JP2013183081A - Heat sink for thermoelectric module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱電モジュール用ヒートシンクにおいて熱を放散させる技術に関する。 The present invention relates to a technique for dissipating heat in a heat sink for a thermoelectric module.
熱電モジュールが電子機器などの物体と熱交換をして、その物体を加熱又は冷却することで、その物体の温度を調整する装置において、物体及び熱電モジュールが発した熱を、流れる水や空気などの流体に放散させる技術がある。特許文献１には、デバイスの片側では空冷機構により熱を放散させ、その反対側では熱電モジュールと熱交換を行い、その熱電モジュールの熱を水流機構により放散させる技術が開示されている。
In a device that adjusts the temperature of an object by heating or cooling the object by exchanging heat with the object such as an electronic device, the thermoelectric module converts the heat generated by the object and the thermoelectric module into flowing water, air, etc. There is technology to dissipate in the fluid.
上記のような技術では、例えば、ヒートシンクと呼ばれる部材を流体が通過することで、そのヒートシンクから流体に熱が放散する。この流体は、例えばポンプやファンにより、ヒートシンクを通過するように移動させられている。これらのポンプやファンが故障すると、流体が移動しなくなるため、ヒートシンクに留まっている流体の温度が上昇して熱が放散しにくくなる。その結果、熱電モジュールの温度も上昇して、ついには熱電モジュールが壊れてしまうことになる。 In the above technique, for example, when a fluid passes through a member called a heat sink, heat is dissipated from the heat sink to the fluid. This fluid is moved so as to pass through the heat sink by, for example, a pump or a fan. If these pumps or fans fail, the fluid does not move, so that the temperature of the fluid staying on the heat sink rises and it becomes difficult to dissipate the heat. As a result, the temperature of the thermoelectric module also rises and eventually the thermoelectric module is broken.
また、上記のように熱電モジュールを用いて物体の温度を調整する場合、熱電モジュールは、流される電流の向きによって物体から熱を与えたり（加熱したり）、熱を奪ったり（冷却したり）する。これら加熱及び冷却のいずれの場合も、熱電モジュール自身も発熱するため、流される電流量が同じであれば、物体を冷却するときに物体から奪う熱量に比べて、物体を加熱するときに物体に与える熱量が多くなる。このため、熱電モジュールによる物体の加熱は、物体の冷却に比べて制御することが難しいが、物体の加熱中にヒートシンクが熱を放散させて熱電モジュールを冷却することで、物体に与えられる熱量を少なくして制御しやすくなる場合がある。この場合と、熱電モジュールが物体を冷却する場合とでは、熱電モジュールの温度の上昇を防ぐためにヒートシンクが放散すべき適切な熱量が異なることが多い。 In addition, when the temperature of an object is adjusted using a thermoelectric module as described above, the thermoelectric module gives (heats) or deprives (cools) heat from the object depending on the direction of the flowing current. To do. In both cases of heating and cooling, the thermoelectric module itself generates heat, so if the amount of current that flows is the same, compared to the amount of heat taken away from the object when cooling the object, The amount of heat given increases. For this reason, heating of an object by a thermoelectric module is difficult to control compared to cooling of an object, but the heat sink dissipates heat during heating of the object to cool the thermoelectric module, thereby reducing the amount of heat given to the object. It may be easier to control with less. In this case, the appropriate amount of heat that the heat sink should dissipate in order to prevent an increase in the temperature of the thermoelectric module is often different between the case where the thermoelectric module cools an object.
特許文献１の技術では、水流機構及び空冷機構が備えられているが、熱電モジュールを冷却することができるのは水流機構のみである。このため、その水流機構で上記のような故障があると、熱電モジュールの温度が高くなりすぎて破損してしまうことになる。また、この技術では、水流機構で熱電モジュールを冷却するだけであるため、上述したように物体を加熱するときと冷却するときとでヒートシンクが放散する熱量を異ならせることができない。
そこで、本発明は、少なくとも２種類の異なる熱伝導率を有する流体へ熱を放散させて熱電モジュールの熱を効果的に放散させることが可能な熱電モジュール用ヒートシンクを提供すること目的とする。
In the technique of
Therefore, an object of the present invention is to provide a heat sink for a thermoelectric module that can dissipate heat to fluids having at least two different thermal conductivities to effectively dissipate the heat of the thermoelectric module.
上記した課題を解決するために、本発明は、熱電モジュールを固定する固定面と、少なくとも２種類の異なる熱伝導率を有する流体がそれぞれ通過する複数の放熱部とを有し、前記固定面に固定される前記熱電モジュールと熱交換をする熱電モジュール用ヒートシンクを提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention has a fixed surface for fixing a thermoelectric module and a plurality of heat radiating portions through which fluids having at least two different thermal conductances pass, respectively, A heat sink for a thermoelectric module that exchanges heat with the thermoelectric module to be fixed is provided.
好ましい態様において、前記複数の放熱部は、第１流体が通過する第１放熱部と、当該第１流体よりも熱伝導率の低い第２流体が通過する第２放熱部とを有し、前記第１放熱部を前記第１流体が通過するように当該第１流体を移動させる第１移動手段と、前記第２放熱部を前記第２流体が通過するように当該第２流体を移動させる第２移動手段と、前記第１移動手段により前記第１流体を移動させて前記ヒートシンクの熱を当該第１流体に放散させる第１放熱処理と、前記第１移動手段の異常を検出した場合に、前記第２移動手段により前記第２流体を移動させて前記ヒートシンクの熱を当該第２流体に放散させる第２放熱処理を行う第１制御手段とを備えることを特徴とする。 In a preferred aspect, the plurality of heat radiating portions include a first heat radiating portion through which the first fluid passes, and a second heat radiating portion through which a second fluid having a lower thermal conductivity than the first fluid passes, A first moving means for moving the first fluid so that the first fluid passes through the first heat radiating portion; and a second moving means for moving the second fluid so that the second fluid passes through the second heat radiating portion. When detecting an abnormality of the first moving means, two moving means, a first heat dissipating process for moving the first fluid by the first moving means to dissipate heat of the heat sink to the first fluid, And a first control means for performing a second heat radiation process for moving the second fluid by the second moving means to dissipate the heat of the heat sink to the second fluid.
また、好ましい態様において、前記複数の放熱部は、第１流体が通過する第１放熱部と、当該第１流体よりも熱伝導率の低い第２流体が通過する第２放熱部とを有し、前記第１放熱部を前記第１流体が通過するように当該第１流体を移動させる第１移動手段と、前記第２放熱部を前記第２流体が通過するように当該第２流体を移動させる第２移動手段と、前記熱電モジュールがサンプルを加熱する場合には前記第２移動手段により前記第２流体を移動させて前記ヒートシンクの熱を当該第２流体に放散させる第１放熱処理を行い、前記熱電モジュールがサンプルを冷却する場合には前記第１移動手段により前記第１流体を移動させて前記ヒートシンクの熱を当該第１流体に放散させる第２放熱処理を行う第２制御手段を備えることを特徴とする。 Further, in a preferred aspect, the plurality of heat radiating portions include a first heat radiating portion through which the first fluid passes and a second heat radiating portion through which a second fluid having a lower thermal conductivity than the first fluid passes. The first moving means for moving the first fluid so that the first fluid passes through the first heat radiating portion, and the second fluid moves so that the second fluid passes through the second heat radiating portion. When the thermoelectric module heats the sample, the second moving means to move the second fluid is moved by the second moving means to dissipate the heat of the heat sink to the second fluid. , When the thermoelectric module cools the sample, the first moving means moves the first fluid to include second control means for performing a second heat radiation process for dissipating the heat of the heat sink to the first fluid. It is characterized by .
また、好ましい態様において、前記ヒートシンクはブロックの形状をしており、前記第１放熱部及び前記第２放熱部はいずれも前記ヒートシンクを貫通することを特徴とする。
また、前記第２放熱部の少なくとも一部は、前記第１放熱部よりも前記熱電モジュール側に配置されていることを特徴とする。
In a preferred embodiment, the heat sink has a block shape, and both the first heat radiating portion and the second heat radiating portion penetrate the heat sink.
In addition, at least a part of the second heat radiating portion is disposed closer to the thermoelectric module than the first heat radiating portion.
本発明によれば、少なくとも２種類の異なる熱伝導率を有する流体へ熱を放散させて熱電モジュールの熱を効果的に放散させることが可能な熱電モジュール用ヒートシンクを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat sink for thermoelectric modules which can dissipate heat to the fluid which has at least 2 types of different thermal conductivity, and can dissipate the heat of a thermoelectric module effectively can be provided.
