JPS63133556A - 熱電冷却素子を利用した機器冷却装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子機器のような発熱する部品が収容される
制御ボックス等の室内を所定温度に保つのに適した冷却
装置に関するもので、特に、その室内を外気によって間
接的に冷却するようにした機器冷却装置に関するもので
ある。

（従来の技術） 飛行機や戦闘車両等には、極めて多数の電子機器が搭載
されている。その場合、電子機器はほこりや湿気等を様
うので、それらは一般に密閉されたボックス内に収容さ
れる。

ところで、そのような電子機器には発熱するものが多い
、しかも、車両等においては、スペースが限られている
ので、それらの電子機器は高密度に配置される。そのた
めに、それらが収容される制御ボックス等の室内は高温
となりやすい、一方、電子機器に正確な動作を行わせる
ためには、それらの電子機器が一定範囲の温度雰囲気下
に置かれることが求められる。したがって、そのような
電子機器等が収容される制御ボックス等の室内は、十分
に冷却されるようにする必要がある。その冷却は、一般
に外気によって間接的に行われる。

このように外気から密閉されたボックス室内を外気によ
って間接的に冷却する場合、従来は、一般に、第３図に
示されているように、電子機器等が収容されるボックス
３１の側部に吸熱通路３２を設け、ブロワ３３によって
そのボックス３１内と吸熱通路３２との間で空気を循環
させるとともに、伝熱板３４を介して吸熱通路３２に隣
接する放熱通路３５を設け、ブロワ３６によってその放
熱通路３５に外気を流すようにしていた。その伝熱板３
４には、吸熱通路３２内に突出する吸熱フィン３７と放
熱通路３５内に突出する放熱フィン３８とが設けられ、
吸熱通路３２及び放熱通路３５のそれぞれにおいて空気
との熱交換が行われるようになっている。

このような機器冷却装置においては、被冷却部であるボ
ックス３１内の高温空気は、吸熱通路３２に導かれ、吸
熱フィン３７と接触して熱交換することによって冷却さ
れた後、再びボックス３１内に戻される。そして、その
熱は、吸熱フィン３７から伝熱板３４を通して放熱フィ
ン３８に伝えられ、外気中に放出される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このように被冷却部の熱をそのまま外気
に放出するものでは、被冷却部の温度を外気温以下に下
げることはできない。したがって、夏季のように外気温
が高い場合には、被冷却部を十分に冷却することができ
なくなってしまう、また、このようなものでは、熱交換
効率を高めるためには各フィン３．７　、３８の表面積
を大きくすることが必要であるが、そのために装置全体
が大形化するという問題もある。

このようなことから、自動車の冷房装置等と同様に、フ
ロン等の冷媒の蒸発熱を利用して冷却効果を得るように
した機器冷却装置も提案されている。この冷却装置は、
第４図に示されているように、吸熱通路３２内に蒸発器
４０を設け、この蒸発器４０と凝縮器４１との間で冷媒
を循環させるようにしたものである。蒸発器４０におい
て熱を受けて蒸発した冷媒は、コンプレッサ４２によっ
て圧縮された後、凝縮器４１に導かれ、クーリングファ
ン４３から送られる外気によって冷却されて液化する。

そして、その液化した冷媒が、エクステンシランバルブ
４４を通して再び蒸発器４０に導かれる。

こうして、蒸発器４０において蒸発する冷媒の蒸発熱に
よって吸熱通路３２を流れる空気から熱が奪われ、その
空気が冷却される。吸熱通路３２を流れる空気は、第３
図の冷却装置と同様に、被冷却部であるボックス３１内
との間でブロワ３３によって循環されるようになってい
る。

このような機器冷却装置においては、外気温に左右され
ることなく被冷却部を冷却することができる。しかしな
がら、このような冷却装置を構成するためには、コンプ
レッサ４２及びクーリングファン４３やそれらの駆動原
動機４５．４６等の多数の可動装置を設けなければなら
ず、装置全体が大形化、複雑化し、また、故障も多くな
る。更に、このような冷却装置によって多数のボックス
３１が冷却されるようにしようとすると、極めて複雑な
配管等が必要となる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、構造が簡単で、しかもコンパクトな、
効率の高い機器冷却装置を得ることである。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明では、電流を流すこ
とによって一方の面が冷却され反対面が発熱する、熱電
冷却素子のベルチェ効果を利用するようにしている。そ
の熱電冷却素子は、冷却面、すなわち吸熱面が、吸熱通
路壁の少なくとも一部を構成する吸熱板に密着し、発熱
面が、放熱通路壁の少なくとも一部を構成する放熱板に
密着するように配置されている。その吸熱板には、吸熱
通路内に突出する吸熱フィンが設けられている。そして
、その吸熱通路と被冷却部との間で空気が循環されるよ
うになっている。また、放熱板には、放熱通路内に突出
する放熱フィンが設けられている。その放熱通路には、
プロワ等によって外気が流されるようになっている。

