JPH09307030A - 結露防止機能付冷却装置 - Google Patents

結露防止機能付冷却装置

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JPH09307030A
JPH09307030A JP12383696A JP12383696A JPH09307030A JP H09307030 A JPH09307030 A JP H09307030A JP 12383696 A JP12383696 A JP 12383696A JP 12383696 A JP12383696 A JP 12383696A JP H09307030 A JPH09307030 A JP H09307030A
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JP
Japan
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cooling device
temperature
cooling
humidity sensor
humidity
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JP12383696A
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English (en)
Inventor
Seiichi Iwata
征一 岩田
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Ricoh Seiki Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペルチェ効果を利用した冷却装置をCPU等
の上に配設し、該冷却装置にてCPU等を冷却する。 【解決手段】 電子機器2の上に冷却装置1を載せ、該
冷却装置1を駆動し、熱伝導により電子機器2を冷却す
るとともに、冷却装置1によって発生される熱を放熱板
3により大気中に放散するものである。温・湿度センサ
4により、冷却装置1の表面温度及び表面付近の湿度を
検出し、冷却装置1の表面に結露が生じないように制御
装置5にて冷却装置1の冷却素子を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CPU等の電子機
器における過熱を防止するための冷却装置に係り、特
に、過冷却によって結露が生じることを防止する機能を
有する結露防止機能付の冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】CPU等のIC搭載機器においては、過
熱による機能障害を防止するために、使用中、当該機器
を冷却することが行われている。一般的には、扇風機等
を内蔵し、電源ON時、該扇風機を駆動するようにして
いるが、扇風機の場合、風切り音が発生してうるさく、
また、消費電力が大きい等の問題があった。そのため、
最近では、ペルチェ効果を利用した冷却装置をCPU等
の上に配設し、該冷却装置にてCPU等を冷却すること
が行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ペルチェ効果
を利用して冷却する場合、ペルチェ効果素子に電流を流
し続けると、冷却が過度に進み、冷却装置の表面、或い
は、CPU等の電子機器の表面に結露が生じ、該結露に
よって、これら冷却装置や電子機器等を損傷するだけで
なく、結露によって熱伝導度が悪くなって、電子機器を
十分に冷却することができず、搭載したIC等を熱破壊
してしまう等の問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、発熱
機器に接して配設され、該発熱機器を熱伝導により冷却
する冷却装置であって、該冷却装置は、該冷却装置本体
の筐体外表面に、該筐体外表面近傍の周囲雰囲気温度及
び該筐体温度を検出する温・湿度センサを接触して有
し、該温・湿度センサの出力信号によって前記筐体の表
面が結露しないよう前記装置の冷却を制御することを特
徴としたものである。
【0005】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記温・湿度センサは、前記冷却装置の筐体外表面
の、前記発熱機器に近接した位置に配設されていること
を特徴としたものである。
【0006】請求項3の発明は、請求項1又は2に記載
の発明において、前記冷却装置は、ペルチェ効果を利用
した冷却手段を有することを特徴としたものである。
【0007】請求項4の発明は、請求項1乃至3のいず
れかに記載の発明において、温・湿度対応の飽和温・湿
度テーブルを具備し、該飽和温・湿度テーブルのテーブ
ル値を、前記温・湿度センサの出力信号と比較し、所定
値以下に近接した時に、前記冷却装置の冷却機能を停止
し、所定以上に離れた時に、前記冷却機能を停止させる
ようにしたことを特徴としたものである。
【0008】請求項5の発明は、請求項1乃至4のいず
れかに記載の発明において、前記温・湿度センサは、基
板に凹部又は貫通孔を有するとともに、該凹部又は貫通
孔を橋架する片持又は両持梁のブリッジを有し、該ブリ
ッジ上に温・湿度感知素子が形成されているマイクロブ
リッジセンサであることを特徴としたものである。
【0009】請求項6の発明は、発熱機器に接して配設
され、該発熱機器を熱伝導により冷却する冷却装置であ
