路が水平に保たれるよう横
型に配し、熱交換器の下部にペルチェ素子を接合して横
型に配し、ペルチェ素子の下部に放熱板を下向きに接合
して横型に配し、以上の構成物を側面に障音型排気口を
有するケースの上室部空中に支持し、放熱板に送風する
ための冷却ファンを上向きにしてケースを上室部と下室
部に仕切る中間壁の通気口に配し、側面に障音型吸気口
を有する下室部の底面を音響反射面としたことを特徴と
するペルチェ素子による水及び溶液の冷却装置に関する
ものである。

【００１２】この発明は、上から順に、流入口と流出口
を有した熱交換器の流出入水路が水平に保たれるよう横
型に配し、熱交換器の下部にペルチェ素子を接合して横
型に配し、ペルチェ素子の下部に放熱板を下向きに接合
して横型に配し、以上の構成物を熱交換器部分を支持し
てスプリングやゴム等の弾性材を介してケース内部の空
中に支持するとともに、放熱板の下方に冷却ファンを上
向きになるよう横型に配したことを特徴とするペルチェ
素子による水及び溶液の冷却装置に関するものである。

【００１３】

【作用】上記のように構成されたペルチェ冷却装置によ
れば、流入口１と流出口２を有した熱交換器３の流出入
水路４が水平に保たれるよう横型に配されているので、
水路にエアー溜りができず、汚泥も付着しないため、通
過水量はベストのまま低下せず、エアーロック現象も起
こらない。エアー溜りを防止するために、通過水量を増
加させて内部水圧を高める必要がないため、熱交換効率
を１００％に保つことができる。

【００１４】また、水及び溶液を冷却するペルチェ素子
５を熱交換器３の下部に接合して横型に配しているた
め、放熱板６もペルチェ素子５の下部に下向きに接合し
て配されることになり、横型に配した上向きの冷却ファ
ン７で放熱板６の下から送風した風は放熱板６全体に均
一に回って放熱にムラがなく、冷却効率が非常に高い。

【００１５】また、冷却ファン７が熱交換器３と接合し
ているペルチェ素子５が接合された放熱板６の下方に上
向きになるよう横型に配されているため、冷却ファン７
から発した音の大部分は、下向きの放熱板６に衝突緩衝
して減音し乱反射されて屈折遅延波となり、冷却ファン
７からの直接波との間に干渉現象が起こって減音領域を
生じ、ケース９外部の空間には減退した音のみが漏れる
ため騒音を起さない。

【００１６】上記のように構成されたペルチェ冷却装置
によれば、側面に障音型排気口８を有しているので、音
源たる冷却ファン７から発した音は、側面の排気口８で
減退されてからケース９外部の空間に漏れるため騒音を
起さない。

【００１７】また、冷却ファン７が上向きになるよう横
型に配したケース９は、脚等で支持され、底面１５に吸
気口１０を有していて、空気は、ケース９外部→ケース
９底面１５と床等の間→吸気口１０と度々流れの方向を
変更するため、大きな障音効果がある。そのうえ、冷却
ファン７から発した下向きの音の大部分は、吸気口１０
を通じて床等に衝突吸収反射され、音源たる冷却ファン
７に戻るため、干渉現象を起して音は減退する。従っ
て、吸気口１０からケース９外部に漏れる音は非常に小
さくなり、騒音を起さない。

【００１８】上記のように構成されたペルチェ冷却装置
によれば、側面に障音型排気口８を有するケース９上室
部１１の空中に、熱交換器３とペルチェ素子５と放熱板
６が接合して一体となっている構成物が支持され、ケー
ス９を上下に仕切る中間壁１３の通気口１４に放熱板６
に送風するための冷却ファン７が上向きに配され、側面
に障音型吸気口１５を有する下室部１２の底面を音響反
射面としたことにより、冷却ファン７から発した音が下
室部１２の底面に反射して音源たる冷却ファン７に戻る
ため、干渉現象を起して音は減退される。また、側面に
障音型吸気口１５を有しているので、音は側面の吸気口
１４で減退され、ケース９外部の空間には小さな音しか
漏れない。従って、吸気口１４からケース９外部に漏れ
る音は非常に小さく、騒音を起さない。