［第１実施形態］
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態における温調器１の構成を示すブロック図である。温調器１は、例えば計測器や精密加工機などの電子機器と熱を交換することで、その電子機器の温度を調整するものである。温調器１が温度を調整する対象は電子機器に限らず、熱を交換することが可能な何らかの物体であればよい。本実施形態では、温調器１がサンプル２の温度を調整する場合を例にとって説明する。温調器１は、熱交換装置１０と、放熱装置２０と、放熱制御装置４０とを備える。
[First Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the
熱交換装置１０は、サンプル２と熱交換をする装置である。熱交換装置１０は、熱電モジュール１１と、電源１２とを有する。熱電モジュール１１は、複数の熱電素子と、これらの熱電素子を電気的に接続する複数の電極と、これらの熱電素子及び電極を挟み込む2つの板状の絶縁体とを有し、これらが概ね直方体状となるように形成されている。複数の熱電素子はＰ型半導体化合物素子とＮ型半導体化合物素子の２種類からなる。これらＰ型及びＮ型の半導体化合物素子は、Ｐ、Ｎ、Ｐ、Ｎの順に電気的に直列に接続されている。熱電モジュール１１に直流電流が流れると、一方の面からその反対側の面に向けて熱が伝達する。熱電モジュール１１では、流れる電流の向きが反対になると、熱が伝達する方向も反対になる。電源１２は、熱電モジュール１１に電力を供給する電源である。電源１２により電力が供給されると、熱電モジュール１１に直流電流が流れ、サンプル２から熱電モジュール１１に熱が伝達するようになっている。この場合、熱電モジュール１１は、サンプル２から熱を奪い、サンプル２を冷却する。
The
放熱装置２０は、水や空気に熱を放散させるための部材である。放熱装置２０は、ヒートシンク３０と、水流入部２１と、空気流入部２２と、バッテリー２３と、スイッチ２４とを有する。ヒートシンク３０は、水又は空気に熱を放散する、すなわち放熱する部材である。ヒートシンク３０は、水冷部３１と、強制空冷部３２とを有する。水冷部３１は、ヒートシンク３０において、流れる水の通り道となる部分である。水流入部２１は、電動のポンプを有し、そのポンプを稼働させることで、水冷部３１に水を流入させる。水冷部３１では、流入された水がそのまま通過するようになっている。つまり、水冷部３１においては、水流入部２１により次々に水が流入されることで、内部に存在する水が次々に通過して新たな水と入れ替わるようになっている。このように、水流入部２１は、水冷部３１を水が通過するように移動させる移動手段として機能する。水冷部３１においては、水流入部２１により流入されてきた水が通過するときに、この水に対してヒートシンク３０から熱が放散される。このように、水冷部３１において通過する水に対して熱が放散される状態を水冷状態という。水冷部３１と水流入部２１とは、水流機構として機能する。
The
強制空冷部３２は、ヒートシンク３０において、流れる空気の通り道となる部分である。空気流入部２２は、電動のファンを有し、そのファンを回転させることで、強制空冷部３２に空気を流入させる。強制空冷部３２では、流入された空気がそのまま通過するようになっている。つまり、強制空冷部３２においては、空気流入部２２により次々に空気が流入されることで、内部に存在する空気が次々に通過して新たな空気と入れ替わるようになっている。このように、空気流入部２２は、強制空冷部３２を空気が通過するように移動させる移動手段として機能する。バッテリー２３は、空気流入部２２が有するファンに電力を供給する。スイッチ２４は、バッテリー２３と空気流入部２２との間に接続され、バッテリー２３が上記ファンに電力を供給する状態（通電状態という）と供給しない状態（非通電状態という）とを切り替える。強制空冷部３２では、空気流入部２２により流入されてきた空気が通過するときに、この空気に対してヒートシンク３０から熱が放散される。このように、強制空冷部３２において通過する空気に対して熱が放散される状態を強制空冷状態という。強制空冷部３２、空気流入部２２、バッテリー２３及びスイッチ２４は、空冷機構として機能する。
The forced
放熱制御装置４０は、放熱装置２０が水冷状態又は強制空冷状態のいずれかの状態で放熱するように制御する装置である。以下では、この制御のことを「放熱制御」という。放熱制御装置４０は、流量計４１と、コントローラ４２とを有する。流量計４１は、水冷部３１を通過する水の流量（例えば体積流量）を計測する計測装置である。流量計４１は、計測した流量を示すデータをコントローラ４２に供給する。コントローラ４２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置とを備えている。コントローラ４２は、スイッチ２４と電気的に接続されている。ＣＰＵは、ＲＡＭをワークエリアとして用いてＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することによって、スイッチ２４の動作を制御する。
The heat
続いて、ヒートシンク３０の形状について、図２及び図３を参照しながら説明する。
図２は、ヒートシンク３０の外観を示す斜視図である。ヒートシンク３０は、例えばアルミニウムや銅などの熱伝導率が比較的高い金属を材料に用いてブロック（直方体）の形状をしている。図２を含む以下の図においては、ヒートシンク３０の各辺に沿った方向を、互いに直角に交わるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸で表す。各軸を示す矢印が指す方向を、それぞれの軸の正方向（例えばＸ軸正方向）といい、特に正方向か負方向かを示さない場合は単にその軸の方向（例えばＸ軸方向）というものとする。
Next, the shape of the
FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the
ヒートシンク３０のＺ軸正方向に向いた面には、熱電モジュール１１が固定されている。以下では、この面を「固定面３０Ａ」という。熱電モジュール１１のＺ軸正方向に向いた面１１Ａ側には、サンプル２が固定されている。ヒートシンク３０のＸ軸正方向に向いた面３０Ｂの中央には、水冷部３１が設けられている。より詳細には、水冷部３１は、ヒートシンク３０をＸ軸方向に貫通する円柱状の孔と、ヒートシンク３０においてその孔を形成している内周面を含む部分とを有するものである。つまり、水冷部３１は、ヒートシンク３０を貫通するように設けられている。水冷部３１には、外径が水冷部３１の直径と一致する配管２１１が差し込まれている。図２では、水冷部３１を示すため、配管２１１の面３０Ｂ側を二点鎖線で示している。配管２１１は、例えばアルミニウムや銅などの熱伝導率が比較的高い金属を材料に用いて形成されている。配管２１１は、水流入部２１の一部であり、図２ではその一部を示している。配管２１１は、図示せぬポンプにより内部に水が流れるようになっている。ヒートシンク３０のＹ軸正方向に向いた面３０Ｃ側には、その四隅にそれぞれ強制空冷部３２１、３２２、３２３及び３２４（それぞれを区別しない場合は「強制空冷部３２」という。）が設けられている。具体的には、各強制空冷部３２は、ヒートシンク３０をＹ軸方向にそれぞれ貫通する円柱状の孔と、ヒートシンク３０においてその孔を形成している内周面を含む部分とを有するものである。つまり、各強制空冷部３２は、ヒートシンク３０を貫通するようにそれぞれ設けられている。水冷ヒートシンク３０のＹ軸負方向側には、空気流入部２２が取り付けられている。
The
なお、水冷部３１の開口部には、配管を固定するためにコネクタを配置してもよい。具体的には、配管２１１を水冷部３１へ差し込むのではなく、水冷部３１の開口部のコネクタへ配管２１１を接続する。このコネクタは、水冷部３１の開口部自体にネジを切ったものであってもよいし、専用コネクタを取り付けたものであってもよい。その場合、配管２１１には、熱伝導率の小さなビニール等のチューブを用いることもできる。
In addition, you may arrange | position a connector in the opening part of the
図３は、３つの方向から見た放熱装置２０をそれぞれ示した図である。図３（ａ）はＺ軸負方向に、図３（ｂ）はＹ軸負方向に、図３（ｃ）はＸ軸負方向に見た放熱装置２０をそれぞれ示している。以降の図においては、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に対して、図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）と同様の向きに見たヒートシンクを示す図を、平面図、正面図、側面図というものとする。図３（ａ）に示すとおり、空気流入部２２には、上記のファン２２１が設けられている。ファン２２１は、回転すると矢印で示した方向、すなわちＹ軸正方向に空気を送り込む。これにより、強制空冷部３２に空気が流入する。水冷部３１と強制空冷部３２とは、互いの軸が直交するように設けられている。また、図３（ｂ）に示すように、水冷部３１と強制空冷部３２とは、互いに重ならないようになっている。このように水冷部３１と強制空冷部３２とが配置されていることにより、配管２１１が差し込まれる面とは異なる面に、空気流入部２２が取り付けられるようになっている。すなわち、金属のブロックからなるヒートシンク３０は、複数の貫通する孔を有することによって、一体のブロックでありながら、強制空冷及び強制水冷の両方の機能を備えることができる。
FIG. 3 is a view showing the
図３（ｂ）に示すとおり、熱電モジュール１１は、Ｚ軸正方向に向いた面１１Ａと、Ｚ軸負方向に向いた面１１Ｄとを有する。熱電モジュール１１の面１１Ａ側には、サンプル２が固定されて面１１Ａと接触しており、面１１Ｄ側には、ヒートシンク３０が固定されて面１１Ｄと接触している。熱電モジュール１１は、面１１Ａ及び面１１Ｄの間で熱を伝達させてサンプル２と熱交換をする。また、ヒートシンク３０は、固定面３０Ａに固定される熱電モジュール１１と熱交換をする。本実施形態においては、熱電モジュール１１は、面１１Ａから面１１Ｄに向けて熱を伝達させ、矢印Ａ１で示したとおり、サンプル２の熱をヒートシンク３０に伝達させる。ヒートシンク３０は、熱電モジュール１１により伝達させられてきた熱の一部を、矢印群Ａ２で示したとおり、強制空冷部３２に存在する空気に向けて放散する。また、図３（ｃ）に示すとおり、水冷部３１と配管２１１の外周面とは互いに接触している。このような水冷部３１では、熱電モジュール１１により伝達させられてきた熱の一部が、矢印群Ａ３で示したとおり、配管２１１内を流れる水にヒートシンク３０から配管２１１を介して放散される。