って、該冷却装置は、ペルチェ効果を利用した冷却素子
を内蔵し、該ペルチェ効果冷却素子に、該冷却素子の温
度及び該冷却素子近傍の周囲雰囲気湿度を検出する温・
湿度センサを具備したことを特徴としたものである。
【0010】請求項7の発明は、請求項6の発明におい
て、前記温・湿度センサが、前記ペルチェ効果冷却素子
の冷却側導体に接して取り付けられていることを特徴と
したものである。
【0011】請求項8の発明は、請求項7の発明におい
て、前記温・湿度センサが、前記ペルチェ効果冷却素子
の発熱側導体に接して取り付けられていることを特徴と
したものである。
【0012】請求項9の発明は、請求項6に記載の発明
において、前記温・湿度センサが、前記ペルチェ効果冷
却素子の半導体素子に該半導体素子と一体的に形成され
ていることを特徴としたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明による冷却装置の
一使用形態を説明するための概略構成図で、図中、1は
ペルチェ効果を利用した冷却装置、2は該冷却装置1に
よって冷却されるCPU等のIC搭載電子機器、3は冷
却装置1によって発生される熱を放散するための放熱
板、4は冷却装置1に取り付けられた温・湿度センサ、
5は該温・湿度センサ4の出力信号に応じて冷却装置1
を制御する制御装置で、基本的には、電子機器2の上に
冷却装置1を載せ、該冷却装置1を駆動し、熱伝導によ
り電子機器2を冷却するとともに、冷却装置1によって
発生される熱を放熱板3により大気中に放散するもので
ある。
【0014】しかし、上述のごときペルチェ効果を利用
した冷却装置においては、ペルチェ効果素子に電流を流
し続けると、温度がどんどん下り、露点温度以下になる
と、冷却装置1や電子機器2の外周面に結露が生じ、こ
れら冷却装置や電子機器の表面を劣化させるだけでな
く、熱伝導度を低下させ、電子機器を十分に冷却できな
いことがある。
【0015】結露(飽和温・湿度)は、大気中の湿度
と、これら冷却装置や電子機器の表面温度によって決ま
り、図2に曲線Aにて示すような特性を有し、温・湿度
がこの飽和曲線Aより低くなると、結露が生じる。従っ
て、温・湿度センサ4は、冷却装置1の表面温度と、表
面近傍の湿度を検知し、制御装置5は、該冷却装置1の
表面の温度が、飽和温・湿度近傍まで低下した時に、例
えば、曲線Bにて示す温度まで低下した時に、該冷却装
置の冷却素子(例えば、ペルチェ効果素子)の電流を切
断し、冷却装置1に結露が生じないようにしている。ペ
ルチェ効果素子への電流を切断すると、電子機器2から
放射される熱によって温度が上がるが、通常、ICは1
20℃程度まで耐えることができるので、冷却装置1の
温度が、例えば、100℃に上昇した時に(曲線Cの温
度に達した時に)、再度、冷却装置1を駆動するように
すると、電子機器2内のIC等が破壊されるようなこと
はない。
【0016】図3は、本発明の実施に使用して好適な温
・湿度センサの一例を説明するための拡大断面図で、該
センサ4は、基板10に設けられた凹部(又は貫通孔)
11の上に片持梁式又は両持梁式に設けられた絶縁材
(SiO2)よりなるブリッグ12の上に抵抗パターン
(Pt)13等が配設され、該抵抗パターン13の抵抗
値より、温・湿度を検出するもので、具体的には、基板
10の厚さDは、0.4mm程度、センサ部の厚さS
は、3μm程度、センサ部の長さLは、100μm程度
であり、該センサ4を冷却装置等に伝熱性のよい接着剤
等で取り付けると、該冷却装置1の温度に正確に応答
し、また、厚さDが非常に薄いので、センサ部が冷却装
置1の表面近傍の湿度に正確に応答し、これによって、
冷却装置1の略表面の温・湿度により正確に対応した温
・湿度を検出することができる。
【0017】温・湿度センサ4の取り付け位置は、基本
的には、どこに取り付けてもよく、また、最も効果的に
は、最も冷却される位置に設ければよいが、図1に示す
ように、冷却装置1の外筐の側面に取り付けるようにす
ればよく、より好ましくは、電子機器2に最も接近した
位置に設ければ、より効果的に冷却することができ、更
には、図1に破線にて示すように、冷却装置1が電子機
器2の側部からはみ出るような時は、図1に4´にて示
すように、冷却装置1の下側に設けてもよい。
【0018】以上には、既存のペルチェ冷却装置2に、
既存の温・湿度センサ4を取り付ける場合の例について
説明したが、以下に説明するように、ペルチェ効果素子
に既存のセンサを直接取り付けるようにしても、或い
は、ペルチェ効果素子にセンサを一体的に形成するよう
にしてもよい。
【0019】図4は、本発明の実施に使用して好適なペ
ルチェ効果素子の動作原理を説明するための要部概略構
成図で、図中、20は冷却板、21は発熱板、22はP
型半導体(例えば、SiにBをドープ)、23はN型半
導体(例えば、SiにPをドープ)で、これらを図示の
ように連結してP型半導体からN型半導体へ向けて直流
電流を流すと、周知のように、冷却板20が冷却され、
発熱板21より放熱される。従って、冷却板20側を下
にして冷却装置1を構成し、図1に示したように、被冷
却電子機器2の上に載置し、前述のように、N型半導体
からP型半導体へ向けて電流を流すと、ペルチェ効果素
子が冷却され、下部の電子機器2を冷却する。しかし、
前述のように、電流を流し続けると、過冷却となり、結
露が生じる。
【0020】図4において、31,32は既存のセンサ
で、31はP(又はN)型半導体がBi2Te3(P型:
Bi2Te3にSbをドープ,N型:Bi2Te3にSeを
ドープ)からなる場合の例で、この場合には、図4に3
1にて示すように、半導体の側面に貼りつける。32
は、冷却板21に既存のセンサを直接取り付けた場合の
例を示すが、放熱板21側にも取り付け可能で、放熱板
側に取り付けると、半導体が破壊される温度(例えば、
120℃)まで上昇しないようにペルチェ効果素子を制
御することも可能となる。
【0021】図4において、33はセンサを半導体に一
体的に形成した場合の例を示し、この場合は、例えば、
図5に拡大して示すように、半導体23(又は22)に
凹部23aを形成し、この凹部23a上に、絶縁層(S
iO2)12を形成し、その上に抵抗層(プラチナ、
4)13を形成し、その上に絶縁層(SiO2)14を
形成する等して、半導体にセンサを直接作り込むように
してもよい。
【0022】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明による
と、非常に薄く、冷却表面に限りなく近接した周囲分囲
気の湿度及び該冷却表面の温度をより正確に検出するこ
とが可能となり、これによって、表面が結露する前に、
冷却を停止することが可能となり、結露によって電子機
器等の破損を防止することができるばかりでなく、結露
による熱伝導の不足(放熱不足)から生じる電子機器の
破損をも効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による結露防止機能付冷却装置の一実
施例を示す要部構成図である。
【図2】 飽和温・湿度特性を示す図である。
【図3】 本発明の実施に用される温・湿度センサの一
例を示す拡大断面図である。
【図4】 本発明の実施に使用されるペルチェ効果素子
と温・湿度センサとの関係を説明するための図である。
【図5】 図4に示した33部の拡大詳細図である。
【符号の説明】
1…冷却装置、2…CPU、3…放熱板、4…温・湿度
センサ、5…制御装置、10…基板、11…凹部、12
…絶縁層、13…抵抗層、14…絶縁層、20…冷却
板、21…放熱板、22…P型半導体、23…N型半導
体、31,32,33…温・湿度センサ。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発熱機器に接して配設され、該発熱機器
    を熱伝導により冷却する冷却装置であって、該冷却装置
    は、該冷却装置本体の筐体外表面に、該筐体外表面近傍
    の周囲雰囲気温度及び該筐体温度を検出する温・湿度セ
    ンサを接触して有し、該温・湿度センサの出力信号によ
    って前記筐体の表面が結露しないよう前記冷却装置の冷
    却を制御することを特徴とする結露防止機能付冷却装
    置。
  2. 【請求項2】 前記温・湿度センサは、前記冷却装置の
    筐体外表面の、前記発熱機器に近接した位置に配設され
    ていることを特徴とする請求項1に記載の結露防止機能
    付冷却装置。
  3. 【請求項3】 前記冷却装置は、ペルチェ効果を利用し
    た冷却手段を有することを特徴とする請求項1又は2に
    記載の結露防止機能付冷却装置。
  4. 【請求項4】 温・湿度対応の飽和温・湿度テーブルを
    具備し、該飽和温・湿度テーブルのテーブル値を、前記
    温・湿度センサの出力信号と比較し、所定値以下に近接
    した時に、前記冷却装置の冷却機能を停止し、所定以上
    に離れた時に、前記冷却機能を停止させるようにしたこ
    とを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の結露
    防止機能付冷却装置。
  5. 【請求項5】 前記温・湿センサは、基板に凹部又は貫
    通孔を有するとともに、該凹部又は貫通孔を橋架する片
    持又は両持梁のブリッジを有し、該ブリッジ上に温・湿
    度感知素子が形成されているマイクロブリッジセンサで
    あることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載
    の結露防止機能付冷却装置。
  6. 【請求項6】 発熱機器に接して配設され、該発熱機器
    を熱伝導により冷却する冷却装置であって、該冷却装置
    は、ペルチェ効果を利用した冷却素子を内蔵し、該ペル
    チェ効果冷却素子に、該冷却素子の温度及び該冷却素子
    近傍の周囲雰囲気湿度を検出する温・湿度センサを具備
    したことを特徴とする結露防止機能付冷却装置。
  7. 【請求項7】 前記温・湿度センサが、前記ペルチェ効
    果冷却素子の冷却側導体に接して取り付けられているこ
    とを特徴とする請求項6に記載の結露防止機能付冷却装
    置。
  8. 【請求項8】 前記温・湿度センサが、前記ペルチェ効
    果冷却素子の発熱側導体に接して取り付けられているこ
    とを特徴とする請求項7に記載の結露防止機能付冷却装
    置。
  9. 【請求項9】 前記温・湿度センサが、前記ペルチェ効
    果冷却素子の半導体素子に該半導体素子と一体的に形成
    されていることを特徴とする請求項6に記載の結露防止
    機能付冷却装置。
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Cited By (6)

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