【００１９】上記のように構成されたペルチェ冷却装置
によれば、横型の熱交換器３とペルチェ素子５と放熱板
６を上から順に接合して一体となっている構成物を、熱
交換器３部分を支持してスプリング１６やゴム１７等の
弾性材を介してケース９内部の空中に支持するととも
に、放熱板６の下方に冷却ファン７を上向きになるよう
横型に配しているため、ペルチェ素子５に熱交換器３の
荷重が加わらず、熱交換器３と放熱板６の間で押し潰さ
れることもなく、輸送や落下による衝撃もスプリング１
６やゴム１７等の弾性材て吸収されて伝わらず、ペルチ
ェ素子５の破損を防止することができる。

【００２０】また、冷却ファン７の振動が、スプリング
１６やゴム１７等の弾性材で吸収され、ペルチェ素子５
まで伝わらないため、ペルチェ素子５の寿命が大きく延
長される。

【００２１】本発明においては、ペルチェ素子５、放熱
板６、冷却ファン７、弾性体１６・１７等は、求められ
る性能に応じて、複数個を並用することも可能である。

【００２２】なお、本発明は、必要に応じて電流を切換
えることにより、ヒーター効果を発揮することも、当然
可能である。

【００２３】なお、図中の矢印は空気の流れをあらわ
し、波線は音の伝播をあらわす。

【００２４】

【実施例】添付図面に基づいて本発明の実施例を説明す
るが、下記実施例にのみ限定されるべきものでないこと
は云うまでもない。

【００２５】図１は、吸気口１０、冷却ファン７、放熱
板６、ペルチェ素子５、スプリング１６を２個づつ用い
た実施例である。図中９は、底面１５に２つの吸気口１
０を有し、側面に障音型排気口８を有し、底面１５に４
つの脚１８を有したケースである。本実施例の障音型排
気口８は、斜行ブラインド型である。ケース９の底面１
５に２本の支柱１９を立設し、２本の支柱１９上端に弾
性体として２個のスプリング１６を配し、２個のスプリ
ング１６上端に２本の支持バー２０を配している。２本
の支持バー２０の下部に、流入口１と流出口２を有した
熱交換器３が、流出入水路４が水平に保たれるよう横型
に配されている。熱交換器３の下部に、２個のペルチェ
素子５を並設し接合して横型に配する。２個のペルチェ
素子５の下部に、２個の放熱板６を並設し下向きに接合
して横型に配している。２個の放熱板６の下方、ケース
９の内部底面１５に、２個の冷却ファン７が上向きにな
るよう横型に配されている。なお、図示しないが、ケー
ス９には電装部も内設されている。

【００２６】図２は、吸気口１０、冷却ファン７、放熱
板６、ペルチェ素子５、ゴム１７を２個づつ用いた実施
例である。図中９は、底面１５に２つの吸気口１０を有
し、側面に障音型排気口８を有し、底面１５に４つの脚
１８を有したケースである。本実施例の障音型排気口８
は、斜行ブライント型である。ケース９の底面１５に２
本の支柱１９を立設し、２本の支柱１９上端に弾性体と
して２個のゴム１７を配し、２個のゴム１７上端に２本
の支持バー２０を配している。２本の支持バー２０の下
部に、流入口１と流出口２を有した熱交換器３が、流出
入水路４が水平に保たれるよう横型に配されている。熱
交換器３の下部に、２個のペルチェ素子５を並設し接合
して横型に配する。２個のペルチェ素子５の下部に、２
個の放熱板６を並設し下向きに接合して横型に配してい
る。２個の放熱板６の下方、ケース９の内部底面１５
に、２個の冷却ファン７が上向きになるよう横型に配さ
れている。なお、図示しないが、ケース９には電装部も
内設されている。

