JPH11294891A - 冷熱源モジュール及びそれを利用した冷熱源ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一対のヒートシンクによってペルチェ素子を
挟持して成る冷熱源モジュールに対し、ヒートシンクの
熱交換性能の最適化を図る。 【解決手段】 ペルチェ素子(2)の吸熱面(2a)に対して
吸熱側ヒートシンク(3)を、放熱面(2b)に対して放熱側
ヒートシンク(4)をそれぞれ接触させることにより、各
ヒートシンク(3,4)でペルチェ素子(2)を挟持する。各ヒ
ートシンク(3,4)はピン状のフィン(3b,4b)を備えてい
る。放熱側ヒートシンク(4)のフィン(4b)の高さ寸法を
吸熱側ヒートシンク(3)のフィン(3b)よりも高くする。
放熱側ヒートシンク(4)のフィン(4b)の本数を吸熱側ヒ
ートシンク(3)のフィン(3b)よりも多くする。放熱側ヒ
ートシンク(4)のフィン(4b)に対する送風量を吸熱側ヒ
ートシンク(3)のフィン(3b)に対する送風量よりも多く
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、冷熱源モジュール
及びこの冷熱源モジュールを複数個組み合わせて成る冷
熱源ユニットに係る。特に、ペルチェ素子等の熱電素子
とヒートシンクとを組み合わせて冷熱源モジュールを構
成したものに対するヒートシンクの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子部品を収容した空間等を
冷却するものとしてペルチェ効果を利用したペルチェ素
子が知られている。このペルチェ効果については、例え
ば「物理学大辞典（平成元年６月２５日発行、編者：物
理学大辞典編集委員会、丸善株式会社発行）」の１１９
９頁に開示されている。このペルチェ素子は、通電する
ことで、一方の面が吸熱面となり、他方の面が放熱面と
なるものである。つまり、一方の面から熱を奪い、他方
の面から熱を排出するようになっている。そして、電子
部品を収容した空間に吸熱面を臨ませる一方、外気に放
熱面を臨ませる。これにより、上記空間から熱を奪い、
熱を外気に放出する。この動作により、電子部品が熱に
よる悪影響を受けて誤動作を起こすといった不具合を、
上記空間を冷却することによって回避している。

【０００３】また、このペルチェ素子による冷却効率を
向上させるためには、放熱面からの放熱量をできるだけ
多くする必要がある。つまり、この放熱量を多くして吸
熱面と放熱面との温度差をできるだけ小さくする必要が
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなペルチェ素
子による冷却効率の向上を図ることに鑑みて本発明の発
明者らは以下のような構成の冷熱源モジュールについて
考察を進めている。つまり、前面にフィンが突設された
一対のヒートシンクとペルチェ素子とを組み合わせて冷
熱源モジュールを構成したものである。具体的には、平
坦面で成るヒートシンクの背面同士の間でペルチェ素子
を挟み込み、該ペルチェ素子の吸熱性能及び放熱性能を
共に高めるようにしたものである。

【０００５】このような構成の冷熱源モジュールをより
実用性の高いものにするための１つの手段として、各ヒ
ートシンクの熱交換性能を改良することが挙げられる。
本発明の発明者らは、ペルチェ素子の吸熱量と放熱量と
を考慮してヒートシンクの熱交換性能を最適に設定する
ことについて検討した。吸熱側のヒートシンクに要求さ
れる熱処理能力と、放熱側のヒートシンクに要求される
熱処理能力とを比較した場合、これらには差がある。本
発明の発明者らは、この差に着目してヒートシンクの熱
交換性能を最適に設定することを見出した。

【０００６】つまり、吸熱側のヒートシンクは、ペルチ
ェ効果によってペルチェ素子の吸熱面に発生する冷熱を
被冷却媒体（空気）に充分に与えるだけの能力があれば
よい。ところが、放熱側のヒートシンクには、ペルチェ
素子の放熱面に発生する温熱を処理する能力、つまり、
本来のペルチェ効果によって発生する温熱の処理能力
と、このペルチェ素子の駆動に伴って発生する熱量（電
気抵抗などによって発生する熱量）を処理する能力とが
必要である。つまり、放熱側のヒートシンクの方が高い
能力が要求されている。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、一対のヒートシンク
によってペルチェ素子を挟持して成る冷熱源モジュール
に対し、ヒートシンクの熱交換性能の最適化を図ること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 上記目的を達成するために、本発明は、ペルチェ素子を
一対のヒートシンクによって挟み込んで構成した冷熱源
モジュールに対し、吸熱側のヒートシンクの熱交換性能
よりも放熱側のヒートシンクの熱交換性能を高く設定す
るようにしている。

