JP2008175448A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能に優れた液冷方式による小型の冷却装置を提供する。
【解決手段】ペルチェ素子を有する冷却部１１の吸熱面１１ｂの一部および放熱面１１ａに第１流路部１２および第２流路部１３を設け、第１流路部１２の流出口と第２流路部１３の流入口とを接続パイプ１４で接続して、接続パイプ１４を介して第１流路部１２から流出した冷媒を第２流路部１３に流入する。第１流路部１２で冷却された冷媒で放熱面１１ａを冷却することによって、冷却性能の向上と装置の小型化を実現した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ペルチェ素子を利用した液冷式による冷却装置に関する。

従来からペルチェ素子を利用した液冷方式の冷却装置が色々提案されている。図５は、従来の代表例な冷却装置の一構成例を示す断面図である。

図５において、５１はペルチェ素子、５２はペルチェ素子５１の放熱面５１ｂを水などの冷媒で冷却するための流路部、５３は冷媒５４を貯蔵するタンク、５５はポンプ、５６は流路部５２の流入口、５７は流路部５２の流出口、５８はパイプである。

ポンプ５５を駆動して冷媒５４を図中の矢印で示した方向にタンク５３から流路部５２へ還流させて、放熱面５１ｂ（発熱面）を冷媒５４で冷却することによって、吸熱面５１ａの温度を低下させる構成になっている。
特開平７−２６０２８７号公報

従来の冷却装置において、冷却性能を向上させるためには、ペルチェ素子自体の冷却性能を向上させることに加えて、冷媒の温度を低くする方法が有効である。しかし、従来の装置では、タンクおよびパイプの放熱性能以下には冷媒の温度を下げることできなかった。勿論、フィン式熱交換器、プレート式熱交換器などの熱交換器をパイプもしくはタンクに取り付けることによって冷媒の温度を低下させることができる。しかし、熱交換器を取り付ける方法は、装置コストが高くなりしかも装置が大型になる問題があった。

そこで、本発明は従来の問題を解決して、冷却性能に優れた小型の冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の冷却装置は、ペルチェ素子を有する冷却部と、冷却部の吸熱面の一部に設けた第１流路部と、冷却部の放熱面に設けた第２流路部と、第１流路部から第２流路部へ冷媒を還流させる還流部とを具備したことを特徴とする。

このような構成にすることによって、第１流路部で冷却された冷媒で冷却部の放熱面を冷却するため、従来の装置よりも放熱面の温度が低下し、その結果吸熱面の温度を従来例よりも低くすることができる。したがって、冷却性能の向上と装置の小型化との実現が可能になる。

本発明によれば、冷却性能に優れた小型の冷却装置を提供することができる効果が得られる。

以下、本発明による冷却装置の一実施形態について図１〜４の図面を参照して説明する。尚、各図面において同じ構成要素には同一の符号を付し、重複する構成要素の説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明による冷却装置の一構成例を示す概略図である。図１（ａ）は冷却装置全体を示す断面図、図１（ｂ）および図１（ｃ）は冷却部の吸熱面に設けた第１流路部の構成例を示す正面図、図１（ｄ）は冷却部の放熱面に設けた第２流路部の構成例を示す底面図である。図２は、本発明による冷却装置の要部の一実施例を示す斜視図である。図３は、図２の冷却装置を冷却部の吸熱面から見た分解斜視図である。図４は、図２の冷却装置を冷却部の放熱面から見た分解斜視図である。尚、各図において図中に付与した矢印の向きは、冷媒の流れる向きを示している。

図１において、１１はペルチェ素子を有する冷却部、１１ａは冷却部１１の放熱面、１１ｂは冷却部１１の吸熱面、１２は吸熱面１１ｂの一部に設けた流出入口を有する第１流路部、１３は放熱面１１ａに設けた流出入口を有する第２流路部、１４は第１流路部１２の流出口と第２流路部１３の流入口とを接続する接続パイプ、１５は水などの冷媒、１６は冷媒１５を貯蔵するタンク、１７はポンプ、１８はタンク１６内の冷媒１５をポンプ１７で汲み上げて第１流路部の流入口へ導くパイプ、１９は第２流路部の流出口から流出した冷媒１５をタンク１６へ導くパイプである。ポンプ１７を駆動すると冷媒１５が、図中に付与した矢印の向きに流れて、タンク１６と第１流路部１２と第２流路部との間を還流する構成になっている。ここで、冷媒を還流させるための構成要素すなわち接続パイプ１４とパイプ１８、１９とポンプ１７とからなる構成要素を還流部と定義する。

