JP2005300059A - Cooler - Google Patents

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Osao Kido
長生 木戸
Mitsunori Taniguchi
光徳 谷口
Toshiaki Mamemoto
壽章 豆本
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooler that can cool each heating element to a preferred temperature even when cooling a plurality of heating elements differing widely in operation design temperature. <P>SOLUTION: A cooling plate 14 is connected via a thermoelectric cooling device 19 to the low temperature heating element 11 that should be kept at a lowest temperature. The cooling effect of the thermoelectric cooling device 19 can develop a temperature lower than the temperature of circulating fluid to keep the low temperature heating element 11 connected to the cooling plate 19 via the thermoelectric cooling device 19 at a preferred low temperature even when a plurality of heating elements differing widely in operation design temperature are cooled. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は情報機器などのように複数もしくは複数箇所に発熱体を有する機器の冷却装置に関するものである。   The present invention relates to a cooling apparatus for a device having a heating element in a plurality of or a plurality of places such as an information device.

従来、この種の冷却装置としては、複数のウォータージャケットとポンプと放熱パイプを組み合わせたものがある(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, this type of cooling device includes a combination of a plurality of water jackets, a pump, and a heat radiating pipe (for example, see Patent Document 1).

図4は、特許文献1に記載された従来の冷却装置を示すサイクル図である。   FIG. 4 is a cycle diagram showing a conventional cooling device described in Patent Document 1. As shown in FIG.

同図に示すように、従来の冷却装置は、複数の発熱体1、2を冷却するウォータージャケット3、4と、これらのウォータージャケット3、4を冷やすための液体を流すパイプ5と、前記液体を循環させるためのポンプ6と、前記液体を冷却するための放熱パイプ7とからなり、前記複数のウォータージャケット3、4の熱を、前記共通のポンプ6と共通の放熱パイプ7で冷却することで、効率よく冷却ができるとしている。
特開2002−372360号公報
As shown in the figure, the conventional cooling device includes water jackets 3 and 4 for cooling a plurality of heating elements 1 and 2, a pipe 5 for flowing a liquid for cooling the water jackets 3 and 4, and the liquid And a heat radiating pipe 7 for cooling the liquid, and the heat of the plurality of water jackets 3 and 4 is cooled by the common pump 6 and the common radiating pipe 7. It is said that it can be cooled efficiently.
JP 2002-372360 A

しかしながら、上記従来の構成では、動作設計温度(発熱温度、発熱容量)が大きく異なる複数の発熱体を冷却する場合には、低温側の発熱体を所望の温度まで下げることは難しいという課題を有していた。   However, the above-described conventional configuration has a problem that when a plurality of heating elements having greatly different operation design temperatures (heating temperature, heating capacity) are cooled, it is difficult to lower the heating element on the low temperature side to a desired temperature. Was.

本発明は従来の課題を解決するもので、動作設計温度が大きく異なる複数の発熱体を冷却する場合でも、各発熱体を所望の温度まで冷却できる冷却装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cooling device capable of cooling each heating element to a desired temperature even when cooling a plurality of heating elements having greatly different operation design temperatures.

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷却装置は、複数の発熱体の各々に熱的に接続され内部を流体が流れる複数の冷却プレートと、流体を循環させるポンプと、流体を冷却する放熱器と、少なくとも一つ以上の冷却手段としての熱電冷却デバイスとを備え、前記冷却プレートと前記放熱器及び前記ポンプを回路的に連結し、少なくとも前記発熱体の中で最も低温に保たれる発熱体に、前記熱電冷却デバイスを介して前記冷却プレートを接続したものである。   In order to solve the above-described conventional problems, the cooling device of the present invention includes a plurality of cooling plates that are thermally connected to each of a plurality of heating elements and through which a fluid flows, a pump that circulates the fluid, and a cooling fluid And a thermoelectric cooling device as at least one cooling means, and the cooling plate, the radiator and the pump are connected in a circuit to keep at least the lowest temperature among the heating elements. The cooling plate is connected to the heating element via the thermoelectric cooling device.

これによって、循環する流体の温度よりも低い温度を、熱電冷却デバイスの冷却作用によって作り出すことが可能となる。   Thereby, a temperature lower than the temperature of the circulating fluid can be created by the cooling action of the thermoelectric cooling device.

また本発明の冷却装置は、最も高温に保たれる発熱体に、発電手段としての熱電発電デバイスを介して前記冷却プレートを接続したものである。   Moreover, the cooling apparatus of this invention connects the said cooling plate to the heat generating body kept at the highest temperature through the thermoelectric power generation device as an electric power generation means.