（作用） このような熱電冷却素子を用いることにより、その素子
に電流を流すと、半導体中の電子の挙動によってその素
子の吸熱面が冷却され、発熱面が発熱する。すなわち、
その素子は、吸熱面から発熱面に熱を運ぶ一種の熱ポン
プとして作用する。したがって、その吸熱面に密着する
吸熱板の吸熱フィンによって、吸熱通路を流れる空気か
ら吸熱され、その熱が、発熱面に密着する放熱板の放熱
フィンを通して外気中←放出される。そして、吸熱フィ
ンによって吸熱されて冷却された空気が被冷却部に導か
れ、内部に収容された機器を冷却する。

こうして、熱交換効率も高い機器冷却装置が得られるよ
うになる。しかも、その冷却装置は、可動装置としては
空気を流すプロワを設けるだけでよく、また、熱電冷却
素子を挟んで吸熱通路と放熱通路とが設けられればよい
ので。

極めて構造が簡単でコンパクトなものとすることができ
る。

（実施例） 以下１図面を用いて本発明の詳細な説明する。

図中、第１．２図は本発明による機器冷却装置の−・実
施例を示すもので、第１図はその水平断面図であり、第
２図はその垂直断面図である。

これらの図から明らかなように１機器冷却袋Ｗ１１のケ
ーシング２には、その上下左右の外面に、それぞれ電子
機器等を収容したボックス３．４，５．６が取り付けら
れるようになっている。このボックス３〜６内の機器は
、発熱するもので、しかも一定範囲の温度に保つ必要の
あるものとされている。すなわち、この実施例では、こ
れらのボックス３〜６が、冷却装置ｌによって冷却され
る被冷却部とされている。

ケーシング２の中心部には、矩形断面の放熱通路７が設
けられている。この放熱通路７は、両端がいずれも外部
に対して開口するものとされており、その開口部には、
それぞれフィルタ８．９を介してプロワ１０，１１が設
けられている。放熱通路７の上下左右を取り囲む壁面は
、放熱板１２によって形成されている。この放熱板１２
の、放熱通路７の上下面をなす部分には、その放熱通路
７内に突出する垂直方向の放熱フィン１３が多数設けら
れている。また、放熱通路７の左右面をなす放熱板１２
の部分には、放熱通路７内に突出する水平方向の放熱フ
ィン１４が多数設けられている。

放熱板１２の外周には、放熱通路７を取り囲むようにし
て、多数の熱電冷却素子１５が配置されている。この熱
電冷却素子１５は、その発熱面１５ａが内側となり、そ
の発熱面１５ａが放熱板１２に密着するようにされてい
る。そして、その熱電冷却素子１５の外側となる吸熱面
１５ｂには、それを覆う吸熱板１６が密着するようにさ
れている。この吸熱板１６には、その外面から突出する
垂直方向の吸熱フィン１７が多数設けられている。

こうして、放熱通路７の上下左右には、それぞれケーシ
ング２と吸熱楓１６とによって取り囲まれ、内部に突出
する吸熱フィン１７を備えた吸熱通路１８，１９，２０
．２１が設けられている。これらの吸熱通路１８〜２１
は、その両端に設けられた開口を介してそれぞれボック
ス３〜６に連通し、その開口部に設けられたプロワ２２
，２２Ｈ２３，２３；２４，２４Ｈ２５，２５によって
それらの間で空気が循環されるようになっている。

熱電冷却素子１５及びプロワ１０，１１゜２２〜２５に
は、ケーブルコネクタ２６及び内部配線２７を介して、
適宜の電源装置（図示せず）から電力が供給されるよう
になっている。

その電源装置には、それらの供給電力を制御する制御装
置が設けられている。

次に、このようにｍ成された機器冷却装置ｌの作用につ
いて説明する。

被冷却部であるボッゲス３〜６内を冷却するときには、
熱電冷却素子１５に電流を流す、すると、ペルチェ効果
によって、熱電冷却素子１５の発熱面Ｌ５ａが発熱し、
吸熱面１５ｂが冷却される。

そこで、ブロワ１０，１１．２２〜２５を作動させる。

ブロワ１０，１１が作動すると、放熱通路７には一方の
開口から外気が導入され、その外気が放熱板１２及び放
熱フィン１３゜１４に強制的に吹き付けられる。このと
き、その放熱板１２及び放熱フィン１３．１４は、放熱
板１２に密着している熱電冷却素子１５の発熱面１５ａ
から伝えられる熱によって高温となっている。したがっ
て、その熱が外気中に放出される。そして、加熱された
空気が放熱通路７の他方の開口から外部に排出される。