【０００９】−解決手段− 具体的に、本発明が講じた第１の解決手段は、図１及び
図２に示すように、前面にフィン(3b),(4b)が突設され
た一対のヒートシンク(3),(4)と、吸熱面(2a)及び放熱
面(2b)を備え通電することにより吸熱面(2a)より吸熱し
且つ放熱面(2b)より放熱する熱電素子(2)とを備えた冷
熱源モジュールを対象とする。一方のヒートシンク(3)
の背面(3c)が熱電素子(2)の吸熱面(2a)に接触し、他方
のヒートシンク(4)の背面(4c)が熱電素子(2)の放熱面(2
b)に接触するように、各ヒートシンク(3,4)によって熱
電素子(2)を挟持させる。また、上記熱電素子(2)の吸熱
面(2a)に接触している吸熱側ヒートシンク(3)による吸
熱量よりも、熱電素子(2)の放熱面(2b)に接触している
放熱側ヒートシンク(4)からの放熱量が多くなる構成と
している。

【００１０】この特定事項により、熱電素子(2)に通電
されると、吸熱面(2a)では吸熱動作が、放熱面(2b)では
放熱動作がそれぞれ行われる。各面(2a,2b)にはヒート
シンク(3),(4)が接触しているので、それぞれの吸熱性
能及び放熱性能は高く維持されている。また、熱電素子
(2)の吸熱量と放熱量とを比較した場合、吸熱量は本来
のペルチェ効果等によるもののみである。一方、放熱量
は本来のペルチェ効果等によるものに加えて熱電素子
(2)の駆動に伴う発熱が加わる。つまり、放熱量の方が
大きい。各ヒートシンク(3,4)では、吸熱側ヒートシン
ク(3)による吸熱量よりも放熱側ヒートシンク(4)からの
放熱量が多くなる構成となっているので、各熱量に対応
したヒートシンク(3,4)の性能を得ることができる。

【００１１】第２の解決手段は、上記第１の解決手段に
おいて、放熱側ヒートシンク(4)のフィン(4b)の高さ寸
法を、吸熱側ヒートシンク(3)のフィン(3b)の高さ寸法
よりも長く設定している。

【００１２】第３の解決手段は、上記第１の解決手段に
おいて、放熱側ヒートシンク(4)のフィン(4b)の個数
を、吸熱側ヒートシンク(3)のフィン(3b)の個数よりも
多く設定している。

【００１３】これら特定事項により、各ヒートシンク
(3,4)のフィン(3b,4b)の形状を異ならせるのみで各熱量
に対応したヒートシンク(3,4)の性能を得ることができ
る。

【００１４】第４の解決手段は、上記第１の解決手段に
おいて、各ヒートシンク(3),(4)に送風機(5),(6)を一体
的に取り付け、これら送風機(5),(6)の駆動に伴ってフ
ィン(3b),(4b)の周囲を空気が流通するようにする。ま
た、放熱側ヒートシンク(4)に取り付けられた送風機(6)
の送風量を、吸熱側ヒートシンク(3)に取り付けられた
送風機(5)の送風量よりも多く設定している。

【００１５】この特定事項により、各送風機(5),(6)の
送風量を異ならせるのみで各熱量に対応したヒートシン
ク(3,4)の性能を得ることができる。

【００１６】第５の解決手段は、上記第１、第２または
第３の解決手段の冷熱源モジュールの複数個を、熱電素
子(2)の各面(2a,2b)に沿った方向に並べて一体的に組み
合わせて冷熱源ユニットを構成している。

【００１７】この特定事項により、個々の冷熱源モジュ
ール(1,1,…)において、上述した第１、第２または第３
の解決手段と同様の動作が行われる。従って、ユニット
全体として大きな吸熱量及び放熱量を得ることができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施の形態１を
図面に基づいて説明する。本形態では、ペルチェ素子
(2)を利用した冷熱源モジュール(1)の複数個を組み合わ
せて冷熱源ユニット(10)を構成し、この冷熱源ユニット
(10)によって電子部品の収容空間を冷却するようにした
ものを例に挙げて説明する。

【００１９】−冷熱源モジュール(1)の説明− 先ず、冷熱源モジュール(1)について説明する。図１に
示すように、この冷熱源モジュール(1)は、ペルチェ素
子(2)、一対のヒートシンク(3,4)、一対のファン(5,6)
が一体的に組み合わされて成る。以下、各部品について
説明する。

