JPH11159907A - 電子加熱冷却装置 - Google Patents

電子加熱冷却装置

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JPH11159907A
JPH11159907A JP9323491A JP32349197A JPH11159907A JP H11159907 A JPH11159907 A JP H11159907A JP 9323491 A JP9323491 A JP 9323491A JP 32349197 A JP32349197 A JP 32349197A JP H11159907 A JPH11159907 A JP H11159907A
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JP
Japan
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powder
thermoelectric module
composite
thermoelectric
resin
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Pending
Application number
JP9323491A
Other languages
English (en)
Inventor
Narimasa Iwamoto
成正 岩本
Nobuteru Maekawa
展輝 前川
Michimasa Tsuzaki
通正 津崎
Hiroaki Okada
浩明 岡田
Yuri Sakai
優里 坂井
Teruaki Komatsu
照明 小松
Shinya Murase
慎也 村瀬
Hiroyuki Inoue
宏之 井上
Masayuki Sagawa
昌幸 佐川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP9323491A priority Critical patent/JPH11159907A/ja
Publication of JPH11159907A publication Critical patent/JPH11159907A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/02Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/023Mounting details thereof

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱冷却効率を十分に高くする。 【解決手段】 熱伝導的に並設された熱電半導体1aのP
型素子及びN型素子が交互に直列接続されてなる熱電モ
ジュール1 と、熱伝半導体1aにおける電流方向から熱電
モジュールを挟持する第1及び第2の熱交換器2,3 と、
樹脂4a及び粉体4bが混合されてなり第1及び第2の熱交
換器2,3 と熱電モジュール1 との間に充填された複合体
4 と、を備えた電子加熱冷却装置において、粉体4bは、
最大粒径が20μm以下であるとともに、複合体4 に対
して30重量%以上95重量%以下となるよう樹脂4aと
混合された構成にしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電半導体を冷熱
源とした電子加熱冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の電子加熱冷却装置とし
て、図2に示すものが存在する。このものは、熱伝導的
に並設された熱電半導体A1のP型素子及びN型素子が交
互に直列接続されてなる熱電モジュールA と、熱伝半導
体A1における電流方向から熱電モジュールA を挟持する
第1及び第2の熱交換器B,C と、樹脂D1及び粉体D2が混
合されてなり第1及び第2の熱交換器B,C と熱電モジュ
ールA との間に充填された複合体D と、を備えている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の電子加
熱冷却装置にあっては、樹脂D1及び粉体D2が混合されて
なる複合体D は、樹脂D1単体よりも熱伝導性が高いもの
となっているから、加熱冷却効率を高くすることができ
る。
【0004】しかしながら、粉体D2の最大粒径が特に管
理されているわけではないから、極めて大きな粉体D2
含有することもあり、そうなると、熱電モジュールA と
第1又は第2の熱交換器B,C との間の界面、すなわち、
複合体D の厚みが厚くなってしまい、複合体D を介した