As shown in FIG. 3B, the
温調器１においては、電源が投入されると、熱電モジュール１１に電流が流されてサンプル２の冷却が開始されるとともに、水流入部２１が有するポンプにも電流が流されて、水冷部３１への水の流入が開始される。このとき、スイッチ２４は、非通電状態となっている。つまり、温調器１は、電源が投入されると、最初は空気よりも熱伝導率が高い水による水冷状態で動作するようになっている。そして、この水の流入の開始を契機として、コントローラ４２は、上述した放熱制御を行うための処理（放熱制御処理という）を開始する。
In the
図４は、放熱制御処理の手順を示すフローチャートである。コントローラ４２は、まず、流量計４１から供給されるデータから、そのデータが表す流量を検出する（ステップＳ１１）。次に、コントローラ４２は、検出した流量が閾値未満か否かを判定する（ステップＳ１２）。この閾値は、例えば、水流入部２１による水の流入が順調に行われているときの流量の１００分の１の値である。コントローラ４２は、検出した流量が閾値未満と判定すると（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、非通電状態であったスイッチ２４を通電状態に切り替え、空気流入部２２にバッテリー２３から電力を供給させて強制空冷部３２への空気の流入を開始させる（ステップＳ１３）。このようにして、温調器１は、水冷状態から強制空冷状態に切り替えを行う。ステップＳ１３の処理を実行すると、コントローラ４２は、放熱制御処理を終了する。また、コントローラ４２は、ステップＳ１２において、検出した流量が閾値以上（ＮＯ）と判定した場合も、放熱制御処理を終了する。コントローラ４２は、以上の放熱制御処理を、予め定められた間隔（例えば１秒毎）で繰り返し実行する。
FIG. 4 is a flowchart illustrating the procedure of the heat dissipation control process. The
流量計４１により検出される流量が閾値未満となるのは、例えば水流入部２１のポンプが故障して水を流入させることができなくなった場合など、水流入部２１に何らかの異常が発生した場合である。コントローラ４２と流量計４１とが協働することで、このような水流入部２１の異常の有無を検知する検知手段として機能する。流量が閾値未満になるということは、図２に示す水冷部３１に存在する水はほとんど入れ替わらないことになる。そのため、水冷部３１を水が通過して水の入れ替えが行われる場合に比べて、水冷部３１からの放熱により水の温度が上昇しやすくなる。この水の温度がヒートシンク３０の温度まで上昇すると、それ以上放熱できなくなるため、今度はヒートシンク３０の温度が上昇する。すると、それに追随して水の温度も上昇する。こうしてヒートシンク３０及び水の温度がともに上昇してゆき、熱電モジュール１１が冷却されなくなって、熱電モジュール１１の温度も上昇してついには破損してしまうことになる。
The flow rate detected by the
本実施形態では、コントローラ４２は、水冷状態で熱を放散させる放熱処理と、例えば上述した水が流入してこない状態のように水流入部２１の異常を検出した場合に、水よりも熱伝導率が低い空気による強制空冷状態で熱を放散させる放熱処理を行う制御手段（第１制御手段）として機能している。これにより、水流入部２１の異常が検出された場合であっても、水冷状態での放熱がされる代わりに、強制空冷状態での放熱がされることになり、熱電モジュール１１の温度の上昇を抑制することができる。つまり、水及び空気への放熱を制御して熱電モジュール１１の熱を効果的に放散させることができる。また、それにより、熱電モジュール１１の温度が高くなりすぎることを防ぎ、熱電モジュール１１が熱により破損することを少なくすることができる。
In the present embodiment, the
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態における温調器は、上述した第１実施形態の温調器１と共通する構成を有するものである。よって、第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態は、上述した放熱制御が行われるという点では第１実施形態と共通するが、熱電モジュール１１の動作状態に応じて水冷状態と強制空冷状態とを切り替えるように放熱制御が行われるという点で、第１実施形態と異なる。ここでいう動作状態とは、熱電モジュール１１がサンプル２に熱を与えるように動作している（すなわち加熱している）状態と、サンプル２にから熱を奪うように動作している（すなわち冷却している）状態のことである。以下、図５及び図６を参照しながら、本実施形態における温調器について説明する。
[Second Embodiment]
The temperature controller in the second embodiment of the present invention has a configuration common to the
図５は、第２実施形態に係る温調器１ａの構成を示す図である。温調器１ａは、熱交換装置１０ａと、放熱装置２０ａと、放熱制御装置４０ａとを備える。熱交換装置１０ａは、熱電モジュール１１と、バイポーラ電源１３とを有する。熱電モジュール１１では、上述したとおり、流れる電流の向きが反対になると、熱が伝達する方向も反対になる。つまり、熱電モジュール１１は、流れる電流の向きを変えることにより、サンプル２を冷却したり加熱したりする。バイポーラ電源１３は、極性（電流を流す向き）を反転させることができる電源である。以下では、熱電モジュール１１がサンプル２を加熱するときのバイポーラ電源１３の極性を「加熱極性」といい、冷却するときの極性を「冷却極性」という。バイポーラ電源１３は、加熱極性及び冷却極性の電流を、電流量（単位時間当たりの電流量）を変化させて熱電モジュール１１に供給することができる。加熱極性の場合は、電流量が多いほど、熱電モジュール１１の面１１Ａの温度が高くなり、冷却極性の場合は、電流量が多いほど、面１１Ａの温度が低くなる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the
放熱装置２０ａは、ヒートシンク３０ａを有する。ヒートシンク３０ａの形状について、図６を参照しながら説明する。
図６は、放熱装置２０ａの外観を示す図である。図６（ａ）及び（ｂ）では、放熱装置２０ａの正面図及び側面図をそれぞれ示している。ヒートシンク３０ａは、水冷部３１ａと強制空冷部３２ａとを有する。水冷部３１ａ及び強制空冷部３２ａは、それぞれ、ヒートシンク３０ａをＹ軸方向に貫通する直径がＬ１の円柱状の１つの孔と、ヒートシンク３０ａにおいてその孔を形成している内周面を含む部分とを有するものである。つまり、水冷部３１ａ及び強制空冷部３２ａが有する内周面の表面積は、互いに等しくなっている。水冷部３１ａ及び強制空冷部３２ａは、Ｚ軸方向に並んでおり、水冷部３１ａの方がＺ軸正方向側、すなわち熱電モジュール１１に近い位置に配置されている。水冷部３１ａ及び強制空冷部３２ａには、同じ厚さの配管２１１ａ及び２２２がそれぞれ差し込まれている。配管２１１ａ及び２２２は、それぞれ水流入部２１ａ及び空気流入部２２ａの一部であり、図６ではその一部を示している。配管２１１ａ及び２２２は、内部がそれぞれ水及び空気で満たされた状態となっている。水流入部２１ａ及び空気流入部２２ａは、図示せぬポンプによって、これらの配管内の水及び空気を、流量（体積流量）が互いに等しくなるように移動させる。
The
FIG. 6 is a diagram illustrating an appearance of the
配管２１１ａ及び配管２２２には、電磁バルブ２１３及び２２３がそれぞれ設けられている。電磁バルブ２１３及び２２３は、電磁石及びその電磁石によって開閉する弁を有する。これらの弁が開閉することで、配管２１１ａ及び配管２２２の中の水及び空気が流れたり止まったりする。熱電モジュール１１の面１１Ａには、サーミスター４３が取り付けられている。サーミスター４３は、温度を測定するセンサである。図６（ｃ）では、図６（ａ）におけるサーミスター４３、サンプル２及び熱電モジュール１１を拡大して示している。サーミスター４３は、Ｚ軸負方向側を面１１Ａの領域Ｍ１に接触させ、この領域Ｍ１の温度を測定する。サーミスター４３は、図５に示すように、測定した温度を示すアナログ形式のデータをコントローラ４２ａに供給する。
コントローラ４２ａは、サーミスター４３から供給されたデータが示す温度を、面１１Ａの温度として検出する。コントローラ４２ａは、この検出を、定められた間隔（例えば１秒毎）で行う。コントローラ４２ａは、電磁バルブ２１３及び２２３の弁の開閉と、バイポーラ電源１３から熱電モジュール１１に供給される電流の極性及び電流量とを制御する。コントローラ４２ａは、この電流量の制御を、段階的（例えば１０段階）に行う。また、コントローラ４２ａは、上記弁の開閉状態（開いているか閉じているか）と、上記電流の極性（加熱極性か冷却極性か）とを検出する。コントローラ４２ａは、例えば、これらを最後に制御したときの状態を示すデータをＲＡＭに記憶させておき、記憶させたデータを参照することで、これらの状態を検出する。
The
続いて、コントローラ４２ａの動作について、温調器１ａがサンプル２の温度サイクル試験に用いられた場合を例にとって説明する。温度サイクル試験とは、温度の上昇及び下降を繰り返したときにサンプル２の性能がどのように変化するかを調査する試験である。この試験では、コントローラ４２ａは、温調器１ａがサンプル２に対して加熱及び冷却を繰り返すように各部を制御する処理を行う。コントローラ４２ａがこの処理を行うことで、サンプル２の温度が制御される。以下ではこの処理を「温度制御処理」という。温度制御処理においては、コントローラ４２ａは、水冷状態での放熱と強制空冷状態での放熱とを、次のように制御する。
Next, the operation of the