これによって、熱電発電デバイスを最も高温で作動させ、高温発熱体の熱の一部を効率良く電力に変換することが可能となる。   This makes it possible to operate the thermoelectric power generation device at the highest temperature and efficiently convert a part of the heat of the high-temperature heating element into electric power.

本発明の冷却装置は、冷却用の流体が循環する冷却システムにおいて、循環する流体の温度よりも低い温度を熱電冷却デバイスの冷却作用によって作り出すことで、動作設計温度が大きく異なる複数の発熱体を冷却する場合でも、前記熱電冷却デバイスを介して前記冷却プレートと接続された低温側の発熱体を所望の温度にまで下げることができ、前記低温側の発熱体を低温に保つことができる。   In the cooling system of the present invention, a cooling system in which a cooling fluid circulates creates a plurality of heating elements having greatly different operating design temperatures by creating a temperature lower than the temperature of the circulating fluid by the cooling action of the thermoelectric cooling device. Even when cooling, the low-temperature heating element connected to the cooling plate via the thermoelectric cooling device can be lowered to a desired temperature, and the low-temperature heating element can be kept at a low temperature.

また本発明の冷却装置は、熱電発電デバイスを最も高温で作動させることによって、高温側の発熱体の熱の一部を効率良く電力に変換することができ、エネルギーの一部を回収できる。   The cooling device of the present invention can efficiently convert part of the heat of the heating element on the high temperature side into electric power by operating the thermoelectric power generation device at the highest temperature, and can recover a part of the energy.

請求項1に記載の発明は、複数の発熱体の各々に対応して熱的に接続され、かつ内部を流体が流れる複数の冷却プレートと、前記各冷却プレート内に流体を循環させる流体循環手段と、前記流体を冷却する流体冷却手段と、少なくとも一つの冷却手段としての熱電冷却デバイスとを備え、少なくとも前記発熱体の中で最も低温に保たれる発熱体に、前記熱電冷却デバイスを介して前記冷却プレートを熱的に接続したもので、循環する流体の温度よりも低い温度を熱電冷却デバイスの冷却作用によって作り出すことができる。   The invention according to claim 1 is a plurality of cooling plates that are thermally connected to each of the plurality of heating elements and through which fluid flows, and fluid circulation means for circulating the fluid in each of the cooling plates. And a fluid cooling means for cooling the fluid, and a thermoelectric cooling device as at least one cooling means, and at least a heating element kept at the lowest temperature among the heating elements via the thermoelectric cooling device The cooling plate is thermally connected, and a temperature lower than the temperature of the circulating fluid can be generated by the cooling action of the thermoelectric cooling device.

その結果、動作設計温度が大きく異なる発熱体を複数用い、それらを冷却する場合でも、最も冷却が困難であった低温側の発熱体を、前記熱電冷却デバイスを介して前記冷却プレートと接続することにより、前記低温側の発熱体を所望の低温に保つことができる。   As a result, a plurality of heating elements having greatly different operation design temperatures are used, and even when cooling them, a low-temperature heating element that is the most difficult to cool is connected to the cooling plate via the thermoelectric cooling device. Thus, the low temperature side heating element can be maintained at a desired low temperature.

請求項2に記載の発明は、少なくとも一つの発電手段としての熱電発電デバイスを備え、前記発熱体の中で最も高温に保たれる発熱体に、前記熱電発電デバイスを介して前記冷却プレートを熱的に接続したものである。   The invention according to claim 2 comprises a thermoelectric power generation device as at least one power generation means, and heats the cooling plate via the thermoelectric power generation device to the heat generating body kept at the highest temperature among the heat generating bodies. Connected.

かかる構成とすることにより、前記熱電発電デバイスを最も高温で作動させ、高温側の発熱体の熱を効率良く電力変換に利用でき、エネルギーとして回収できる。   With such a configuration, the thermoelectric power generation device can be operated at the highest temperature, and the heat of the heating element on the high temperature side can be efficiently used for power conversion and recovered as energy.

請求項3に記載の発明は、前記熱電発電デバイスによって生じる電力によって前記熱電冷却デバイスを駆動するものである。   According to a third aspect of the present invention, the thermoelectric cooling device is driven by electric power generated by the thermoelectric power generation device.

かかる構成とすることにより、熱電冷却デバイスを作動させるための外部電力を不要にする若しくは減らすことができる。   By adopting such a configuration, external power for operating the thermoelectric cooling device can be made unnecessary or reduced.