第1及び第2の熱交換器B,C と熱電モジュールA との間
の熱伝導性が低くなってしまい、加熱冷却効率を十分に
高くすることができなくなる。
【0005】また、複合体D 中の粉体D2の含有率が特に
管理されているわけではないから、複合体D 中の粉体D2
の含有率が極めて小さいときがあり、そうなると、複合
体Dの熱伝導性の増加を期待できず、加熱冷却効率を十
分に高くすることができなくなる。
【0006】逆に、複合体D 中の粉体D2の含有率が極め
て大きくなると、複合体D の粘度が高くなってしまい、
第1及び第2の熱交換器B,C と熱電モジュールA との間
に充填されなくなってしまう。
【0007】本発明は、上記の点に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、加熱冷却効率を十分に
高くすることができる電子加熱冷却装置を提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項1記載の発明は、熱伝導的に並設された
熱電半導体のP型素子及びN型素子が交互に直列接続さ
れてなる熱電モジュールと、熱伝半導体における電流方
向から熱電モジュールを挟持する第1及び第2の熱交換
器と、樹脂及び粉体が混合されてなり第1及び第2の熱
交換器と熱電モジュールとの間に充填された複合体と、
を備えた電子加熱冷却装置において、前記粉体は、最大
粒径が20μm以下であるとともに、前記複合体に対し
て30重量%以上95重量%以下となるよう前記樹脂と
混合された構成にしている。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記粉体は、酸化アルミニウム製である構
成にしている。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記粉体は、アルミニウム製である構成に
している。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図1に基づ
いて以下に説明する。この電子加熱冷却装置は、熱電モ
ジュール1 、第1の熱交換器2 、第2の熱交換器3 、複
合体4 を備えて構成されている。
【0012】熱電モジュール1 は、熱伝導的に並設され
た熱電半導体1aのP型素子及びN型素子が、酸化アルミ
ニウム製の絶縁基板1bに形成された回路(図示せず)を
介して交互に直列接続されてなるものである。詳しく
は、熱電半導体1aのP型素子及びN型素子は、絶縁基板
1bとの接続面となっている両端面が、電流方向によっ
て、発熱面1c及び吸熱面1dとなり、発熱面1cとなる端面
同士が同一平面上に位置するとともに、吸熱面1dとなる
端面同士が同一平面上に位置することによって、熱伝導
的に並設されている。なお、絶縁基板1bは、酸化アルミ
ニウム製に限るものではなく、絶縁コートした金属基板
でもよい。
【0013】第1の熱交換器2 は、アルミニウム等の金
属材料製であって、基台2a及びその基台2aの一方面から
立設されたフィン2bからなる。この第1の熱交換器2
は、その基台2aの他方面が、熱電モジュール1 の発熱面
1cに接続された絶縁基板1bに接合されることによって、
絶縁基板1bを介して発熱面1cから伝わる熱を放熱して熱
交換する。
【0014】第2の熱交換器3 は、アルミニウム等の金
属材料により、直方体状に形成されている。この第2の
熱交換器3 は、その一方面が、熱電モジュール1 の吸熱
面1dに接続された絶縁基板1bに接合されることにより、
絶縁基板1bを介して吸熱面1dへ熱を伝えるよう熱交換す
る。この第2の熱交換器2 は、ボルト(図示せず)を介
して第1の熱交換器2 と互いに結合することにより、熱
伝半導体1aにおける電流方向から熱電モジュール1 を挟
持する。
【0015】複合体4 は、シリコン等の樹脂4a及びアル
ミニウムや酸化アルミニウム等の粉体4bが混合されてな
り、第1及び第2の熱交換器2,3 と熱電モジュール1 と
の間に充填される。なお、粉体4bは、最大粒径が20μ
m以下であるとともに、複合体4 に対して30重量%以
上95重量%以下となるよう樹脂4aと混合されている。
【0016】かかる電子加熱冷却装置にあっては、粉体
4bの最大粒径が20μm以下であるから、熱電モジュー
ル1 と第1又は第2の熱交換器2,3 との間の界面、すな
わち、複合体4 の厚みがそれ程厚くならないので、複合
体4 を介した第1及び第2の熱交換器2,3 と熱電モジュ
ール1 との間の熱伝導性が低くならないから、加熱冷却
効率を十分に高くすることができる。また、粉体4bの最
大粒径を小さくすればする程、複合体4 の厚みが薄くな