また、ブロア２２〜２５が作動すると、ボックス３〜６
内の高温空気が一方の開口から吸熱通路１８〜２１に導
かれ、その空気が吸熱板１６及び吸熱フィン１７に強制
的に吹き付けられる。このとき、その吸熱板１６及び吸
熱フィン１７は、吸熱板１６に密着している熱電冷却素
子１５の吸熱面１５ｂによって冷却されているので、そ
の空気中の熱が奪われ、その空気が冷却される。そして
、冷却された空気が、吸熱通路１８〜２１の他方の開口
からボックス３〜６内に戻される。

こうして、ボックス３〜６内と吸熱通路１８〜２１との
間で空気が循環することにより、ボックス３〜６内が連
続的に冷却される。

吸熱板１６及び吸熱フィン１７によって吸熱された熱は
、熱電冷却素子１５を通して放熱板１２及び放熱フィン
１３．１４に伝えられ、放熱通路７を流れる外気中に放
出される。その熱の伝達度合は、熱電冷却素子１５に加
える電流を制御することによって連続的に制御される。

したがって、外気温に関係なく、効率の高い熱交換が可
能となる。

また、この機器冷却装置ｔには、ブロワ１０゜１１．２
２〜２５以外に可動装置を設ける必要がないので、その
冷却装置ｌは構造が簡単で故障の少ないものとなる。し
かも、車両の場合には走行風を利用して外気を流すよう
にしたり、自然対流によって内部空気を循環させるよう
にしたりすることによって、それらブロワ１０゜１１．
２２〜２５の数も減らすことができる。

更に、放熱通路７との間に熱電冷却素子１５を挟んで吸
熱通路１８〜２１を設けるだけでよく、放熱通路７の周
囲に複数個の吸熱通路１８〜２１を設けることができる
ので、コンパクトな機器冷却装置１とすることができる
とともに、同時に複数個の被冷却部の冷却を行うことも
可能となる。

そして、放熱通路７に導入された外気は、放熱板１２及
び放熱フィン１３．１４と熱交換を行うだけで、そのま
ま外部に排出されるので、外気が汚染されているような
環境下で使用される場合にも、ボックス３〜６内等には
何らの影響も及ぼされることはない。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、／８
電冷却素子を利用し、その吸熱面によって、被冷却部と
の間で循環される空気から吸熱するとともに、発熱面に
よってその熱を外気中に放出するようにしているので、
冷却効率の高い機器冷却装置を得ることができる。そし
て、その機器冷却装置は、ブロワ以外の可動装置は必要
とせず、しかも、放熱通路と吸熱通路とを隣接して設け
るだけでよいので、構造が極めて簡単で、小形軽量のも
のとすることができるとともに、耐久性が高く、信頼性
に富んだ冷却装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による機器冷却装置の一実施例を示す
水平断面図、 第２図は、第１図のＩＩ　−Ｉｆ線による、その機器冷
却装置の垂直断面図、 第３図は、従来の機器冷却装置の一例を示す水平断面図
、 第４図は、従来の機器冷却装置の異なる例を示すシステ
ム図である。 １・・・機器冷却装置　　　　２・・・ケーシング３．
４，５．６・・・ボックス（被冷却部）７・・・放熱通
路　　　　　１０．１１・・・ブロワ１２・・・放熱板 １３．１４・・・放熱フィン １５・・・熱電冷却素子 １５ａ・・・発熱面　　　　　１５ｂ・・・吸熱面１６
・・・吸熱板　　　　　　１７・・・吸熱フィン１８．
１９，２０．２１・・・吸熱通路２２．２３，２４．２
５・・・ブロワ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　冷却すべき機器が収容された被冷却部との間で空気が
   循環される吸熱通路と、 その吸熱通路に隣接して設けられ、外気が流される放熱
   通路と、 前記吸熱通路内に突出する吸熱フィンを有 し、その吸熱通路の壁面の少なくとも一部を構成する吸
   熱板と、 前記放熱通路内に突出する放熱フィンを有 し、その放熱通路の壁面の少なくとも一部を構成する放
   熱板と、 これら吸熱板と放熱板との間に設けられ、吸熱面が前記
   吸熱板に密着するとともに、発熱面が前記放熱板に密着
   するように配置される熱電冷却素子と、 その熱電冷却素子に電流を流す電源装置と、を備えてな
   る、熱電冷却素子を利用した機器冷却装置。