請求項4に記載の発明は、前記流体循環手段をポンプとし、前記熱電発電デバイスによって生じる電力によって前記ポンプを駆動するものである。   According to a fourth aspect of the present invention, the fluid circulating means is a pump, and the pump is driven by electric power generated by the thermoelectric power generation device.

かかる構成とすることにより、ポンプを作動させるための外部電力を不要にする若しくは減らすことができるとともに、前記高温側の発熱体の発熱量に応じて前記ポンプの回転数を可変させ、流体の流量を変化させることができる。   With this configuration, external power for operating the pump can be eliminated or reduced, and the number of rotations of the pump can be varied according to the amount of heat generated by the heating element on the high temperature side, and the flow rate of fluid Can be changed.

請求項5に記載の発明は、前記流体冷却手段を、放熱器とこの放熱器に気流を送風するファンより構成し、前記熱電発電デバイスによって生じる電力によって前記ファンを駆動するものである。   According to a fifth aspect of the present invention, the fluid cooling means includes a radiator and a fan that blows an airflow to the radiator, and the fan is driven by electric power generated by the thermoelectric power generation device.

かかる構成とすることにより、放熱器の放熱性能を高め、また、前記熱電発電デバイスによって生じる電力を、前記ファンの駆動電力に利用でき、前記ファンを作動させるための外部電力を不要にする若しくは減らすことができる。   With this configuration, the heat dissipation performance of the radiator is improved, and the electric power generated by the thermoelectric power generation device can be used for the driving power of the fan, so that external power for operating the fan is unnecessary or reduced. be able to.

請求項6に記載の発明は、前記流体冷却手段からの流体が、最初に熱電冷却デバイスを備えた前記冷却プレートに流入するように連結したものである。   According to the sixth aspect of the present invention, the fluid from the fluid cooling means is first connected so as to flow into the cooling plate provided with a thermoelectric cooling device.

かかる構成とすることにより、最も低温の流体で熱電冷却デバイスを冷却することができる、前記熱電冷却デバイスを介して前記冷却プレートと接続された低温側の発熱体をより一層低温に保つことができる。   With this configuration, the thermoelectric cooling device can be cooled with the coldest fluid, and the low-temperature side heating element connected to the cooling plate via the thermoelectric cooling device can be kept at a lower temperature. .

請求項7に記載の発明は、前記流体循環手段からの流体が、最初に前記流体冷却手段に流入するように連結したものである。   According to the seventh aspect of the present invention, the fluid from the fluid circulation means is connected so as to first flow into the fluid cooling means.

かかる構成とすることにより、前記ポンプの発熱によって温度上昇した流体の温度を下げ、その流体を前記冷却プレートへ流入させるため、発熱体冷却作用への影響を最も小さくできる。   By adopting such a configuration, the temperature of the fluid that has risen due to the heat generated by the pump is lowered and the fluid flows into the cooling plate, so that the influence on the cooling action of the heating element can be minimized.

請求項8に記載の発明は、前記複数の冷却プレートの中で、前記熱電発電デバイスを備えた冷却プレートが最も下流側となるように連結したものである。   According to an eighth aspect of the present invention, the cooling plate provided with the thermoelectric power generation device is connected so as to be the most downstream side among the plurality of cooling plates.

かかる構成とすることにより、他の冷却プレートを流れる流体の温度上昇を抑えることができ、他の発熱体の冷却作用を阻害することがない。   By adopting such a configuration, the temperature rise of the fluid flowing through the other cooling plate can be suppressed, and the cooling action of other heating elements is not hindered.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
まず、冷却装置の全体システム構成について図1に基づき説明する。
(Embodiment 1)
First, the overall system configuration of the cooling device will be described with reference to FIG.

図1において、冷却流体が循環する流体回路は、内部を冷却用の流体が流れる冷却プレート14、15、16と、流体を冷却する放熱器17と、流体を循環させるポンプ18とから構成され、その配列は、前記ポンプ18、放熱器17、冷却プレート14、15、16の順に流体が流れるように直列に連結されている。   In FIG. 1, the fluid circuit in which the cooling fluid circulates includes cooling plates 14, 15, and 16 through which cooling fluid flows, a radiator 17 that cools the fluid, and a pump 18 that circulates the fluid, The arrangement is connected in series so that fluid flows in the order of the pump 18, the radiator 17, and the cooling plates 14, 15, and 16.