【００２０】ペルチェ素子(2)は、矩形平板状で成り、
通電されることで、一方の面（図１の上面）(2a)が低温
となり、他方の面（図１の下面）(2b)が高温となる。つ
まり、一方が吸熱面(2a)となり、他方が放熱面(2b)とな
る。また、これら各面(2a,2b)は滑らかな平坦面で形成
されている。

【００２１】以下、各ヒートシンク(3,4)について説明
する。先ず、図１の上側に位置している吸熱側ヒートシ
ンク(3)について説明する。この吸熱側ヒートシンク(3)
は、アルミニウム製で成り、平板状の受熱部(3a)とピン
状の複数本のフィン(3b,3b,…)とが一体形成されてい
る。上記受熱部(3a)は、背面（下面）(3c)がペルチェ素
子(2)の吸熱面(2a)に当接している。この受熱部(3a)
は、上記ペルチェ素子(2)よりも僅かに大きい矩形平板
状で成り、その背面(3c)は滑らかな平坦面で形成されて
いる。各フィン(3b,3b,…)は、ピン状であって格子状
（例えば図１の紙面奥行き方向に３列、左右方向に４
列）に配置されている。

【００２２】放熱側ヒートシンク(4)も吸熱側ヒートシ
ンク(3)と略同様の構成で成っている。つまり、平板状
の受熱部(4a)とピン状の複数本のフィン(4b,4b,…)とが
一体形成されている。この放熱側ヒートシンク(4)は、
受熱部(4a)の背面（上面）(4c)が滑らかな平坦面で形成
されており、この背面（上面）(4c)がペルチェ素子(2)
の放熱面(2b)に当接している。

【００２３】また、本放熱側ヒートシンク(4)の吸熱側
ヒートシンク(3)との相違点は、各フィン(4b,4b,…)の
形状にある。つまり、図１及び図２に示すように、放熱
側ヒートシンク(4)の各フィン(4b,4b,…)は、上記吸熱
側ヒートシンク(3)のフィン(3b,3b,…)よりも高さ寸法
が大きく設定されている。例えば、この放熱側ヒートシ
ンク(4)の各フィン(4b,4b,…)の高さ寸法を吸熱側ヒー
トシンク(3)のフィン(3b,3b,…)の高さ寸法の約２倍に
設定している。また、その配設本数は吸熱側ヒートシン
ク(3)よりも多く設定されている。具体的には、図１の
紙面奥行き方向に４列、左右方向に７列の格子状に配置
されている。

【００２４】このようにしてペルチェ素子(2)が各ヒー
トシンク(3,4)によって挟み込まれた状態で、これらが
図示しないボルトによって一体的に締結されている。こ
れにより、ペルチェ素子(2)の吸熱面(2a)と吸熱側ヒー
トシンク(3)の背面(3c)との間及びペルチェ素子(2)の放
熱面(2b)と放熱側ヒートシンク(4)の背面(4c)との間の
密着性が確保されている。つまり、ペルチェ素子(2)と
各ヒートシンク(3,4)との間での熱伝達が良好に行われ
る構成となっている。また、放熱側ヒートシンク(4)の
フィン(4b,4b,…)は、吸熱側ヒートシンク(3)のフィン
(3b,3b,…)よりも高さ寸法が大きく且つ配設本数が多い
ので、この放熱側ヒートシンク(4)の放熱性能が吸熱側
ヒートシンク(3)の吸熱性能よりも高くなっている。

【００２５】各ファン(5,6)は互いに同一の構成であ
る。先ず、図１の上側に位置している吸熱側ファン(5)
について説明する。この吸熱側ファン(5)は、ファンケ
ーシング(5a)内にプロペラファン(5b)と図示しないファ
ンモータとが収容されて成っている。プロペラファン(5
b)は、回転することにより図中下側から上側へ向かう気
流を発生するものである。ファンケーシング(5a)の外形
寸法は、上記吸熱側ヒートシンク(3)と略同様である。
また、プロペラファン(5b)の回転軸は吸熱側ヒートシン
ク(3)のフィン(3b,3b,…)の延長方向（鉛直方向）と一
致している。これにより、この吸熱側ファン(5)が駆動
すると、吸熱側ヒートシンク(3)のフィン(3b,3b,…)の
外周囲から空気が導入され、この空気はフィン(3b,3b,
…)の周辺を通過して吸熱側ファン(5)により上方へ吹き
出されるようになっている。