って、加熱冷却効率が高くなるわけだが、複合体4 を介
して第1及び第2の熱交換器2,3 と接する熱電モジュー
ル1 の表面の平坦度を20μmよりも小さくすること
は、実際的に困難であるから、粉体4bの最大粒径を必要
以上に小さくするわけではない。
【0017】しかも、粉体4bは、複合体4 に対して30
重量%以上であるから、樹脂4aと混合されて複合体4 を
なすことによる熱伝導性の増加を期待でき、加熱冷却効
率を十分に高くすることができる。また、粉体4bは、複
合体4 に対して95重量%以下であるから、複合体4 の
粘度がそれ程高くならず、第1及び第2の熱交換器2,3
と熱電モジュール1 との間に充填することができる。
【0018】また、酸化アルミニウムの熱伝導率は約2
0W/mKと比較的高く、アルミニウムの熱伝導率は約
200W/mKとさらに高いから、粉体4bに酸化アルミ
ニウム又はアルミニウムを用いることにより、加熱冷却
効率を十分に高くすることができるという効果を一段と
奏することができる。
【0019】なお、粉体4bは、アルミニウム、酸化アル
ミニウムに限るものではなく、窒化珪素や鉄でもよく、
その形状も球状に限るものではなく、破砕状でもよい。
【0020】また、樹脂4aは、シリコンに限るものでは
なく、エポキシやウレタンでもよく、その性状も、グリ
ース状、ゲル状、ゴム状と、特に限るものではない。
【0021】また、第1及び第2の熱交換器2,3 は、ア
ルミニウム製であるが、鉄、セラミック等でもよい。
【0022】
【実施例】(実施例1)シリコン樹脂を20部(重
量)、最大粒径が20μmの球状の酸化アルミニウムの
粉体4bを80部(重量)混合して、混練することによ
り、複合体4 を得た。この複合体4 を熱電モジュール1
の両絶縁基板1bに塗布し、その塗布面に第1及び第2の
熱交換器2,3 を接合させて、第1及び第2の熱交換器2,
3 により、熱電モジュール1 を挟持して、両熱交換器2,
3 をボルトにより互いに結合させた。このようにして作
成した電子加熱冷却装置を冷温庫ボックスに取り付け
た。なお、冷温庫ボックスとして、冷温庫[松下電工株
式会社製、品番ERV721]から冷熱源を取り外した
ものを使用した。冷温庫ボックスの周囲温度が30℃
で、6時間通電して、冷温庫内の温度を測定した。測定
された温度は、表1に示すように、5℃であった。
【0023】(実施例2)この実施例2は、粉体4bがア
ルミニウムであること以外は、実施例1と同様である。
実施例1と同様に、電子加熱冷却装置を作成して、冷温
庫ボックスに取り付け、実施例1と同一条件で、冷温庫
内の温度を測定した。測定された温度は、表1に示すよ
うに、4.5℃であった。
【0024】(実施例3)この実施例3は、シリコン樹
脂を5部(重量)、酸化アルミニウムの粉体4bを95部
(重量)として複合体4 を得たこと以外は、実施例1と
同様である。実施例1と同様に、電子加熱冷却装置を作
成して、冷温庫ボックスに取り付け、実施例1と同一条
件で、冷温庫内の温度を測定した。測定された温度は、
表1に示すように、5℃であった。
【0025】(実施例4)この実施例4は、シリコン樹
脂を70部(重量)、酸化アルミニウムの粉体4bを30
部(重量)として複合体4 を得たこと以外は、実施例1
と同様である。実施例1と同様に、電子加熱冷却装置を
作成して、冷温庫ボックスに取り付け、実施例1と同一
条件で、冷温庫内の温度を測定した。測定された温度
は、表1に示すように、5.5℃であった。
【0026】(比較例1)シリコン樹脂を80部(重
量)、最大粒径が20μmの球状の酸化アルミニウムの
粉体4bを20部(重量)混合して、混練することによ
り、複合体4 を得た。この複合体4 を熱電モジュール1
の両絶縁基板1bに塗布し、その塗布面に第1及び第2の
熱交換器2,3 を接合させて、第1及び第2の熱交換器2,
3 により、熱電モジュール1 を挟持して、両熱交換器2,
3 をボルトにより互いに結合させた。このようにして作
成した電子加熱冷却装置を上記の冷温庫ボックスに取り
付けた。冷温庫ボックスの周囲温度が30℃で、6時間
通電して、冷温庫内の温度を測定した。測定された温度
は、表1に示すように、7℃であった。
【0027】(比較例2)シリコン樹脂を20部(重
量)、最大粒径が50μmの球状の酸化アルミニウムの
粉体4bを80部(重量)を混合して複合体4 を得たこと
以外は、比較例1と同様である。実施例1と同様に、電
子加熱冷却装置を作成して、冷温庫ボックスに取り付
け、実施例1と同一条件で、冷温庫内の温度を測定し
た。測定された温度は、表1に示すように、7℃であっ
た。
【0028】
【表1】