前記流体の循環方向において前段に位置する前記冷却プレート14は、冷却手段として後述する熱電冷却デバイス19を介して最も低温に保たれる低温発熱体(発熱温度が最も低い発熱体)11と熱伝達可能に接続されている。また、前記冷却プレート15は、中温発熱体(発熱温度が前記低温発熱体11よりも高い)12と直接接続されている。さらに、前記冷却プレート16は、発電手段としての熱電発電デバイス20を介して最も高温に保たれる高温発熱体(発熱温度が前記中温発熱体よりも高い)13と接続されている。   The cooling plate 14 located in the preceding stage in the circulation direction of the fluid transfers heat with a low-temperature heating element (heating element with the lowest heating temperature) 11 that is kept at the lowest temperature via a thermoelectric cooling device 19 described later as a cooling means. Connected as possible. The cooling plate 15 is directly connected to an intermediate temperature heating element 12 (the heating temperature is higher than that of the low temperature heating element 11) 12. Further, the cooling plate 16 is connected to a high-temperature heating element (a heating temperature higher than that of the medium-temperature heating element) 13 that is maintained at the highest temperature via a thermoelectric power generation device 20 as a power generation means.

前記放熱器17には、該放熱器17へ冷却気流を送風するファン21が備えられている。また、前記熱電発電デバイス20の電気出力は、前記熱電冷却デバイス19、前記ポンプ18と前記ファン21の電気入力にそれぞれ配線接続されている。   The radiator 17 is provided with a fan 21 that blows a cooling airflow to the radiator 17. The electrical output of the thermoelectric power generation device 20 is connected to the electrical inputs of the thermoelectric cooling device 19, the pump 18, and the fan 21, respectively.

次に、図2により、前記低温発熱体11と冷却プレート14、および高温発熱体13と冷却プレート16それぞれにおける熱的接続(熱伝達)構造について説明する。   Next, referring to FIG. 2, the thermal connection (heat transfer) structure in the low-temperature heating element 11 and the cooling plate 14 and the high-temperature heating element 13 and the cooling plate 16 will be described.

図2において、冷却プレート14は、背壁14aと、伝熱壁14bと、背壁14aと伝熱壁14bに挟まれた流路14cと、流路14cに流体が流入する流入部14dと流路14cから流体が流出する流出部14eとから構成される。ここで、前記流路14cは、必要に応じて蛇行流路、並列複数流路等の構成として、流路長を確保し、冷却性能の向上を図ることも可能である。   In FIG. 2, the cooling plate 14 includes a back wall 14a, a heat transfer wall 14b, a flow path 14c sandwiched between the back wall 14a and the heat transfer wall 14b, and an inflow portion 14d through which fluid flows into the flow path 14c. It is comprised from the outflow part 14e from which the fluid flows out out of the path 14c. Here, the flow path 14c can be configured as a meandering flow path, a parallel plural flow path, or the like, if necessary, to secure a flow path length and to improve the cooling performance.

前記熱電冷却デバイス19は、p型とn型の2種類からなる半導体熱電素子19aと、半導体熱電素子19aをp型とn型交互に直列接続した状態の電気回路を構成する電極19bと、この電極19bを内表面に備える絶縁基板19cと、電気回路終端の端子19dとから構成されている。   The thermoelectric cooling device 19 includes two types of semiconductor thermoelectric elements 19a of p-type and n-type, electrodes 19b constituting an electric circuit in which the semiconductor thermoelectric elements 19a are alternately connected in series with p-type and n-type, It comprises an insulating substrate 19c having an electrode 19b on its inner surface and a terminal 19d at the end of the electric circuit.

また、前記冷却プレート14の伝熱壁14bには、前記熱電冷却デバイス19を収納する収納空間14fが設けられており、その結果、前記伝熱壁14bの周縁は、前記低温発熱体11と熱伝達可能に接続されている。   Further, the heat transfer wall 14b of the cooling plate 14 is provided with a storage space 14f for storing the thermoelectric cooling device 19, and as a result, the peripheral edge of the heat transfer wall 14b is connected to the low-temperature heating element 11 and the heat. It is connected so that it can be transmitted.

かかる構成とすることにより、前記熱電冷却デバイス19は、前記絶縁基板19cの一方が冷却プレート14の伝熱壁14bと、他方が低温発熱体11とそれぞれ密着している。そして、低温発熱体11と密着している絶縁基板19c側が冷却側となるように通電されることにより、前記熱電冷却デバイス19による前記低温発熱体11の冷却が行われる。   With this configuration, in the thermoelectric cooling device 19, one of the insulating substrates 19 c is in close contact with the heat transfer wall 14 b of the cooling plate 14 and the other is in close contact with the low-temperature heating element 11. Then, the low temperature heating element 11 is cooled by the thermoelectric cooling device 19 by energizing the insulating substrate 19c that is in close contact with the low temperature heating element 11 to be the cooling side.