温調器１ａがサンプル２を冷却する場合について説明する。温調器１ａにおいては、上述したとおり、水冷部３１ａ及び強制空冷部３２ａが有する内周面の表面積が互いに等しく、配管２１１ａ及び２２２が同じ厚さであるため、両部をそれぞれ通過している水及び空気と各配管とが接触する面積も等しくなる。また、上述したとおり、これらの水及び空気が水流入部２１ａ及び空気流入部２２ａによりそれぞれ移動させられるときの流量（体積流量）も、互いに等しくなっている。空気に比べて水の方が熱伝導率が高いため、放熱装置２０ａが放熱する熱量は、強制空冷状態に比べて水冷状態の方が多くなる。このため、コントローラ４２ａは、サンプル２の冷却中に水冷状態で放熱するように各部を制御することで、強制空冷状態で放熱させる場合に比べて、熱電モジュール１１からヒートシンク３０ａに伝達してきた熱をより多く放熱させる、すなわち熱電モジュール１１をより強く冷却する。
A case where the
次に、温調器１ａがサンプル２を加熱する場合について説明する。熱電モジュール１１は、電流を供給されると、熱を伝達させるとともに、自身が熱を発生させる。このため、サンプル２を加熱するときは、冷却するときに比べて、同じ電流量でも熱電モジュール１１の面１１Ａの温度を大きく上昇させることができる。一方で、加熱中は、面１１Ａの温度を少しだけ上昇させて、サンプル２を少しだけ加熱するといったことが、冷却中に比べて難しい。そこで、温調器１ａでは、加熱中に強制空冷状態で放熱することで、熱電モジュール１１を冷却して面１１Ａの温度の上昇量を少なくし、サンプル２を少しだけ加熱することができるようにしている。このとき、水冷状態で放熱すると、放熱される熱量が多すぎて、温調器１ａにおいては、電流量が少ないとサンプル２が反対に冷却されることがある。以上のことから、コントローラ４２ａは、サンプル２の加熱中に強制空冷状態で放熱するように制御することで、面１１Ａの温度の上昇量を適度に抑えるようにしている。
Next, the case where the
続いて、温度調整処理におけるコントローラ４２ａが実行する処理の手順について説明する。まず最初に、温調器１ａがサンプル２の加熱又は冷却を始める前、すなわち、熱電モジュール１１に電流が流れていない状態では、コントローラ４２ａは、バイポーラ電源１３を制御して、熱電モジュール１１にいずれかの極性（加熱極性又は冷却極性）の電流を、決められた電流量で供給させる。こうしてサンプル２の加熱又は冷却が始まると、コントローラ４２ａは、温度制御処理を開始する。
Subsequently, a procedure of processing executed by the
図７は、温度制御処理における処理の手順を示すフローチャートである。コントローラ４２ａは、まず、熱電モジュール１１の動作状態を検出し、検出した動作状態が、熱電モジュール１１がサンプル２を加熱する動作を行っている状態（加熱動作状態）なのか、冷却する動作を行っている状態（冷却動作状態）なのかを判断する（ステップＳ２０）。具体的には、コントローラ４２ａは、バイポーラ電源１３が熱電モジュール１１に供給する電流の極性を熱電モジュール１１の動作状態を表すものとして検出する。そして、コントローラ４２ａは、加熱極性が検出されれば加熱動作状態と判断し、冷却極性が検出されれば冷却動作状態と判断する。このようにコントローラ４２ａは、バイポーラ電源１３と協働することで、熱電モジュール１１の動作状態を検出する検出手段として機能する。コントローラ４２ａは、加熱動作状態と判断した場合、ステップＳ２１からＳ２５までのを行い、冷却動作状態と判断した場合、ステップＳ３１からＳ３５までのを行う。
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure in the temperature control processing. First, the
ステップＳ２０において加熱動作状態と判断された場合について説明する。コントローラ４２ａは、まず、強制空冷状態になっているか否かを判断する（ステップＳ２１）。詳細には、コントローラ４２ａは、電磁バルブ２１３及び２２３の弁（以下、それぞれを「水弁」及び「空気弁」という。）の開閉状態をそれぞれ検出し、水弁が開いていて空気弁が閉まっていれば水冷状態、空気弁が開いていて水弁が閉まっていれば強制空冷状態と判断する。コントローラ４２ａは、強制空冷状態ではない（ＮＯ）と判断した場合、電磁バルブ２１３及び２２３を制御してこれらの弁の開閉状態を反対にすることで、水冷状態から強制空冷状態に切り替える（ステップＳ２２）。ステップＳ２１において強制空冷状態である（ＹＥＳ）と判断した場合、コントローラ４２ａは、次に述べるステップＳ２３の処理を行う。
A case where the heating operation state is determined in step S20 will be described. First, the
コントローラ４２ａは、サーミスター４３から供給されたデータに基づき、上記のとおり熱電モジュール１１の面１１Ａの温度を検出し、検出した温度が予め決められた上限値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。この上限値は、この温度サイクル試験においてサンプル２の温度を上昇させたときの上限として予め決められた値である。また、ここで検出される温度は、面１１Ａのうち、図６（ｃ）に示した領域Ｍ１の温度を表している。一方、サンプル２は、面１１Ａのうち、図６（ｃ）に示すサンプル２と接触している領域Ｍ２と熱交換をしているため、領域Ｍ２の温度を追随するように温度が変化する。つまり、サンプル２及び領域Ｍ１の温度は、厳密には時間的な相違が生じる場合がある。また、領域Ｍ１及びＭ２は、熱交換をする対象が異なるため、厳密には相違している場合がある。これらの相違は、本実施形態においては、無視できる大きさであるものとする。つまり、上記のとおり検出された温度は、サンプル２の温度を表しているものとする。なお、これらの相違が大きい場合は、サンプル２の温度の上昇及び下降を繰り返したときのサンプル２及び領域Ｍ１の温度を予め測定しておいて、コントローラ４２ａが、それらの測定値の相違に基づいて検出した温度を補正するようにしてもよい。
Based on the data supplied from the
コントローラ４２ａは、検出した温度が上限値より大きい（ＮＯ）とステップＳ２３において判断した場合、バイポーラ電源１３が熱電モジュール１１に供給する電流の電流量は変化させず、極性を加熱極性から冷却極性に変更する（ステップＳ２４）。そして、コントローラ４２ａは、空気弁を閉じて水弁を開くことで、強制空冷状態から水冷状態に切り替え（ステップＳ２５）、温度制御処理を終了する。コントローラ４２ａは、検出した温度が上限値以下（ＹＥＳ）とステップＳ２３において判断した場合も、温度制御処理を終了する。コントローラ４２ａは、温度制御処理を終了した後、定められた時間（例えば１秒）が経過すると、再び温度制御処理を開始する。
If the
次に、ステップＳ２０において冷却動作状態と判断された場合について説明する。コントローラ４２ａは、ステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３４及びＳ３５において、ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２４及びＳ２５の処理を、水冷状態及び強制空冷状態と、水弁及び空気弁と、加熱極性及び冷却極性とを入れ替えて実行する。また、コントローラ４２ａは、ステップＳ３３においては、サーミスター４３から供給されたデータに基づいて面１１Ａの温度を検出し、検出した温度が予め決められた下限値以上であるか否かを判断する。この下限値は、この温度サイクル試験においてサンプル２の温度を下降させたときの下限として予め決められた値である。
Next, a case where the cooling operation state is determined in step S20 will be described. In steps S31, S32, S34, and S35, the
図８は、コントローラ４２ａが温度制御処理を行ったときのサンプル２の温度変化の一例を示すグラフである。図８のグラフの縦軸はサンプル２の温度（単位は℃）を示し、横軸は時間（単位は分）を示している。この温度制御処理においては、上限値が８０℃、下限値が２０℃と決められているものとする。サンプル２の温度は、最初は２０℃であり、熱電モジュール１１によりサンプル２が加熱されることで上昇し、１分後に８０℃まで到達している。この到達後にコントローラ４２ａにより行われた温度制御処理において、加熱から冷却への切り替えが行われる。サンプル２の温度は下降してゆき、温度制御処理の開始から２分後に２０℃まで到達する。この到達後にコントローラ４２ａにより行われた温度制御処理において、冷却から加熱への切り替えが行われる。以上のとおり、温調器１ａは、温度サイクル試験において、サンプル２の温度を、決められた上限値及び下限値の間で上昇及び下降を繰り返すように制御する。
FIG. 8 is a graph showing an example of the temperature change of the
本実施形態では、コントローラ４２ａは、上述したとおり、熱電モジュール１１の動作状態を検出し、加熱動作状態を検出した場合には強制空冷状態で熱を放散させる放熱処理を行い、冷却動作状態を検出した場合には水冷状態で熱を放散させる放熱処理を行う制御手段（第２制御手段）として機能している。これにより、コントローラ４２ａは、加熱動作状態のときに、水冷状態で放熱する場合に比べて熱電モジュール１１の面１１Ａの温度の上昇量を適度に抑えるようにしつつ、冷却動作状態のときに、強制空冷状態で放熱する場合に比べて熱電モジュール１１を強く冷却し、熱電モジュール１１の高温による破損を生じにくくしている。このように、本実施形態によれば、水及び空気への放熱を制御して熱電モジュール１１の熱を効果的に放散させることができる。
In the present embodiment, as described above, the
［変形例］
上述した各実施形態は、本発明の実施の一例に過ぎず、以下のように変形させてもよい。また、上述した各実施形態及び以下に示す各変形例は、必要に応じて組み合わせて実施してもよい。
[Modification]
Each embodiment mentioned above is only an example of implementation of the present invention, and may be changed as follows. Moreover, you may implement combining each embodiment mentioned above and each modification shown below as needed.