第１流路部１２は、例えば図１（ｂ）に示すように吸熱面１１ｂの片側に寄せて設けてもよく、あるいは図１（ｃ）に示すように吸熱面１１ｂの周縁に沿って環状に設けてもいずれでもよい。中でも、図１（ｃ）のように環状に配設すると、冷媒の冷却効率が良くなる点で好ましい。図１（ｂ）の点線で囲まれた吸熱面Ａおよび図１（ｃ）の点線で囲まれた吸熱面Ｂは、被冷却物を載置する場所を示している。

第２流路部１３は、例えば図１（ｄ）に示すように、放熱面１１ａ全体を冷媒１５で冷却するように蛇行状の流路が形成されている。

ポンプ１７を駆動して冷媒１５を矢印の向きに還流させると、第１流路部１２で冷却された冷媒１５で放熱面１１ａが冷却される。したがって、図５で説明した従来の冷却装置よりも低い温度の冷媒で冷却するため、吸熱面１１ｂの温度をより低くすることができる。

（実施例１）
図１（ｃ）で説明した冷却装置の実施例について、図２〜図４に基づいて以下に説明する。

冷却部１１は、ペルチェ素子を純銅や純アルミニウムなどの熱伝導性部材で挟持されたものから構成されている。

第１流路部１２は、純銅や純アルミニウムなどの熱伝導性部材で構成され、図２に示すように、冷却部１１の吸熱面１１ｂの周縁に沿って環状に設けられている。そして、図３に示すように、流入口２２から流入した冷媒が流出口２３から流出するように流路２４が形成されている。吸熱面１１ｂとは反対側の流路３２は蓋３１で密封されている。尚、吸熱面１１ｂ側の第１流路部１２は吸熱面１１ｂに接着剤などで接着され、冷媒が吸熱面１１ｂに接触するように構成されている。２１は被冷却物である。

第２流路部１３は、純銅や純アルミニウムなどの熱伝導性部材で構成され、図２に示すように、冷却部１１の放熱面１１ａを覆うように設けられている。そして、図４に示すように、流入口２４から流入した冷媒で放熱面１１ａ全体を冷却するように蛇行状の流路４２が形成されている。放熱面１１ａとは反対側の流路４２は蓋４１で密封されている。尚、放熱面１１ａ側の第２流路部１３は放熱面１１ａに接着剤などで接着され、冷媒が放熱面１１ａに接触するように構成されている。

第１流路部１２の流出口２３と、第２流路部１３の流入口２４とは、樹脂などの断熱性部材で構成された接続パイプ１４で接続されている。したがって、冷媒は第１流路部１２で冷却された温度を保持して第２流路部１３へ流入されるため、放熱面１１ａを効率よく冷却することができる。

本発明による冷却装置は半導体などの発熱体を冷却する冷却装置として有用である。

本発明による冷却装置の一構成例を示す概略図 本発明による冷却装置の要部の一実施例を示す斜視図 図２の冷却装置をペルチェ素子の吸熱面から見た分解斜視図 図２の冷却装置をペルチェ素子の放熱面から見た分解斜視図 従来の冷却装置の一構成例を示す概略図

符号の説明

１１ 冷却部
１２ 第１流路部
１３ 第２流路部
１４ 接続パイプ

Claims (2)

1. ペルチェ素子を有する冷却部と、前記冷却部の吸熱面の一部に設けた第1流路部と、前記冷却部の放熱面に設けた第２流路部と、前記第１流路部から前記第２流路部へ冷媒を還流させる還流部とを具備したことを特徴とする冷却装置。
2. 前記第１流路部が、前記吸熱面の周縁に沿って環状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。