また、高温発熱体13と冷却プレート16の熱的接続(熱伝達)構造についても、先の低温発熱体11と冷却プレート14の熱的接続構造と同様に構成されている。つまり、冷却プレート16に熱電発電デバイス20収納用の空間(図示せず)を形成し、その空間内に、周知の構成からなる熱電発電デバイス20を前記高温発熱体13と熱伝導可能に配置している。   The thermal connection (heat transfer) structure between the high-temperature heating element 13 and the cooling plate 16 is also configured in the same manner as the thermal connection structure between the low-temperature heating element 11 and the cooling plate 14 described above. That is, a space (not shown) for accommodating the thermoelectric power generation device 20 is formed in the cooling plate 16, and the thermoelectric power generation device 20 having a known configuration is disposed in the space so as to be able to conduct heat with the high temperature heating element 13. ing.

かかる構成により、前記熱電発電デバイス20は、高温発熱体13から冷却プレート16に放熱される熱量の一部をゼーベック効果によって電力に変換する。   With this configuration, the thermoelectric power generation device 20 converts part of the heat radiated from the high-temperature heating element 13 to the cooling plate 16 into electric power by the Seebeck effect.

次に、図3により、前記中温発熱体12と冷却プレート15の熱的接続(熱伝達)構造について説明する。   Next, a thermal connection (heat transfer) structure between the intermediate temperature heating element 12 and the cooling plate 15 will be described with reference to FIG.

図3において、前記冷却プレート15は、背壁15aと、伝熱壁15bと、前記背壁15aと前記伝熱壁15bに挟まれた流路15cと、この流路15cに流体が流入する流入部15dと、前記流路15cから流体が流出する流出部15eとから構成されている。そして、前記伝熱壁15bが中温発熱体12と密着して取り付けられている。   In FIG. 3, the cooling plate 15 includes a back wall 15a, a heat transfer wall 15b, a flow path 15c sandwiched between the back wall 15a and the heat transfer wall 15b, and an inflow in which fluid flows into the flow path 15c. 15d and the outflow part 15e from which the fluid flows out of the flow path 15c. The heat transfer wall 15 b is attached in close contact with the intermediate temperature heating element 12.

かかる構成により、中温発熱体12は、冷却プレート15の伝熱壁15bを介して冷却プレート15と熱交換し、冷却される。   With this configuration, the intermediate temperature heating element 12 is cooled by exchanging heat with the cooling plate 15 via the heat transfer wall 15 b of the cooling plate 15.

以上のように構成された冷却装置について、以下その動作、作用を説明する。   About the cooling device comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

まず、ポンプ18の駆動によって流体がポンプ18、放熱器18、冷却プレート14、15、16の順に循環する。ここで流体は、まず放熱器18によって冷却され、その後冷却プレート14へ流入し、ここで一部は熱電冷却デバイス19を介して低温発熱体11を冷却する。   First, the fluid circulates in the order of the pump 18, the radiator 18, and the cooling plates 14, 15, and 16 by driving the pump 18. Here, the fluid is first cooled by the radiator 18 and then flows into the cooling plate 14, where a part cools the low-temperature heating element 11 via the thermoelectric cooling device 19.

次に流体は、前段での冷却により若干の温度上昇を伴った状態で冷却プレート15へ流れ込み、伝熱壁15bを介して中温発熱体12と熱交換し、中温発熱体12を冷却する。   Next, the fluid flows into the cooling plate 15 with a slight temperature increase due to the cooling in the previous stage, and exchanges heat with the intermediate temperature heating element 12 via the heat transfer wall 15b, thereby cooling the intermediate temperature heating element 12.

次に流体は、前段での冷却によりさらに温度上昇を伴った状態で冷却プレート16へ流れ込み、ここで一部は熱電発電デバイス20を介して高温発熱体13を冷却する。   Next, the fluid flows into the cooling plate 16 with a further increase in temperature due to the cooling in the previous stage, and a part of the fluid cools the high-temperature heating element 13 via the thermoelectric power generation device 20.

そして、前記各冷却プレート14、15、16で吸熱し温度上昇した流体は、ポンプ18により放熱器17へ送出され、この放熱器17で、ファン21によって送風される気流と熱交換し冷却される。   Then, the fluid that has absorbed heat by the cooling plates 14, 15, 16 and is heated is sent to the radiator 17 by the pump 18, and is cooled by exchanging heat with the airflow blown by the fan 21. .