【００２６】放熱側ファン(6)も吸熱側ファン(5)と同様
の構成で成っている。つまり、ファンケーシング(6a)内
にプロペラファン(6b)と図示しないファンモータとが収
容されて成っている。プロペラファン(6b)は、回転する
ことにより図中上側から下側へ向かう気流を発生するも
のである。これにより、この放熱側ファン(6)が駆動す
ると、放熱側ヒートシンク(4)のフィン(4b,4b,…)の外
周囲から空気が導入され、この空気はフィン(4b,4b,…)
の周辺を通過して放熱側ファン(6)により下方へ吹き出
されるようになっている。

【００２７】また、これらファン(5,6)の特徴として、
吸熱側ファン(5)の回転数よりも放熱側ファン(6)の回転
数の方が高く設定されている。つまり、吸熱側ヒートシ
ンク(3)を流通する空気量よりも放熱側ヒートシンク(4)
を流通する空気量の方が多くなる構成となっている。こ
の構成によっても、放熱側ヒートシンク(4)の放熱性能
が吸熱側ヒートシンク(3)の吸熱性能よりも高くなって
いる。

【００２８】このようにしてヒートシンク(3,4)の両側
にファン(5,6)が配置された状態で、これらが図示しな
いボルトによって一体的に締結されている。これによ
り、図２に示すように、ペルチェ素子(2)、各ヒートシ
ンク(3,4)及び各ファン(5,6)が一体的に締結されて冷熱
源モジュール(1)が構成されている。

【００２９】以上が冷熱源モジュール(1)の構成であ
る。このように、本冷熱源モジュール(1)は、ペルチェ
素子(2)への通電及び各ファン(5,6)の駆動により、図２
に実線の矢印で示すように吸熱側ファン(5)から冷風が
吹き出される一方、図２に破線の矢印で示すようにペル
チェ素子(2)の放熱面(2b)から放出された熱が放熱側フ
ァン(6)から排出されるようになっている。

【００３０】−冷熱源ユニット(10)の説明− 次に、冷熱源ユニット(10)について説明する。この冷熱
源ユニット(10)は、上記冷熱源モジュール(1)の複数個
が組み合わされて成っている。以下、この冷熱源ユニッ
ト(10)の構成について説明する。

【００３１】図３及び図４に示すように、各冷熱源モジ
ュール(1,1,…)はユニットプレート(11)によって一体的
に組み合わされる。このユニットプレート(11)には、複
数個のモジュール挿通孔(12,12,…)が形成されている。
このモジュール挿通孔(12,12,…)は、上記ヒートシンク
(3,4)の形状に一致した矩形状の開口で成り、ユニット
プレート(11)の全体に亘って格子状に配置されている。
具体的には、図３の紙面奥行き方向に３列、左右方向に
３列の合計９箇所に設けられている。

【００３２】そして、図４に示すように、これら各モジ
ュール挿通孔(12,12,…)に対して冷熱源モジュール(1,
1,…)が挿入され、ヒートシンク(3,4)がモジュール挿通
孔(12)に嵌め込まれた状態で、該ヒートシンク(3,4)が
ユニットプレート(11)に固定される。これにより、各冷
熱源モジュール(1,1,…)の上側半分と下側半分とがユニ
ットプレート(11)によって仕切られた状態となる（図４
参照）。

【００３３】このユニットプレート(11)の上側では、各
冷熱源モジュール(1,1,…)の吸熱側ヒートシンク(3,3,
…)の外周囲から流入した空気が冷却されて上方へ供給
される一方、ユニットプレート(11)の下側では、各冷熱
源モジュール(1,1,…)の放熱側ヒートシンク(4,4,…)の
外周囲から流入した空気がペルチェ素子(2)の排熱を受
けて下方へ排出される構成となっている。

【００３４】更に、この冷熱源ユニット(10)の吸熱側に
は吸熱側集合ボックス(20)が取り付けられている。この
吸熱側集合ボックス(20)は、図５に示すように、扁平形
状の箱体で成る。その下面には、各冷熱源モジュール
(1,1,…)の配設位置に対応して開口(21,21,…)が形成さ
れている。この開口(21,21,…)は吸熱側ファン(5,5,…)
のファンケーシング(5a,5a,…)の形状に略一致してい
る。また、図６に示すように、吸熱側集合ボックス(20)
の上面には、吹出口(22)が形成されている。この吹出口
(22)は、吸熱側集合ボックス(20)の上面の一側部におい
て幅寸法が比較的小さい開口で形成されている。このよ
うな構成の吸熱側集合ボックス(20)が、各開口(21,21,
…)と各冷熱源モジュール(1,1,…)とが位置合わせされ
た状態で、冷熱源モジュール(1,1,…)の上側に取り付け
られる。これにより、吸熱側ファン(5)の下流側（上
側）が吸熱側集合ボックス(20)内に連通した状態で各冷
熱源モジュール(1,1,…)に吸熱側集合ボックス(20)が取
り付けられる。つまり、各吸熱側ファン(5)から吹き出
された空気が吸熱側集合ボックス(20)内を経て吹出口(2
2)から上方に吹き出される構成となっている（図６の矢
印参照）。尚、この吹出口(22)の開口面積は、吸熱側集
合ボックス(20)下面の各開口(21,21,…)の開口面積の総
和よりも小さく設定されている。このため、この吹出口
(22)からは、各ファン(5,5,…)からの吹出し風速よりも
速い風速の空気が吹き出される構成となっている。

