JPS63115211A - 温度調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の概要〕 本発明は、ペルチェ素子を利用した温度調節装置におい
て、素子を介した熱の逆流による効率低下を防止するた
め、素子と被温度調節部との接触状態をコントロールす
るに際して、形状記憶合金の所定温度における変態を利
用することにより、小型で省エネルギーの温度調節装置
を提供するものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、温度調節装置に関し、さらに詳しく述べるな
らば、比較的小規模な加熱冷却に使用される、ペルチェ
素子を利用した温度調節装置に関する。

〔従来の技術〕

ペルチェ素子は、電流の極性を変えるだけで加熱および
冷却が可能な小型の素子であり、通電時の極性を逆転す
ることにより、加熱冷却が行えるため、各種の温度調節
装置に汎用されている。しかし、精密な温度制御を行う
ためには大電力を必要とし、また排熱の放出等に関して
も工夫が必要な現状である。従って、ペルチェ素子を効
率的に使用するため、素子のそれぞれの面に被温度調節
部および放熱部を配し、放熱部に対して強制的に水冷な
いし空冷を行うことが行われる（例えば、メルコアジャ
パン社技術資料など）。また、エネルギーに制約のある
場所等においてこのような温度調節装置を使用可能とす
るためには、エネルギ−の利用効果を高める等の改良が
必要とされる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第５図に従来技術の原理図を示す。■は被温度調節部、
２は放熱部、３はペルチェ素子、４は温度センサ、５は
温度コントローラである。

ペルチェ素子は、内部に形成された温度差を有効に両面
に伝達するため、熱の良導体で構成されている。このた
め、被温度調節部と放熱部に温度差があるとペルチェ素
子を通して熱の逆流現象が起こり、第６図に示す如き従
来技術では、＋１１　　水冷ないし空冷により強制的に
放熱部２の温度を低下させ、温度勾配が大きくなること
を抑制し、 （２）　　さらに、逆流する熱量に相当する電流を通じ
て、熱勾配を確保することが行われてきた。

しかし、これらは、系内の発熱を増加させ、そのため熱
制御をさらに困難にするばかりでなく、エネルギー供給
量に制限のある系には適用できないという問題があった
。

本発明は、以上の問題点を解決するため、形状記憶合金
を利用してペルチェ素子を通電時にのみ被温度調節部に
接触させ、これによって熱の逆流を防止しようとするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば即ちペルチェ素子からなる電子冷却ユニ
ットを備えた温度調節装置が提供されるのであって、こ
の装置は、被温度調節部が所定の温度に達したときにこ
の装置内に組み込まれた形状記憶合金を変態させ、これ
によって前記ペルチェ素子と被温度調節部との接触およ
び非接触を繰り返させて前記被温度調節部の温度を制御
するようにしたことを特徴とする。

〔作　用〕

以下に、第１図および第２図を参照しながら、本発明の
原理について説明する。

第１図において、被温度調節部１に熱的にカップリング
された形状記憶合金製コイルバネ６は、固有の変態温度
に達すると収縮し、ペルチェ素子３（および放熱部２）
を被温度調節部１に密着させるとともに、並置したエン
コーダ等を介してペルチェ素子への通電を行わせている
。被温度調節部が所定温度に復帰すれば、形状記憶合金
は再び変形して離れるとともに、通電は停止される。

第２図においては、加熱乃至冷却の必要が生ずると、被
温度調節部１の温度センサ４により感知され、コントロ
ーラ５よりペルチェ素子３に直流電流が与えられる。こ
のとき、コイルバネ状に成形した形状記憶合金６にも通
電され、これによる発熱により形状記憶合金がその変態
温度を超え、伸張してペルチェ素子を被温度調節部に密
着させる。ペルチェ素子への通電を止めると、バイアス
バネ７等により素子は被温度調節部から離れる。

〔実施例〕

以下に、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明
する。

第３図は、本発明の一実施例を模式的に示した図である
。１はアルミニウム等の熱良導体からなる試料部（被温
度調節部）、３はペルチェ素子、６は変態温度が２０℃
である形状記憶合金（古河電工型ＮＴ合金）コイルバネ
で、収縮状態で拘束加熱処理を行ったもの、１０は断熱
材、１１は位置検出用フォトディテクタ、１２は軸流フ
ァン、１３は直流電源、１４は放熱フィンである。

被温度調節部１が２０℃を越えると、バネ６が変態する
ことによりペルチェ素子３およびフィン１４が被温度調
節部１に接触する。同時に、この動きがフォトディテク
タ１１により検出され、直流電源１３を介してペルチェ
素子３に通電がなされ、被温度調節部１の冷却が始まる
。被温度調節部１が冷えるとバネ６は張力を失い、ペル
チェ素子３とフィン１４が自重により被温度調節部１か
ら離れ、同時にフォトディテクタ１１の作用によりペル
チェ素子３への通電が停止される。

第４図は本発明の他の実施例を模式的に示す図である。

１はアルミニウム等の熱良導体力ζらなる被温度調節部
、３はペルチェ素子、４は温度センサ、５は温度コント
ローラ、６は形状記憶合金（古河電工製ＮＴ合金、変態
温度７０’Ｃ）コイルバネで、あらかじめ収縮状態で拘
束加熱処理して形状を記憶させたもの、１２は軸流ファ
ン、１３は直流電源、１４は放熱フィン、１５はリレー
、１６は交流電源である。

被温度調節部１が２０℃を越えると、温度センサ４によ
り感知され、コントローラ５よりリレー１５を介して、
直流電源１３からベルチェ素子３に直流電流が与えられ
る。このとき、コイルバネ状に成形した形状記憶合金６
にも通電され、発熱により形状記憶合金６がその変態温
度７０℃を超え、伸張してベルチェ素子３を被温度調節
部１に密着させる。そして、これによって、被温度調節
部１の冷却が始まる。ベルチェ素子３への通電を止める
と、バイアスバネ等により素子３は被温度調節部工から
離れる。

なお、上記と同様にして、加熱用装置や加熱冷却用装置
を構成することもできるのは言う迄もないことである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、形状記憶合金を利用することにより、
構造が単純化される。形状記憶合金は、その特性上変形
終点に近づくほど変形速度が遅くなるので、ベルチェ素
子の機械的破損が防止される。またベルチェ素子と被温
度調節部を切り離すことにより熱の逆流が防止でき、小
型で省エネルギーの温度調節装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の詳細な説明する図、第３
図は本発明の一実施例を示す図、第４図は本発明の他の
実施例を示す図、第５図は従来の　　　　゛装置の原理
を示す図である。 図において、１は被温度調節部、２は放熱部、３はベル
チェ素子、４は温度センサ、５は温度コントローラ、６
は形状記憶合金、７はバイアスバネ、８は位置検出器、
９は直流電源、１０は断熱材、１１はフォトダイオード
ディテクタ、１２は軸流ファン、１３は直流電源、１４
は放熱フィン、１５はリレー、１６は交流電源を表す。 第２図 第３図 さ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ペルチェ素子からなる電子冷却ユニットを備えた温
   度調節装置において、被温度調節部が所定の温度に達し
   たときにこの装置内に組み込まれた形状記憶合金を変態
   させ、これによって前記ペルチェ素子と被温度調節部と
   の接触および非接触を繰り返させて前記被温度調節部の
   温度を制御するようにしたことを特徴とする温度調節装
   置。