【0029】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、粉体の最大粒径
が20μm以下であるから、熱電モジュールと第1又は
第2の熱交換器との間の界面、すなわち、複合体の厚み
がそれ程厚くならないので、複合体を介した第1及び第
2の熱交換器と熱電モジュールとの間の熱伝導性が低く
ならないから、加熱冷却効率を十分に高くすることがで
きる。また、粉体の最大粒径を小さくすればする程、複
合体の厚みが薄くなって、加熱冷却効率が高くなるわけ
だが、複合体を介して第1及び第2の熱交換器と接する
熱電モジュールの表面の平坦度を20μmよりも小さく
することは、実際的に困難であるから、粉体の最大粒径
を必要以上に小さくするわけではない。
【0030】しかも、粉体は、複合体に対して30重量
%以上であるから、樹脂と混合されて複合体をなすこと
による熱伝導性の増加を期待でき、加熱冷却効率を十分
に高くすることができる。また、粉体は、複合体に対し
て95重量%以下であるから、複合体の粘度がそれ程高
くならず、第1及び第2の熱交換器と熱電モジュールと
の間に充填することができる。
【0031】請求項2記載の発明は、酸化アルミニウム
は、熱伝導率が約20W/mKであって、比較的高いも
のであるから、加熱冷却効率を十分に高くすることがで
きるという請求項1記載の発明の効果を一段と奏するこ
とができる。
【0032】請求項3記載の発明は、アルミニウムは、
熱伝導率が約200W/mKであって、比較的高いもの
であるから、加熱冷却効率を十分に高くすることができ
るという請求項1記載の発明の効果を一段と奏すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の断面図である。
【図2】従来例の断面図である。
【符号の説明】
1 熱電モジュール 1a 熱電半導体 2 第1の熱交換器 3 第2の熱交換器 4 複合体 4a 樹脂 4b 粉体
フロントページの続き (72)発明者 岡田 浩明 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 坂井 優里 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 小松 照明 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 村瀬 慎也 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 井上 宏之 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 佐川 昌幸 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱伝導的に並設された熱電半導体のP型
    素子及びN型素子が交互に直列接続されてなる熱電モジ
    ュールと、熱伝半導体における電流方向から熱電モジュ
    ールを挟持する第1及び第2の熱交換器と、樹脂及び粉
    体が混合されてなり第1及び第2の熱交換器と熱電モジ
    ュールとの間に充填された複合体と、を備えた電子加熱
    冷却装置において、 前記粉体は、最大粒径が20μm以下であるとともに、
    前記複合体に対して30重量%以上95重量%以下とな
    るよう前記樹脂と混合されたことを特徴とする電子加熱
    冷却装置。
  2. 【請求項2】 前記粉体は、酸化アルミニウム製である
    ことを特徴とする請求項1記載の電子加熱冷却装置。
  3. 【請求項3】 前記粉体は、アルミニウム製であること
    を特徴とする請求項1記載の電子加熱冷却装置。
JP9323491A 1997-11-25 1997-11-25 電子加熱冷却装置 Pending JPH11159907A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6274803B1 (en) * 1999-08-10 2001-08-14 Matsushita Electric Works, Ltd. Thermoelectric module with improved heat-transfer efficiency and method of manufacturing the same
JP2016035882A (ja) * 2014-08-04 2016-03-17 デクセリアルズ株式会社 温度短絡素子、温度切替素子

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