【００３５】冷熱源ユニット(10)の放熱側にも上記吸熱
側集合ボックス(20)と同形状の放熱側集合ボックス(25)
が取り付けられている（図７参照）。これにより、放熱
側ファン(6)の下流側（下側）が放熱側集合ボックス(2
5)内に連通する。つまり、各放熱側ファン(6)から吹き
出された空気が集合ボックス(25)内を経て下方に吹き出
される構成となっている。

【００３６】−電子部品収容箱(30)に対する取付構造の
説明− 次に、上述の如く構成された冷熱源ユニット(10)の電子
部品収容箱(30)に対する取付構造について説明する。

【００３７】この電子部品収容箱(30)は、例えば携帯電
話などの移動通信手段の中継基地であって、直方体状の
箱体の内部に電子部品が収容されている。図７に示すよ
うに、この電子部品収容箱(30)の平面視形状は、上記ユ
ニットプレート(11)の平面視形状に一致している。電子
部品収容箱(30)の下端は開放されており、この開放部分
の縁部がユニットプレート(11)の外周縁に取り付けられ
ている。つまり、このユニットプレート(11)が電子部品
収容箱(30)の底面を構成している。これにより、電子部
品収容箱(30)の下部に、吸熱側ヒートシンク(3)、吸熱
側ファン(5)、吸熱側集合ボックス(20)が収容された状
態で、冷熱源ユニット(10)が電子部品収容箱(30)の下部
に取り付けられている。また、この電子部品収容箱(30)
の下側に、放熱側ヒートシンク(4)、放熱側ファン(6)、
放熱側集合ボックス(25)が配置されている。つまり、こ
の放熱側ヒートシンク(4)、放熱側ファン(6)、放熱側集
合ボックス(25)は、外気に臨んだ状態で配置されてい
る。

【００３８】−冷却動作の説明− 次に、上述の如く構成された冷熱源ユニット(10)による
電子部品収容箱(30)内の冷却動作について説明する。こ
の冷却動作では、ペルチェ素子(2)に通電され、各ファ
ン(5,6)が駆動する。これにより、ペルチェ素子(2)の吸
熱面(2a)では冷熱が発生し、放熱面(2b)では温熱が発生
する。

【００３９】電子部品収容箱(30)の内部では、吸熱側フ
ァン(5)の駆動に伴って、収容箱(30)内の空気がフィン
(3b)の外周囲から吸熱側ヒートシンク(3)に流入する。
ここで、空気は、フィン(3b)を介して吸熱面(2a)からの
冷熱を受けて低温となり、吸熱側ファン(5)から上方へ
吹き出される（図２に実線で示す矢印参照）。この上方
へ吹き出された空気（冷気）は吸熱側集合ボックス(20)
の吹出口(22)から上方へ吹き出されて電子部品収容箱(3
0)内の電子部品を冷却し、再びフィン(3b)の外周囲から
吸熱側ヒートシンク(3)に流入する。このような空気の
循環動作が電子部品収容箱(30)の内部で連続して行わ
れ、電子部品の過熱が回避される。

【００４０】一方、電子部品収容箱(30)の外部では、放
熱側ファン(6)の駆動に伴って、外気がフィン(4b)の外
周囲から放熱側ヒートシンク(4)に流入する。ここで、
空気は、フィン(4b)を介して放熱面(2b)からの排熱を受
け、放熱側ファン(6)から下方へ吹き出される（図２に
破線で示す矢印参照）。この下方へ吹き出された空気
（熱気）は放熱側集合ボックス(25)から外気に向かって
下方へ吹き出される。このような空気の流通動作が連続
して行われ、ペルチェ素子(2)からの排熱が外気へ効率
的に排出される。