（変形例１）
放熱装置は、上述した第２実施形態では、水冷部３１ａの方が熱電モジュール１１に近い位置に配置されていたが、強制空冷部の方が熱電モジュール１１に近い位置に配置されていてもよい。
図９は、本変形例に係る放熱装置の一例である放熱装置２０ｂを示す図である。図９では、放熱装置２０ｂの正面図を示している。放熱装置２０ｂは、ヒートシンク３０ｂと、水流入部２１ｂと、空気流入部２２ｂとを有する。ヒートシンク３０ｂは、水冷部３１ｂと、強制空冷部３２ｂとを有する。水冷部３１ｂ及び強制空冷部３２ｂは、いずれも直径がＬ１の円柱状の孔を有するものである。水流入部２１ｂは、水冷部３１ｂに差し込まれた配管２１１ｂを有し、図示せぬポンプにより、水冷部３１ｂに水を流入させる。空気流入部２２ｂは、フィン２２１ｂを有し、フィン２２１ｂを回転させることで強制空冷部３２ｂに空気を流入させる。ヒートシンク３０ｂにおいては、水冷部３１ｂに比べて、強制空冷部３２ｂの方が熱電モジュール１１に近い位置に配置されている。
(Modification 1)
In the above-described second embodiment, the
FIG. 9 is a diagram illustrating a
図１０は、本変形例に係る放熱装置の一例である放熱装置２０ｃを示す図である。図１０では、放熱装置２０ｃの正面図を示している。放熱装置２０ｃは、ヒートシンク３０ｃと、水流入部２１ｃと、空気流入部２２ｃとを有する。ヒートシンク３０ｃは、水冷部３１ｃと、強制空冷部３２ｃとを有する。水冷部３１ｃ及び強制空冷部３２ｃは、いずれも直径がＬ２の円柱状の孔を有するものである。水流入部２１ｃは、水冷部３１ｃに差し込まれた配管２１１ｃを有し、図示せぬポンプにより、水冷部３１ｃに水を流入させる。空気流入部２２ｃは、図９で示した空気流入部２２ｂのようにフィンを有する代わりに、強制空冷部３２ｃに差し込まれた配管２２２ｃを有し、図示せぬポンプにより、強制空冷部３２ｃに空気を流入させる。ヒートシンク３０ｃにおいても、水冷部３１ｃに比べて、強制空冷部３２ｃの方が熱電モジュール１１に近い位置に配置されている。
FIG. 10 is a diagram illustrating a
図９及び図１０に示した例では、水冷部及び強制空冷部の直径が、それぞれ同じ（Ｌ１及びＬ２）になっている。つまり、これらの例では、水冷部及び強制空冷部が有する内周面の表面積が、互いに等しくなっている。一方、水と空気とでは、水の方が空気に比べて熱伝導率が高い。このため、上記の各例では、水冷状態の水冷部の方が、強制空冷状態の強制空冷部に比べて、多くの熱が放散されるようになっている。なお、それぞれの配管の厚さは無視できるほど薄いものとする。また、熱電モジュール１１からヒートシンクに熱が伝達してくる場合、水冷部及び強制空冷部が熱電モジュール１１からそれぞれ遠ざかるほど、伝達してきた熱のうちこれらの各部に到達する熱の量が少なくなる。つまり、水冷部及び強制空冷部では、各々が熱電モジュール１１に近いほど、多くの熱が放散されるようになっている。
In the example shown in FIGS. 9 and 10, the diameters of the water cooling part and the forced air cooling part are the same (L1 and L2), respectively. That is, in these examples, the surface areas of the inner peripheral surfaces of the water cooling part and the forced air cooling part are equal to each other. On the other hand, water and air have higher thermal conductivity than water. For this reason, in each of the above examples, the water-cooled water-cooled portion dissipates more heat than the forced-air-cooled forced air-cooled portion. The thickness of each pipe is assumed to be negligible. Further, when heat is transmitted from the
本変形例においては、上記のとおり、水冷部に比べて、強制空冷部の方が熱電モジュール１１に近い位置に配置されている。このため、強制空冷部に比べて、水冷部の方が熱電モジュール１１に近い位置に配置されている構成（構成１という）と比較すると、強制空冷部において放散される熱量が多くなり、水冷部において放散される熱量が少なくなっている。これにより、これらの熱量の差が、構成１における同様の熱量の差に比べて小さくなっている。例えば、上述した第１実施形態のような放熱制御処理が行われ、水冷状態から強制空冷状態に切り替わった場合に、ヒートシンクが放散する熱の量が減少する度合いが、構成１の場合と比べて小さくなる。従って、本変形例によれば、異常等で水流入部２１から水が水冷部３１に流入されない事態などが発生したときでも、構成１に比べて、熱電モジュール１１の温度が上がりにくくなり、熱電モジュール１１が熱により破損することを少なくすることができる。なお、このように破損を少なくするためには、図２に示すような強制空冷部が複数ある場合であれば、それらの強制空冷部のうちの少なくとも一部が、水冷部よりも熱電モジュール側に配置されていればよい。その場合であっても、第１実施形態のような放熱制御処理が行われたときに、上記と同様に、構成１に比べて熱電モジュール１１が熱により破損することを少なくすることができる。
In the present modification, as described above, the forced air cooling unit is disposed closer to the
（変形例２）
水冷部及び強制空冷部は、上述した各実施形態では、円柱状の孔を有していたが、これとは異なる形状の孔を有していてもよい。この異なる形状の孔とは、例えば、屈曲する孔であってもよいし、断面積が変化する孔であってもよい。ここでいう断面積とは、液体又は気体が流れる方向に直交する断面の面積のことであり、以下「断面」及び「断面積」という場合は、このような断面及び断面積を示しているものとする。また、水冷部及び強制空冷部は、途中で分岐する孔を有していてもよい。なお、この断面の形状は、円及び楕円等の曲線のみで形成されるものに限らず、多角形等の角を有するものや、星型等の内部空間に凸部を有するものであってもよい。
(Modification 2)
In each embodiment mentioned above, although the water cooling part and the forced air cooling part had a cylindrical hole, you may have a hole of a shape different from this. This differently shaped hole may be, for example, a bent hole or a hole whose cross-sectional area changes. The cross-sectional area as used herein refers to the area of a cross section perpendicular to the direction in which the liquid or gas flows. Hereinafter, "cross section" and "cross section" indicate such cross section and cross sectional area. And Moreover, the water cooling part and the forced air cooling part may have a hole branched in the middle. The shape of the cross section is not limited to a shape formed only by a curve such as a circle and an ellipse, and may have a corner such as a polygon or a convex shape in an internal space such as a star. Good.