【００２７】図３は、吸気口１０、冷却ファン７、放熱
板６、ペルチェ素子５、スプリング１６を２個づつ用い
た実施例である。図中９は、通気口１４が２つ形成され
た中間壁１３を有し、中間壁１３で上室部１１と下室部
１２に仕切られ、上室部１１の側面に障音型排気口８を
有し、下室部１２の側面に障音型吸気口１５を有し、下
室部１２の底面が音響反射面を形成し、底面に４つの脚
１８を有したケースである。本実施例の障音型排気口８
と障音型吸気口１５は、斜行ブラインド型である。中間
壁１３に２本の支柱１９を立設し、２本の支柱１９上端
に弾性体として２個のスプリング１６を配し、２個のス
プリング１６上端に２本の支持バー２０を配している。
２本の支持バー２０の下部に、流入口１と流出口２を有
した熱交換器３が、流出入水路４が水平に保たれるよう
横型に配されている。熱交換器３の下部に、２個のペル
チェ素子５を並設し接合して横型に配する。２個のペル
チェ素子５の下部に、２個の放熱板６を並設し下向きに
接合して横型に配している。２個の放熱板６の下方、中
間壁の２つの通気口１４に、２個の冷却ファン７が上向
きになるよう横型に配されている。なお、図示しない
が、ケース９には電装部も内設されている。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した本発明に係るによれば、次
の如き効果を奏することができる。

【００２９】流入口と流出口を有した熱交換器の流出入
水路が水平に保たれるよう横型に配されているので、水
路にエアー溜りができず、汚泥も付着しないため、通過
水量はベストのまま低下せず、エアーロック現象も起こ
らない。エアー溜りを防止するために、通過水量を増加
させて内部水圧を高める必要がないため、熱交換効率を
１００％に保つことができる。

【００３０】また、水及び溶液を冷却するペルチェ素子
を熱交換器の下部に接合して横型に配しているため、放
熱板もペルチェ素子の下部に下向きに接合して配される
ことになり、横型に配した上向きの冷却ファンで放熱板
の下から送風した風は放熱板全体に均一に回って放熱に
ムラがなく、冷却効率が非常に高い。

【００３１】また、冷却ファンが熱交換器と接合してい
るペルチェ素子が接合された放熱板の下方に上向きにな
るよう横型に配されているため、冷却ファンから発した
音の大部分は、下向きの放熱板に衝突緩衝して減音し乱
反射されて屈折遅延波となり、冷却ファンからの直接波
との間に干渉現象が起こって減音領域を生じ、ケース外
部の空間には減退した音のみが漏れるため騒音を起さな
い。

【００３２】側面に障音型排気口を有しているので、音
源たる冷却ファンから発せられた音は、側面の排気口で
減退されてからケース外部の空間に漏れるため騒音を起
さない。

【００３３】また、冷却ファンが上向きになるよう横型
に配したケースは、脚等で支持され、底面１５に吸気口
を有していて、空気は、ケース外部→ケース底面１５と
床等の間→吸気口と度々流れの方向を変更するため、大
きな障音効果がある。そのうえ、冷却ファンから発した
下向きの音の大部分は、吸気口を通じて床等に衝突吸収
反射され、音源たる冷却ファンに戻るため、干渉現象を
起して音は減退する。従って、吸気口からケース外部に
漏れる音は小さくなり、騒音を起さない。

【００３４】側面に障音型排気口を有するケース上室部
の空中に、熱交換器とペルチェ素子と放熱板が接合して
一体となっている構成物が支持され、ケースを上下に仕
切る中間壁の通気口に放熱板に送風するための冷却ファ
ンが上向きに配され、側面に障音型吸気口を有する下室
部の底面を音響反射面としたことにより、冷却ファンか
ら発した音が下室部の底面に反射して音源たる冷却ファ
ンに戻るため、干渉現象を起して音は減退される。ま
た、側面に障音型吸気口を有しているので、音は側面の
吸気口で減退され、ケース外部の空間には小さな音しか
漏れない。従って、吸気口からケース外部に漏れる音は
非常に小さく、騒音を起さない。

【００３５】冷却ファンが上向きに底面に内設されたケ
ース内部に、横型の熱交換器とペルチェ素子と放熱板が
上から順に接合して一体となっている構成物を、熱交換
器部分を支持してスプリングやゴム等の弾性材を介して
ケース内部の空中に支持するとともに、放熱伴野下方に
冷却ファンを上向きになるよう横型に配しているため、
ペルチェ素子に熱交換器の荷重が加わらず、熱交換器と
放熱板の間で押し潰されることもなく、輸送や落下によ
る衝撃もスプリングやゴム等の弾性材で吸収されて伝わ
らず、ペルチェ素子の破損を防止することができる。