【００４１】この放熱側ヒートシンク(4)による排熱の
排出動作において、上述したように、放熱側ヒートシン
ク(4)のフィン(4b,4b,…)は、吸熱側ヒートシンク(3)の
フィン(3b,3b,…)よりも高さ寸法が大きく且つ配設本数
が多くなっていると共に、吸熱側ファン(5)の回転数よ
りも放熱側ファン(6)の回転数の方が高く設定されてい
る。このため、放熱側ヒートシンク(4)からの放熱量の
方が吸熱側ヒートシンク(3)の吸熱量よりも多くなって
いる。

【００４２】−実施形態１の効果− 以上説明したように、本形態によれば、放熱側ヒートシ
ンク(4)からの放熱量の方が吸熱側ヒートシンク(3)の吸
熱量よりも多くなっているため、ペルチェ素子(2)の性
能を大きく左右する放熱面(2b)からの放熱量を大幅に拡
大することができる。このため、吸熱面(2a)と放熱面(2
b)との温度差を小さくすることができ、ペルチェ素子
(2)の性能を十分に発揮させることができる。言い換え
ると、吸熱側ヒートシンク(3)では、ペルチェ効果によ
ってペルチェ素子(2)の吸熱面(2a)に発生する冷熱を電
子部品収容箱(30)内の空気に充分に与えるだけの能力が
あればよい。ところが、放熱側ヒートシンク(4)には、
ペルチェ素子(2)の放熱面(2b)に発生する温熱を処理す
る能力、つまり、本来のペルチェ効果によって発生する
温熱の処理能力と、このペルチェ素子(2)の駆動に伴っ
て発生する熱量を処理する能力とが必要である。つま
り、放熱側ヒートシンク(4)の方が高い能力が要求され
ている。本形態の構成は、この要求に応えることができ
るものである。このため、各ヒートシンク(3,4)の熱交
換性能の最適化を図ることができ、その結果、電子部品
収容箱(30)内を低温度に維持できて、電子部品の誤動作
が回避される。また、吸熱側ヒートシンク(3)を必要以
上に大型にするものではなく、且つ吸熱側ファン(5)を
必要以上の回転数で回転させるものではないので、製造
コスト及びランニングコストの削減を図ることができ
る。

【００４３】

【発明の実施の形態２】以下、本発明の実施の形態２を
図８に基づいて説明する。本形態は、板状のフィン(3b,
4b)を備えたヒートシンク(3,4)を使用した場合である。

【００４４】図８に示すように、放熱側ヒートシンク
(4)のフィン(4b,4b,…)は、吸熱側ヒートシンク(3)のフ
ィン(3b,3b,…)よりも高さ寸法が大きく、且つその配設
枚数が多く設定されている。具体的には、放熱側ヒート
シンク(4)のフィン(4b,4b,…)の高さ寸法は吸熱側ヒー
トシンク(3)のフィン(3b,3b,…)の高さ寸法の約２倍に
設定されている。また、吸熱側ヒートシンク(3)のフィ
ン(3b,3b,…)の配設枚数は６枚であるのに対し、放熱側
ヒートシンク(4)のフィン(4b,4b,…)の配設枚数は８枚
である。また、本形態の場合にも、吸熱側ファン(5)の
回転数よりも放熱側ファン(6)の回転数の方が高く設定
されている。このような構成により、放熱側ヒートシン
ク(4)の放熱性能が吸熱側ヒートシンク(3)の吸熱性能よ
りも高くなっており、上述した実施形態１の場合と同様
の効果を発揮することができる。

【００４５】

【変形例】次に、上述した各実施形態に適用可能な変形
例について説明する。 （変形例１）本例は、吸熱側集合ボックス(20)の吹出口
(22)に図示しない吹出ガイドを設けたものである。この
吹出ガイドは、吹出口(22)の開口縁から鉛直上方に延び
た枠体で成る。これにより、吹出口(22)から吹き出され
る冷気を鉛直上方に指向させるものである。

【００４６】このような吹出ガイドを設けたことによ
り、電子部品収容箱(30)内の上部にまで充分に冷気を供
給することができ、電子部品収容箱(30)内全体を均一に
低温度に維持することが可能になる。

【００４７】（変形例２）本例は、放熱側集合ボックス
(25)に図示しない電源ユニットを設けたものである。つ
まり、この放熱側集合ボックス(25)から吹き出される空
気によって電源ユニットを冷却する構成と成っている。

【００４８】これによれば、発熱を伴う電源ユニットに
対して特別な冷却手段を設けておく必要ない。つまり、
放熱側ファン(6)の駆動によって発生する気流を電源ユ
ニット(35)の冷却に有効利用することができる。

【００４９】（変形例３）本例は、電子部品収容箱(30)
に、冷熱源ユニット(10)のユニットプレート(11)の取付
位置よりも下方に延びた吸込みガイドを備えさせたもの
である。