図１１は、本変形例に係る放熱装置の一例である、放熱装置２０ｄを示す図である。図１１（ａ）では、放熱装置２０ｄの正面図を示している。放熱装置２０ｄは、ヒートシンク３０ｄを有する。ヒートシンク３０ｄは、水冷部３１ｄ及び強制空冷部３２ｄを有する。水冷部３１ｄ及び強制空冷部３２ｄは、ヒートシンク３０ｄのＸ軸正方向を向いた面３０ＢｄからＹ軸正方向を向いた面３０Ｃｄにかけて貫通する孔を有するものである。水冷部３１ｄ及び強制空冷部３２ｄは、面３０Ｃｄに開口している部分が、いずれも、短軸の長さがＬ３、長軸の長さがＬ４の楕円形である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a heat dissipation device 20d, which is an example of a heat dissipation device according to this modification. FIG. 11A shows a front view of the heat dissipation device 20d. The heat dissipation device 20d includes a
水冷部３１ｄの詳細な形状を、図１１（ｂ）を参照して説明する。図１１（ｂ）では、図１１（ａ）の矢視XI−XIが示す方向に見たヒートシンク３０ｄが示されており、水冷部３１ｄの形状が示されている。水冷部３１ｄは、面３０Ｂｄに開口する直径がＬ３の円柱状の孔となっている部分（孔部３１ｄ１という）と、面３０Ｃｄに開口する長軸がＬ４の楕円柱状の孔となっている部分（孔部３１ｄ２という）とを有する。これらの孔部３１ｄ１及び３１ｄ２は、互いの軸が直角に交わっている。孔部３１ｄ２の断面は、短軸の長さがＬ３の楕円形であるため、直径がＬ３の円形となる孔部３１ｄ１の断面よりも面積が大きくなっている。これにより、孔部３１ｄ２においては、孔部３１ｄ１に比べて、ヒートシンク３０ｄと接触する面積が大きくなり、放散される熱量が多くなる。
The detailed shape of the
また、水冷部３１ｄでは、サンプル２のＺ軸負方向に孔部３１ｄ２が位置するようになっている。サンプル２の熱は、熱電モジュール１１によりＺ軸負方向に伝達させられる。この熱は、ヒートシンク３０ｄの熱電モジュール１１を固定する固定面３０Ａｄのうち、図１１（ａ）に示す領域Ｍ３にその大部分が到達する。領域Ｍ３は、固定面３０Ａｄのうち、サンプル２のＺ軸負方向に位置する領域である。また、図１１（ｂ）に示す領域Ｍ４は、領域Ｍ３のＺ軸負方向に位置する領域である。つまり、孔部３１ｄ２は、領域Ｍ４と重なるように配置されている。仮に孔部３１ｄ２が領域Ｍ４と重ならないように配置した場合の構成（構成２という）と比較すると、図１１（ｂ）に示す構成では、孔部３１ｄ２と領域Ｍ３との距離が近くなる。一方、孔部３１ｄ２が領域Ｍ３に近いほど、領域Ｍ３に到達してきたサンプル２の熱の多くが孔部３１ｄ２に到達することになる。従って、ヒートシンク３０ｄにおいては、上記構成２に比べて、孔部３１ｄ２に多くの熱が到達することになり、水冷部３１ｄが放散する熱量を多くすることができる。
Moreover, in the
図１２は、本変形例に係るヒートシンクの一例である、ヒートシンク３０ｅを示す図である。ヒートシンク３０ｅは、水冷部３１ｅを有する。図１２では、図１１（ｂ）と同様の方向に見た水冷部３１ｅを示している。水冷部３１ｅは、直径がＬ５の円柱状の孔部３１ｅ１及び３１ｅ２を有する。孔部３１ｅ２は、Ｙ軸方向に延びており、ヒートシンク３０ｅを貫通している。孔部３１ｅ１は、Ｘ軸方向に延びており、ヒートシンク３０ｅのＸ軸正方向に向いた面３０Ｂｅと孔部３１ｅ２の中央とを接続している。つまり、孔部３１ｅ１及び３１ｅ２は、図１２に示すように、領域Ｍ４で接続している。水冷部３１ｅには、面３０Ｂｅ側から水が流入するようになっている。孔部３１ｅ１から孔部３１ｅ２に到達した水は、それまでと同じ断面積の孔が２方向に別れているため、断面積が２倍の孔を流れることになる。つまり、仮に孔部３１ｅ１をＸ軸方向に貫通させて１つの円柱状の孔だけとした場合の構成（構成３という）と比較すると、図１２に示す構成では、通過する水に熱を放散することができる面積が、領域Ｍ４の近辺では２倍になっていることになる。従って、ヒートシンク３０ｅにおいては、構成３に比べて、水冷部３１ｅにおいて放散される熱量を多くすることができる。
FIG. 12 is a diagram showing a
なお、上述した水冷部３１ｄは、面３０Ｂｄ側の開口部３１Ｓ１から面３０Ｃｄ側の開口部３１Ｓ２にかけて、断面積が次第に大きくなっていったが、開口部３１Ｓ２の断面積は、例えば領域Ｍ４における断面積に比べて小さくなっていてもよい。開口部３１Ｓ２は、領域Ｍ４に比べて、領域Ｍ３から離れていて到達する熱量が少ないためである。要するに、本変形例に係るヒートシンクにおいては、水冷部は、ヒートシンクを貫通し、かつ、一方の開口部よりも断面積が大きい領域を有する孔を有するものであればよい。この場合、水流入部は、開口部３１Ｓ１から開口部３１Ｓ２に向けて水冷部を通過するように、水を移動させる。これにより、上述した構成３のように、水冷部が一方の開口部から他方の開口部まで断面積が変わらない孔を有する構成に比べて、水冷部において放散される熱量を多くすることができる。
The above-described water-cooling
（変形例３）
空冷部は、上述した各実施形態では、円柱状の孔を有するものであったが、これに限らず、例えば、いわゆるフィンであってもよい。ここにおいて、フィンとは、例えば複数の板や棒を並べることで表面積を大きくするように形成された部材である。
図１３は、本変形例に係るヒートシンクの一例であるヒートシンク３０ｆを示す図である。図１３（ａ）では、ヒートシンク３０ｆの正面図を示している。ヒートシンク３０ｆは、水冷部３１ｆ及び強制空冷部３２ｆを有する。強制空冷部３２ｆは、ヒートシンク３０ｆのＺ軸負方向側に設けられており、Ｚ軸負方向に延びる複数の棒状の突起部を有するフィンである。強制空冷部３２ｆには、Ｘ軸正方向に取り付けられた空気流入部２２ｆが有するファンにより空気が流入される。図１３（ｂ）では、Ｚ軸正方向に見た強制空冷部３２ｆを示している。図１３（ｂ）に示すように、強制空冷部３２ｆには、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に突起部が並んでいる。強制空冷部３２ｆは、これらの突起部の間を通過する空気に熱を放散させる。強制空冷部３２ｆは、例えば図６に示す強制空冷部３２ａに比べて表面積が大きく、より多くの熱を放散することができる。
(Modification 3)
In each embodiment mentioned above, although the air cooling part has a cylindrical hole, it is not restricted to this, For example, what is called a fin may be sufficient. Here, the fin is a member formed so as to increase the surface area by arranging a plurality of plates and bars, for example.