この冷却用流体の循環状態において、前記低温発熱体11は、一部冷却プレート14との熱的接続によって冷却プレート14から冷却されるものの、前記熱電冷却デバイス19のペルチェ効果による冷却作用よって、前記冷却プレート14を流れる流体よりも低温になるよう冷却される。   In the circulating state of the cooling fluid, the low-temperature heating element 11 is partially cooled from the cooling plate 14 by thermal connection with the cooling plate 14, but due to the cooling action by the Peltier effect of the thermoelectric cooling device 19, It cools so that it may become colder than the fluid which flows through the cooling plate 14.

また、前記熱電発電デバイス20は、高温発熱体13から冷却プレート16に放熱される熱量の一部をゼーベック効果によって電力に変換する。そして、この電力を前記熱電冷却デバイス19、ポンプ18及びファン21を駆動するように供給する。   In addition, the thermoelectric power generation device 20 converts part of the heat radiated from the high-temperature heating element 13 to the cooling plate 16 into electric power by the Seebeck effect. And this electric power is supplied so that the said thermoelectric cooling device 19, the pump 18, and the fan 21 may be driven.

この電力供給は、前記熱電発電デバイス20の発電容量に関係するため、前記負荷全てが賄えない場合もあり、この熱電発電デバイス20で不足の分を、別電源(商用電源、バッテリー等)で補う制御としてもよい。   Since this power supply is related to the power generation capacity of the thermoelectric power generation device 20, there is a case where all the load cannot be covered. It is good also as supplementary control.

以上のように、本実施の形態においては、最も低温に保たれる低温発熱体11に熱電冷却デバイス19を介して冷却プレート14が接続されることにより、循環する流体の温度よりも低い温度を熱電冷却デバイス19の冷却効果によって作り出すことで、動作設計温度が大きく異なる複数の発熱体を冷却する場合でも、低温発熱体11を所望の低温に保つことができる。   As described above, in the present embodiment, the cooling plate 14 is connected to the low-temperature heating element 11 that is kept at the lowest temperature via the thermoelectric cooling device 19, so that the temperature is lower than the temperature of the circulating fluid. By producing by the cooling effect of the thermoelectric cooling device 19, the low temperature heating element 11 can be kept at a desired low temperature even when a plurality of heating elements having greatly different operation design temperatures are cooled.

また、最も高温に保たれる高温発熱体13に熱電発電デバイス20を介して冷却プレート16が接続されることにより、熱電発電デバイス20を最も高温で作動させることよって、高温発熱体13の熱の一部を効率良く電力に変換できエネルギーの一部を回収する効率的なシステムとなる。   Further, the cooling plate 16 is connected to the high-temperature heating element 13 that is kept at the highest temperature via the thermoelectric power generation device 20, so that the thermoelectric power generation device 20 is operated at the highest temperature, thereby A part of the energy can be efficiently converted into electric power, and an efficient system for recovering part of the energy is obtained.

また、前記熱電発電デバイス20によって生じる電力によって、前記熱電冷却デバイス19を駆動することにより、熱電冷却デバイス19を作動させるための外部電力を最大で不要とすることができる。   Further, by driving the thermoelectric cooling device 19 with the electric power generated by the thermoelectric power generation device 20, external power for operating the thermoelectric cooling device 19 can be made unnecessary at the maximum.

また熱電発電デバイス20によって生じる電力によってポンプ18を駆動することにより、ポンプ18を作動させるための外部電力を最大で不要とするとともに、高温発熱体13の発熱量に応じてポンプ18の回転数を可変させて流体の流量を変化させることができ、一定の範囲での冷却能力の制御も可能となる。   Further, by driving the pump 18 with electric power generated by the thermoelectric power generation device 20, external power for operating the pump 18 is unnecessary at the maximum, and the rotation speed of the pump 18 is set according to the amount of heat generated by the high-temperature heating element 13. It is possible to change the flow rate of the fluid and to control the cooling capacity within a certain range.

また、前記放熱器17に気流を送風するファン21を備え、前記熱電発電デバイス20によって生じる電力によってファン21を駆動することにより、前記放熱器17の性能を高めるとともにファン21を作動させるための外部電力を最大で不要とすることができる。   Further, the radiator 17 is provided with a fan 21 that blows an air current, and the fan 21 is driven by the electric power generated by the thermoelectric power generation device 20, thereby improving the performance of the radiator 17 and externally operating the fan 21. Electric power can be eliminated at the maximum.