【００５０】これにより、放熱側ヒートシンク(4)に対
する空気の吸入経路と排出経路とを構成することが可能
になる。また、電子部品収容箱(30)を戸外に設置する場
合、放熱側ヒートシンク(4)や放熱側ファン(6)が風雨に
晒されることを吸込みガイドによって阻止することが可
能になる。

【００５１】（変形例４）本例は、冷熱源モジュール
(1)を、ペルチェ素子(2)の両側にヒートシンク(3,4)の
みを配設して成る。吸熱側ヒートシンク(3)の上側には
吸熱側集合ボックス(20)が設けられている。放熱側ヒー
トシンク(4)の下側には放熱側集合ボックス(25)が設け
られている。

【００５２】吸熱側集合ボックス(20)の上面には円形の
開口が形成されており、この開口に吸熱側ファン(5)が
設けられている。つまり、この吸熱側ファン(5)の駆動
により、フィン(3b,3b,…)の間を通過して吸熱側ヒート
シンク(3)から冷熱を受けた空気は、吸熱側集合ボック
ス(20)に流入し、吸熱側ファン(5)を経て電子部品収容
箱(30)に吹き出されるようになっている（図９に実線で
示す矢印参照）。

【００５３】一方、放熱側集合ボックス(25)は、図１０
にも示すように、一側面が、下方へ向かうに従って内側
へ傾斜する傾斜面(25b)で形成されている。この傾斜面
(25b)の２箇所には円形の開口が形成されており、これ
ら開口に放熱側ファン(6,6)が設けられている。つま
り、この放熱側ファン(6,6)の駆動により、フィン(4b,4
b,…)の間を通過して放熱側ヒートシンク(4)から排熱を
受けた空気は、放熱側集合ボックス(25)に流入し、放熱
側ファン(6,6)により斜め下方に吹き出されるようにな
っている（図９に破線で示す矢印参照）。

【００５４】このように、放熱側集合ボックス(25)から
は斜め下方に空気が吹き出されるため、この吹き出され
た空気が放熱側ヒートシンク(4)に戻るいわゆるショー
トサーキットの発生を防止することができる。言い換え
ると、放熱側集合ボックス(25)から鉛直下方に空気を吹
き出した場合、この空気は高温であるために上昇してそ
のまま放熱側ヒートシンク(4)に流入してしまうといっ
たショートサーキットの発生が懸念される。本形態で
は、空気が外周方向へ吹き出されるため、吹き出された
空気が上昇しても放熱側ヒートシンク(4)に流入し難い
状況を得ることができ、ペルチェ素子(2)の排熱効率を
高く維持することができる。

【００５５】尚、上述した各実施形態は、携帯電話など
の移動通信手段の中継基地を冷却するためのものとして
冷熱源モジュール(1)を採用した。本発明は、これに限
るものではなく、他の電子部品の冷却やセンサ類の冷
却、更には、空調空間の冷却などにも適用可能である。

【００５６】また、各ヒートシンク(3,4)に設けられた
フィン(3b,4b)はピン状や板状としたが、これに限ら
ず、断面多角形状のものなど種々の形状ものが採用可能
である。

【００５７】更に、電子部品収容箱(30)内で空気を循環
させるための手段として、個別の循環用ファンを電子部
品収容箱(30)内に設置してもよい。

【００５８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような効果が発揮される。請求項１記載の発明では、熱
電素子(2)とヒートシンク(3,4)とを組み合わせた冷熱源
モジュールに対し、この熱電素子(2)を一対のヒートシ
ンク(3,4)によって挟み込み、該熱電素子(2)の吸熱面(2
a)の吸熱性能、放熱面(2b)の放熱性能を高く維持するこ
とができるようにしている。また、この各ヒートシンク
(3,4)では、吸熱側ヒートシンク(3)による吸熱量よりも
放熱側ヒートシンク(4)からの放熱量が多くなる構成と
なっているので、各熱量に対応したヒートシンク(3,4)
の性能を得ることができる。その結果、各ヒートシンク
(3,4)の熱交換性能の最適化を図ることができる。

【００５９】請求項２記載の発明では、放熱側ヒートシ
ンク(4)のフィン(4b)の高さ寸法を、吸熱側ヒートシン
ク(3)のフィン(3b)の高さ寸法よりも長くしている。ま
た、請求項３記載の発明では、放熱側ヒートシンク(4)
のフィン(4b)の個数を、吸熱側ヒートシンク(3)のフィ
ン(3b)の個数よりも多くしている。このため、各ヒート
シンク(3,4)のフィン(3b,4b)の形状を異ならせるのみで
各熱量に対応したヒートシンク(3,4)の性能を得ること
ができ、吸熱側ヒートシンク(3)を必要以上に大型にす
るものではないので製造コストの削減を図ることができ
る。