FIG. 13 is a diagram showing a
図１４は、本変形例に係るヒートシンクの一例であるヒートシンク３０ｇを示す図である。ヒートシンク３０ｇは、水冷部３１ｇ及び強制空冷部３２ｇを有する。強制空冷部３２ｇのＺ軸負方向には、空気流入部２２ｇが取り付けられている。強制空冷部３２ｇには、この空気流入部２２ｇからＺ軸正方向に向けて空気が流入される。こうして流入された空気は、突起部を支える土台となっている部分に衝突する。空冷部の面に空気が衝突する場合、その面に沿って空気が通過する場合に比べて、より多くの熱が放散される。そのため、ヒートシンク３０ｇ及び空気流入部２２ｇを有する放熱装置は、ヒートシンク３０ｆ及び空気流入部２２ｆを有する放熱装置に比べて多くの熱を放散することができる。
FIG. 14 is a diagram showing a
図１５は、本変形例に係るヒートシンクの一例であるヒートシンク３０ｈを示す図である。ヒートシンク３０ｈは、水冷部３１ｈ及び強制空冷部３２ｈを有する。強制空冷部３２ｈは、水冷部３１ｈよりも熱電モジュール１１側に配置されている。図１３に示す強制空冷部３２ｇは、突起部の一方の端部が土台に固定されるという、いわゆる片持ちの形状であった。これに対し、強制空冷部３２ｈは、突起部の両方の端部が土台に固定されるという、いわゆる両持ちの形状となっている。強制空冷部３２ｈのＺ軸正方向側にある土台には、熱電モジュール１１が接触している。また、強制空冷部３２ｈのＸ軸正方向側には空気流入部２２ｈが取り付けられており、強制空冷部３２ｈには、この空気流入部２２ｈから空気が流入されてくる。ヒートシンク３０ｈにおいては、図９に示すヒートシンク３０ｂと同様に、水冷部３１ｈに比べて、強制空冷部３２ｈの方が熱電モジュール１１に近い位置に配置されている。これにより、水冷部が放散する熱量と強制空冷部が放散する熱量との差が、上述した構成１に比べて小さくなっている。
FIG. 15 is a diagram showing a
図１６は、本変形例に係るヒートシンクの一例であるヒートシンク３０ｋを示す図である。ヒートシンク３０ｋは、水冷部３１ｋ及び強制空冷部３２ｋを有する。強制空冷部３２ｋは、水冷部３１ｋよりも熱電モジュール１１側に配置されている。強制空冷部３２ｋは、土台３２１ｋと突起部３２２ｋとを有する。突起部３２２ｋは、図１３に示す強制空冷部３２ｆの突起部のように棒状となっている。土台３２１ｋのＸ軸方向の端部側に２列ずつ設けられており、Ｘ軸方向の中央側には設けられていない。強制空冷部３２ｋのＸ軸正方向側には空気流入部２２ｋが取り付けられており、強制空冷部３２ｋには、この空気流入部２２ｋから空気が流入されてくる。熱電モジュール１１は、その土台３２１ｋの中央部に接触している。熱電モジュール１１がこのように配置されていることにより、例えば図１５に示す構成（構成２という）に比べて、熱電モジュール１１が水冷部に近くなる。このようなヒートシンク３０ｋによれば、水冷状態で放熱する場合に放散する熱の量が、構成２に比べて多くなる。
FIG. 16 is a diagram showing a
図１７は、本変形例に係るヒートシンクの一例であるヒートシンク３０ｋを示す図である。ヒートシンク３０ｍは、水冷部３１ｍ及び強制空冷部３２ｍを有する。水冷部３１ｍは、Ｙ軸方向に貫通する円柱状の孔を有するものである。水冷部３１ｍのＸ軸方向の両側には、強制空冷部３２ｍがそれぞれ接続されている。強制空冷部３２ｍは、土台に固定されてＸ軸方向に延びる棒状の突起部を有する。強制空冷部３２ｍのＸ軸正方向側には空気流入部２２ｍが取り付けられている。ヒートシンク３０ｍにおいては、以上のとおり水冷部３１ｍ及び強制空冷部３２ｍをＸ軸方向に並べて配置したことで、これらをＺ軸方向に並べて配置する場合に比べて、Ｚ軸方向の寸法を小さくすることができる。
FIG. 17 is a diagram showing a
図１８は、本変形例に係るヒートシンクの一例であるヒートシンク３０ｎを示す図である。ヒートシンク３０ｎは、水冷部３１ｍ及び強制空冷部３２ｍと同様の形状をした水冷部３１ｎ及び強制空冷部３２ｎを有する。強制空冷部３２ｎのＹ軸負方向側には、空気流入部２２ｎが取り付けられている。ヒートシンク３０ｎ及び空気流入部２２ｎを有する放熱装置においては、以上のとおり水冷部３１ｍ及び強制空冷部３２ｍをＸ軸方向に並べて配置し、強制空冷部３２ｎ及び空気流入部２２ｎをＹ軸方向に並べて配置したことで、これらをＺ軸方向にそれぞれ並べて配置する場合に比べて、Ｚ軸方向の寸法を小さくすることができる。
FIG. 18 is a diagram showing a
図１９は、本変形例に係るヒートシンクの一例であるヒートシンク３０ｐを示す図である。ヒートシンク３０ｐは、水冷部３１ｐ及び強制空冷部３２ｐを有する。水冷部３１ｐは、Ｘ軸方向に貫通する円柱状の孔を有するものである。この水冷部３１ｐには、水流入部２１ｐが有する配管２１１ｐが差し込まれている。水冷部３１ｐのＸ軸方向の両側には、強制空冷部３２ｐがそれぞれ接続されている。強制空冷部３２ｐは、土台に固定されてＸ軸方向に延びる棒状の突起部を有する。強制空冷部３２ｐの土台には、配管２１１ｐの外径を直径とする円形の孔が開いており、その孔にこの配管２１１ｐが差し込まれている。強制空冷部３２ｐのＺ軸負方向側には、空気流入部２２ｐが取り付けられている。ヒートシンク３０ｐ、水流入部２１ｐ及び空気流入部２２ｐを有する放熱装置においては、以上のとおり、これらをＹ軸方向に並べないようにそれぞれを配置したことで、これらのいずれかをＹ軸方向に並べて配置する場合に比べて、Ｙ軸方向の寸法を小さくすることができる。
FIG. 19 is a diagram showing a
図２０は、本変形例に係るヒートシンクの一例であるヒートシンク３０ｑを示す図である。図２０（ａ）では、ヒートシンク３０ｑの正面図を示し、図２０（ｂ）では、ヒートシンク３０ｑの平面図を示している。ヒートシンク３０ｑは、水冷部３１ｑ及び強制空冷部３２ｑを有する。水冷部３１ｑは、ヒートシンク３０ｑのＸ軸正方向側に向いた面３０ＢｑからＹ軸正方向側に向いた面３０Ｃｑにかけて貫通する孔を有するものである。この水冷部３１ｑは、図２０（ｂ）に示すように、途中で直角に折れ曲がっている。また、水冷部３１ｑには、配管２１１ｑが差し込まれている。強制空冷部３２ｑは、水冷部３１ｑのＸ軸負方向側に配置されている。ヒートシンク３０ｑによれば、水冷部及び強制空冷部をＺ軸方向に並べて配置する場合に比べて、Ｚ軸方向の寸法を小さくすることができる。また、ヒートシンク３０ｑでは、配管２１１ｑがＸ軸正方向及びＹ軸正方向に出ているため、Ｙ軸負方向側には出っ張るものがない。このため、ヒートシンク３０ｑは、Ｙ軸負方向側に何か物があるところでも、その物に近づけて設置することができる。
FIG. 20 is a diagram showing a
図２１は、ヒートシンク３０ｑにおいて、水冷部３１ｑの形状を異ならせた例を示す図である。図２１（ａ）では、面３０Ｂｑのある領域から別の領域にかけて貫通する水冷部３１ｑ１を有するヒートシンク３０ｑ１を示している。つまり、水冷部３１ｑ１は、Ｕの字の形状をした孔を有するものである。この場合、ヒートシンク３０ｑ１は、Ｙ軸正方向にもＹ軸負方向にも出っ張るものがないため、これらの方向に何か物があるところで、その物に近づけて設置することができる。また、図２１（ｂ）及び（ｃ）にそれぞれ示すヒートシンク３０ｑ２及び３０ｑ３は、それぞれ図１１及び図１２で示した水冷部３１ｄ及び３１ｅと同様の形状をした水冷部３１ｑ２及び３１ｑ３を有している。これにより、ヒートシンク３０ｑ２及び３０ｑ３では、上述した構成２及び３に比べて、水冷部３１ｑ２及び３１ｑ３において放散される熱量をそれぞれ多くすることができる。
以上のとおり、本変形例に係るヒートシンクは、水冷部、強制空冷部、水流入部及び空気流入部の配置及び形状を異ならせることで、各方向の寸法を他の配置に比べて小さくしたり、水冷部と強制空冷部とにおいて放散される熱量の差を小さくしたりすることができる。
FIG. 21 is a diagram showing an example in which the shape of the
As described above, the heat sink according to the present modification can be made smaller in dimensions than other arrangements by changing the arrangement and shape of the water cooling section, forced air cooling section, water inflow section, and air inflow section. The difference in the amount of heat dissipated between the water cooling part and the forced air cooling part can be reduced.