また、前記放熱器17から流出した流体が、最初に熱電冷却デバイス19を備えた冷却プレート14に流入するように連結されることにより、最も低温の流体で熱電冷却デバイス19を冷却(熱交換)することができるので、熱電冷却デバイス19を介して冷却プレート14と接続された低温発熱体11をより一層低温に保つことができる。   Further, the fluid flowing out from the radiator 17 is connected so as to flow into the cooling plate 14 having the thermoelectric cooling device 19 first, thereby cooling the thermoelectric cooling device 19 with the coldest fluid (heat exchange). Therefore, the low temperature heating element 11 connected to the cooling plate 14 via the thermoelectric cooling device 19 can be kept at a lower temperature.

また、前記ポンプ18から吐出された流体が、最初に放熱器17に流入するように連結されることにより、前記ポンプ18の発熱によって流体が温度上昇する影響を最も小さくできる。   In addition, since the fluid discharged from the pump 18 is connected so as to flow into the radiator 17 first, the influence of the temperature rise due to heat generated by the pump 18 can be minimized.

また、複数の冷却プレートの中で前記熱電発電デバイス20を備えた冷却プレート16が最も下流側となるように連結されることにより、他の冷却プレート14・15を流れる流体の温度の上昇を抑えることができ、他の発熱体11・12をより低温に保つことができる。   Further, the cooling plate 16 having the thermoelectric power generation device 20 among the plurality of cooling plates is connected so as to be the most downstream side, thereby suppressing an increase in the temperature of the fluid flowing through the other cooling plates 14 and 15. The other heating elements 11 and 12 can be kept at a lower temperature.

なお、本実施の形態1の熱電冷却デバイス19は、ペルチェ効果を利用したものであったが、本発明における熱電冷却デバイス19は、電子のトンネル効果を利用した冷却デバイスなどでも良い。   Although the thermoelectric cooling device 19 according to the first embodiment uses the Peltier effect, the thermoelectric cooling device 19 according to the present invention may be a cooling device using the electron tunnel effect.

また、本実施の形態1の熱電発電デバイス20は、ゼーベック効果を利用したものであったが、本発明における熱電発電デバイス20は電子のトンネル効果を利用した発電デバイスなどでも良い。   Moreover, although the thermoelectric power generation device 20 according to the first embodiment uses the Seebeck effect, the thermoelectric power generation device 20 according to the present invention may be a power generation device using an electron tunnel effect.

以上のように、本発明にかかる冷却装置は、動作設計温度が大きく異なる複数の発熱体を冷却する場合でも、各発熱体を所望の温度まで冷却できることが可能となるので、製造装置や理化学機器、家電機器等の用途にも広く適用できる。   As described above, the cooling device according to the present invention can cool each heating element to a desired temperature even when cooling a plurality of heating elements having greatly different operation design temperatures. It can be widely applied to uses such as home appliances.

本発明の実施の形態1における冷却装置の全体システム構成図Whole system block diagram of cooling device in Embodiment 1 of this invention 同実施の形態1における冷却装置の低温発熱体を冷却する冷却プレートの構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the cooling plate which cools the low temperature heat generating body of the cooling device in Embodiment 1 同実施の形態1における冷却装置の中温発熱体を冷却する冷却プレートの構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the cooling plate which cools the intermediate temperature heating element of the cooling device in Embodiment 1 従来例を示す冷却装置の全体システム構成図Overall system configuration diagram of cooling device showing conventional example

符号の説明Explanation of symbols

11 低温発熱体
12 中温発熱体
13 高温発熱体
14、15、16 冷却プレート
17 放熱器
18 ポンプ
19 熱電冷却デバイス
20 熱電発電デバイス
21 ファン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Low temperature heating element 12 Medium temperature heating element 13 High temperature heating element 14, 15, 16 Cooling plate 17 Radiator 18 Pump 19 Thermoelectric cooling device 20 Thermoelectric power generation device 21 Fan

Claims (9)