【００６０】請求項４記載の発明では、各ヒートシンク
(3),(4)に取り付けられた送風機(5),(6)に対し、放熱側
の送風機(6)の送風量を、吸熱側の送風機(5)の送風量よ
りも多く設定している。このため、各送風機(5),(6)の
送風量を異ならせるのみで各熱量に対応したヒートシン
ク(3,4)の性能を得ることができ、吸熱側ファン(5)に必
要以上の送風量を要求するものではないので、ランニン
グコストの低減を図ることができる。

【００６１】請求項５記載の発明では、上述した各請求
項記載の発明に係る冷熱源モジュール(1,1,…)を複数個
組み合わせて冷熱源ユニットを構成している。このた
め、ユニット全体として大きな吸熱量及び放熱量を得る
ことができ、大きな吸熱量を必要とする使用形態にも適
用することが可能になり、実用性の向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１における冷熱源モジュールの分解斜
視図である。

【図２】冷熱源モジュールを示す斜視図である。

【図３】１つの冷熱源モジュールがユニットプレートに
装着された状態を示す斜視図である。

【図４】冷熱源ユニットを示す斜視図である。

【図５】吸熱側集合ボックスの組み付け作業を示す斜視
図である。

【図６】冷熱源ユニットに吸熱側集合ボックスが組み付
けられた状態を示す斜視図である。

【図７】電子部品収容箱に冷熱源ユニットが組み付けら
れた状態を示す斜視図である。

【図８】実施形態２における冷熱源モジュールを示す斜
視図である。

【図９】変形例４における冷熱源ユニットの側面図であ
る。

【図１０】変形例４における放熱側集合ボックスの斜視
図である。

【符号の説明】

(1) 冷熱源モジュール (2) ペルチェ素子（熱電素子） (2a) 吸熱面 (2b) 放熱面 (3,4) ヒートシンク (3b,4b) フィン (3c,4c) 背面 (5,6) ファン（送風機） (10) 冷熱源ユニット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前面にフィン(3b),(4b)が突設された一
   対のヒートシンク(3),(4)と、 吸熱面(2a)及び放熱面(2b)を備え、通電することにより
   吸熱面(2a)より吸熱し且つ放熱面(2b)より放熱する熱電
   素子(2)とを備え、 一方のヒートシンク(3)の背面(3c)が熱電素子(2)の吸熱
   面(2a)に接触し、他方のヒートシンク(4)の背面(4c)が
   熱電素子(2)の放熱面(2b)に接触するように、各ヒート
   シンク(3,4)によって熱電素子(2)が挟持されており、 上記熱電素子(2)の吸熱面(2a)に接触している吸熱側ヒ
   ートシンク(3)による吸熱量よりも、熱電素子(2)の放熱
   面(2b)に接触している放熱側ヒートシンク(4)からの放
   熱量が多くなるように構成されていることを特徴とする
   冷熱源モジュール。
2. 【請求項２】 請求項１記載の冷熱源モジュールにおい
   て、 放熱側ヒートシンク(4)のフィン(4b)の高さ寸法が、吸
   熱側ヒートシンク(3)のフィン(3b)の高さ寸法よりも長
   く設定されていることを特徴とする冷熱源モジュール。
3. 【請求項３】 請求項１記載の冷熱源モジュールにおい
   て、 放熱側ヒートシンク(4)のフィン(4b)の個数が、吸熱側
   ヒートシンク(3)のフィン(3b)の個数よりも多く設定さ
   れていることを特徴とする冷熱源モジュール。
4. 【請求項４】 請求項１記載の冷熱源モジュールにおい
   て、 各ヒートシンク(3),(4)には送風機(5),(6)が一体的に取
   り付けられており、これら送風機(5),(6)の駆動に伴っ
   てフィン(3b),(4b)の周囲を空気が流通するようになっ
   ている一方、 放熱側ヒートシンク(4)に取り付けられた送風機(6)の送
   風量が、吸熱側ヒートシンク(3)に取り付けられた送風
   機(5)の送風量よりも多く設定されていることを特徴と
   する冷熱源モジュール。
5. 【請求項５】 請求項１、２または３記載の冷熱源モジ
   ュールの複数個が、熱電素子(2)の各面(2a,2b)に沿った
   方向に並べられて一体的に組み合わされて成ることを特
   徴とする冷熱源ユニット。