【００３６】また、冷却ファンの振動が、スプリングや
ゴム等の弾性材で吸収され、ペルチェ素子まで伝わらな
いため、ペルチェ素子の寿命を大きく延長することがで
きる。

【００３７】本発明においては、ペルチェ素子、放熱
板、冷却ファン、弾性体等は、求められる性能に応じ
て、複数個を並用することも可能である。

【００３８】なお、本発明は、必要に応じて電流を切換
えることにより、ヒーター効果を発揮することも、当然
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例をあらわし、（Ａ）は正面
断面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）は底面図である。

【図２】本発明に係る他の実施例をあらわす正面断面図
である。

【図３】本発明に係る他の実施例をあらわす正面断面図
である。

【図４】本発明に係る実施例の説明図である。

【図５】従来のペルチェ冷却装置の説明図である。

【符号の説明】

１ 流入口 ２ 流出口 ３ 熱交換器 ４ 流出入水路 ５ ペルチェ素子 ６ 放熱板 ７ 冷却ファン ８ 障音型排気口 ９ ケース １０ 吸気口 １１ 上室部 １２ 下室部 １３ 中間壁 １４ 通気口 １５ 障音型吸気口 １６ スプリング １７ ゴム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上から順に、流入口（１）と流出口
   （２）を有した熱交換器（３）の流出入水路（４）が水
   平に保たれるよう横型に配し、熱交換器（３）の下部に
   ペルチェ素子（５）を接合して横型に配し、ペルチェ素
   子（５）の下部に放熱板（６）を下向きに接合して横型
   に配し、放熱板（６）の下方に冷却ファン（７）が上向
   きになるよう横型に配したことを特徴とするペルチェ素
   子による水及び溶液の冷却装置。
2. 【請求項２】 上から順に、流入口（１）と流出口
   （２）を有した熱交換器（３）の流出入水路（４）が水
   平に保たれるよう横型に配し、熱交換器（３）の下部に
   ペルチェ素子（５）を接合して横型に配し、ペルチェ素
   子（５）の下部に放熱板（６）を下向きに接合して横型
   に配し、以上の構成物を側面に障音型排気口（８）を有
   するケース（９）内部の空中に支持し、放熱板（６）の
   下方に冷却ファン（７）が上向きになるようケース
   （９）内部の底面に横型に配し、脚等で支持されたケー
   ス（９）の底面に吸気口（１０）を有したことを特徴と
   するペルチェ素子による水及び溶液の冷却装置。
3. 【請求項３】 上から順に、流入口（１）と流出口
   （２）を有した熱交換器（３）の流出入水路（４）が水
   平に保たれるよう横型に配し、熱交換器（３）の下部に
   ペルチェ素子（５）を接合して横型に配し、ペルチェ素
   子（５）の下部に放熱板（６）を下向きに接合して横型
   に配し、以上の構成物を側面に障音型排気口（８）を有
   するケース（９）の上室部（１１）空中に支持し、放熱
   板（６）に送風するための冷却ファン（７）を上向きに
   してケース（９）を上室部（１１）と下室部（１２）に
   仕切る中間壁（１３）の通気口（１４）に配し、側面に
   障音型吸気口（１５）を有する下室部（１２）の底面を
   音響反射面としたことを特徴とするペルチェ素子による
   水及び溶液の冷却装置。
4. 【請求項４】 上から順に、流入口（１）と流出口
   （２）を有した熱交換器（３）の流出入水路（４）が水
   平に保たれるよう横型に配し、熱交換器（３）の下部に
   ペルチェ素子（５）を接合して横型に配し、ペルチェ素
   子（５）の下部に放熱板（６）を下向きに接合して横型
   に配し、以上の構成物を熱交換器（３）部分を支持して
   スプリング（１６）やゴム（１７）等の弾性材を介して
   ケース（９）内部の空中に支持するとともに、放熱板
   （６）の下方に冷却ファン（７）を上向きになるよう横
   型に配したことを特徴とするペルチェ素子による水及び
   溶液の冷却装置。