複数の発熱体の各々に対応して熱的に接続され、かつ内部を流体が流れる複数の冷却プレートと、前記各冷却プレート内に流体を循環させる流体循環手段と、前記流体を冷却する流体冷却手段と、少なくとも一つの冷却手段としての熱電冷却デバイスとを備え、少なくとも前記発熱体の中で最も低温に保たれる発熱体に、前記熱電冷却デバイスを介して前記冷却プレートを熱的に接続した冷却装置。   A plurality of cooling plates that are thermally connected to each of the plurality of heating elements and through which fluid flows, fluid circulation means for circulating fluid in each cooling plate, and fluid cooling for cooling the fluid And a thermoelectric cooling device as at least one cooling means, and the cooling plate is thermally connected via the thermoelectric cooling device to at least the heat generating element kept at the lowest temperature among the heat generating elements. Cooling system. 少なくとも一つの発電手段としての熱電発電デバイスを備え、前記発熱体の中で最も高温に保たれる発熱体に、前記熱電発電デバイスを介して前記冷却プレートを熱的に接続した請求項1に記載の冷却装置。   The thermoelectric power generation device as at least one power generation means is provided, and the cooling plate is thermally connected to a heating element that is maintained at the highest temperature among the heating elements via the thermoelectric generation device. Cooling system. 前記熱電発電デバイスによって生じる電力によって前記熱電冷却デバイスを駆動する請求項2に記載の冷却装置。   The cooling device according to claim 2, wherein the thermoelectric cooling device is driven by electric power generated by the thermoelectric power generation device. 前記流体循環手段をポンプとし、前記熱電発電デバイスによって生じる電力によって前記ポンプを駆動する請求項2または3に記載の冷却装置。   The cooling apparatus according to claim 2 or 3, wherein the fluid circulation means is a pump, and the pump is driven by electric power generated by the thermoelectric power generation device. 前記流体冷却手段を、放熱器とこの放熱器に気流を送風するファンより構成し、前記熱電発電デバイスによって生じる電力によって前記ファンを駆動する請求項2乃至4のいずれか一項に記載の冷却装置。   The cooling device according to any one of claims 2 to 4, wherein the fluid cooling means includes a radiator and a fan that blows an airflow to the radiator, and the fan is driven by electric power generated by the thermoelectric power generation device. . 前記流体冷却手段からの流体が、最初に熱電冷却デバイスを備えた前記冷却プレートに流入するように連結された請求項1乃至5のいずれか一項に記載の冷却装置。   The cooling apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein fluid from the fluid cooling means is connected so as to flow into the cooling plate having a thermoelectric cooling device first. 前記流体循環手段からの流体が、最初に前記流体冷却手段に流入するように連結された請求項1乃至6のいずれか一項に記載の冷却装置。   The cooling device according to any one of claims 1 to 6, wherein the fluid from the fluid circulation means is connected so as to first flow into the fluid cooling means. 前記複数の冷却プレートの中で、前記熱電発電デバイスを備えた冷却プレートが最も下流側となるように連結された請求項2乃至7のいずれか一項に記載の冷却装置。   The cooling device according to any one of claims 2 to 7, wherein a cooling plate provided with the thermoelectric power generation device is connected to be the most downstream side among the plurality of cooling plates. 内部を冷却流体が流れる複数の冷却プレートと、前記冷却流体の冷却を行う冷却手段と、前記冷却流体を、前記冷却手段から前記各冷却プレートへ循環させる流体循環手段と、発熱温度が異なる複数の発熱体を具備し、前記複数の冷却プレートを、前記冷却流体が直列に流れるように接続した冷却装置であって、前記発熱温度が最も低い発熱体を前段に位置する冷却プレートと熱的に接続し、同様に発熱温度の低い順に順次前記発熱体を各冷却プレートと対応して熱的に接続し、発熱温度が最も高い発熱体を後段の冷却プレートと熱的に接続し、さらに、前記発熱温度の低い発熱体と冷却プレートの熱的接続を、熱電冷却デバイスを介して行い、前記発熱温度の高い発熱体に、該発熱体の発熱を電力に変換する発電手段を設けた冷却装置。   A plurality of cooling plates through which cooling fluid flows, cooling means for cooling the cooling fluid, fluid circulation means for circulating the cooling fluid from the cooling means to each cooling plate, and a plurality of heat generation temperatures are different. A cooling device comprising a heating element, wherein the plurality of cooling plates are connected so that the cooling fluid flows in series, and the heating element having the lowest heating temperature is thermally connected to the cooling plate located in the preceding stage. Similarly, the heating elements are sequentially thermally connected to the cooling plates in order from the lowest heating temperature, the heating elements having the highest heating temperature are thermally connected to the subsequent cooling plate, and the heating A cooling apparatus in which a low-temperature heating element and a cooling plate are thermally connected via a thermoelectric cooling device, and the heating element having a high heating temperature is provided with power generation means for converting the heat generated by the heating element into electric power.
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