（変形例４）
水冷部及び強制空冷部では、上述した各実施形態において、水及び空気にそれぞれ放熱されたが、これらとは異なる流体に放熱されるようにしてもよい。この流体とは、例えば、油などの水以外の液体や、ヘリウムなどの空気以外の気体である。また、どちらにおいても液体に放熱されるようにしてもよいし、どちらにおいても気体に放熱されるようにしてもよい。要するに、水冷部及び強制空冷部は、そこにおいて液体や気体などの何らかの流体に熱が放散される放熱部として機能するようになっていればよい。つまりヒートシンクは、第１流体（例えば水）に熱が放散される第１放熱部と、第２流体（例えば空気）に熱が放散される第２放熱部という複数の放熱部を有していればよい。この場合、第１流体と第２流体とは、水と空気のように、熱伝導率が異なっていればよい。要するに、ヒートシンクは、水流入部２１及び空気流入部２２のような、第１放熱部を第１流体が通過するように第１流体を移動させる第１移動手段と、第２放熱部を第２流体が通過するように第２流体を移動させる第２移動手段とを有していればよい。この場合、コントローラは、上述した第１実施形態のように、第１移動手段により第１流体を移動させてヒートシンクの熱を放散させる第１放熱処理と、第１移動手段の異常を検出した場合に、第２移動手段により第２流体を移動させてヒートシンクの熱を放散させる第２放熱処理とを行う第１制御手段として機能する。また、コントローラは、上述した第２実施形態のように、熱電モジュールがサンプルを加熱する場合には第２移動手段により第２流体を移動させてヒートシンクの熱を放散させる第１放熱処理を行い、熱電モジュールがサンプルを冷却する場合には第１移動手段により第１流体を移動させてヒートシンクの熱を放散させる第２放熱処理を行う第２制御手段としても機能する。
(Modification 4)
In the water cooling unit and the forced air cooling unit, in each of the above-described embodiments, heat is radiated to water and air, but heat may be radiated to a fluid different from these. This fluid is, for example, a liquid other than water such as oil or a gas other than air such as helium. In either case, the heat may be radiated to the liquid, and in either case, the heat may be radiated to the gas. In short, the water cooling section and the forced air cooling section only need to function as a heat radiating section where heat is dissipated to some fluid such as liquid or gas. In other words, the heat sink has a plurality of heat radiating portions such as a first heat radiating portion that dissipates heat to the first fluid (for example, water) and a second heat radiating portion that dissipates heat to the second fluid (for example, air). That's fine. In this case, the first fluid and the second fluid may have different thermal conductivities like water and air. In short, the heat sink includes a first moving means such as a
（変形例５）
ヒートシンクは、上述した各実施形態では、２種類の異なる熱伝導率を有する流体（水及び空気）がそれぞれ通過する放熱部（水冷部及び強制空冷部）を有していたが、２種類に限らず、３種類以上の流体がそれぞれ通過する放熱部を有していてもよい。この場合、ヒートシンクは、例えば、水冷部及び強制空冷部に加え、熱伝導率が水よりも低く、空気よりも高い油が通過する放熱部である油冷部を有する。油冷部は、水冷部と同様に、ヒートシンクを貫通する孔と、その孔を形成するヒートシンクの表面を含む部分とを有するものである。また、温調器は、油冷部に油を通過させるように油を移動させる油流入部を備える。この油冷部に油を通過させて熱を放散させる状態を油冷状態という。油冷状態のヒートシンクは、水冷状態のときよりも弱く、且つ、強制空冷状態のときよりも強く、熱電モジュール１１を冷却する。
(Modification 5)
In each of the above-described embodiments, the heat sink has a heat dissipating part (water cooling part and forced air cooling part) through which fluids (water and air) having two different thermal conductances pass, respectively. Instead, it may have a heat radiating part through which three or more kinds of fluids pass. In this case, the heat sink has, for example, an oil cooling part that is a heat radiating part through which oil having a thermal conductivity lower than water and higher than air passes, in addition to the water cooling part and the forced air cooling part. Similar to the water cooling section, the oil cooling section has a hole that penetrates the heat sink and a portion that includes the surface of the heat sink that forms the hole. Further, the temperature controller includes an oil inflow portion that moves the oil so that the oil passes through the oil cooling portion. A state in which oil is passed through the oil cooling part to dissipate heat is referred to as an oil cooling state. The oil-cooled heat sink is weaker than the water-cooled state and stronger than the forced air-cooled state, and cools the
例えば、上述した第１実施形態のような制御が行われる場合において、水が流入してこない状態が発生したときに、強制空冷状態で動作させる代わりに油冷状態で動作させることで、強制空冷状態で動作させるよりも熱電モジュール１１の温度の上昇をより抑制することができるようになる。さらに、放熱制御装置４０が油冷部の流量を計測する流量計を有し、この流量計により検出される流量が閾値未満となったときに強制空冷状態で動作させることで、油流入部に異常が発生して油が流入されなくなった場合にも、熱電モジュール１１の温度の上昇をより抑制することができる。また、例えば、上述した第２実施形態のように温度制御処理、すなわち、温調器がサンプルに対して加熱及び冷却を繰り返すように各部を制御する処理が行われる場合において、強制空冷状態では熱電モジュール１１の面１１Aの温度の上昇量を適度に抑えることができないときや、水冷状態では熱電モジュール１１を冷却しすぎてしまうときなどに、上記の油冷状態で熱を放散させることで、それらを適度に行うことができるようになる。
以上のとおり、異なる熱伝導率を有する流体の種類が多いほど、ヒートシンクが放散する熱の量を多く変化させることができ、熱電モジュールの熱を必要に応じて効果的に放散させることができるようになる。
For example, when the control as in the first embodiment described above is performed, when a state where water does not flow in occurs, the forced air cooling is performed by operating in the oil cooling state instead of the forced air cooling state. The temperature rise of the
As described above, the more kinds of fluids having different thermal conductivities, the more the amount of heat dissipated by the heat sink can be changed, and the heat of the thermoelectric module can be effectively dissipated as needed. become.
（変形例６）
コントローラ４２は、上述した第１実施形態では、第１流体として水を用いる第１放熱処理と、水流入部２１が移動させる水の流量が閾値未満である場合（すなわち水流入部２１の異常が検出された場合）に、第２流体として空気を用いる第２放熱処理とを行う制御手段として機能した。要するに、コントローラ４２は、第１実施形態では水冷状態から強制空冷状態に切り替えを行ったが、これに限らず、強制空冷状態から水冷状態に切り替えを行ってもよい。例えば、温調器１がサンプル２を冷却するときに、水冷状態で放熱を行うと、放散させる熱量が多すぎて、温調器１及びサンプル２を合わせた全体の温度が下がり過ぎてしまい、サンプル２が過度に低温になる場合がある。このような場合は、温調器１が強制空冷状態でサンプル２を冷却することが望ましい。本変形例の温調器は、例えば、強制空冷部３２を通過する空気の流量を計測する流量計を備え、コントローラ４２が、この流量計から供給されるデータが表す流量を検出する。そして、コントローラ４２は、検出した流量が閾値未満と判定した場合に、強制空冷状態から水冷状態に切り替える。この場合は、強制空冷部３２が、そこを通過する第１流体（この場合は空気）に熱が放散される第１放熱部として機能し、水冷部３１が、そこを通過する第２流体（この場合は水）に熱が放散される第２放熱部として機能することになる。本変形例においても、第１実施形態と同様に、水及び空気への放熱を制御して熱電モジュール１１の熱を効果的に放散させることができるとともに、熱電モジュール１１が熱により破損することを少なくすることができる。
(Modification 6)
In the first embodiment described above, the
（変形例７）
コントローラ４２は、上述した第１実施形態において、流量計４１と協働することで、水流入部２１の異常の有無を検知する検知手段として機能したが、これに限らず、他の方法で異常の有無を検知してもよい。
図２２は、本変形例に係る温調器１ｒの構成を示すブロック図である。温調器１ｒは、放熱制御装置４０ｒを備え、放熱制御装置４０ｒは、通電センサ４４を有する。通電センサ４４は、水流入部２１が有するポンプの通電の有無を検出するセンサである。通電センサ４４は、検出した結果を示すアナログ式のデータをコントローラ４２に供給する。
図２３は、本変形例に係る放熱制御処理の手順を示すフローチャートである。コントローラ４２は、通電センサ４４により供給されたデータから通電の有無を検出する（ステップＳ１１ｒ）。水流入部２１のポンプに通電が無いということは、水流入部２１に異常が有ることを示している。つまり、コントローラ４２及び通電センサ４４が協働することで、水流入部２１の異常の有無を検知する検知手段として機能する。ステップＳ１１ｒにおいて通電が無いことが検出した場合、つまり、水流入部２１に異常が有ると検知した場合（ステップＳ１２ｒ：ＹＥＳ）、コントローラ４２は、図４のステップＳ１３の処理（強制空冷部３２への空気の流入を開始）を行って、放熱制御処理を終了する。ステップＳ１２ｒにおいてＮＯであった場合も、コントローラ４２は、放熱制御処理を終了する。
(Modification 7)
In the first embodiment described above, the
FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of a
FIG. 23 is a flowchart illustrating a procedure of heat dissipation control processing according to the present modification. The
（変形例８）
コントローラ４２ａは、上述した第２実施形態では、図７に示すステップＳ２０において、バイポーラ電源１３の極性を検出することで、熱電モジュール１１の動作状態（加熱動作状態又は冷却動作状態）を検出したが、他の方法でこれを検出してもよい。加熱動作状態の熱電モジュール１１では、面１１Ｄから面１１Ａに熱が伝達しているため、加熱が始まる前よりも面１１Ａの温度が上昇している。また、冷却動作状態の熱電モジュール１１では、反対に、面１１Ａから面１１Ｄに熱が伝達しているため、電流量が十分であれば、冷却が始まる前よりも面１１Ａの温度が下降している。つまり、コントローラ４２ａは、例えば面１１Ａの温度変化を検出することで、動作状態を検出してもよい。例えば、コントローラ４２ａは、サーミスター４３が測定した温度と、前回又は決められた回数前の温度制御処理においてサーミスター４３が測定した温度とを比較して、温度が上昇していれば加熱動作状態、温度が下降していれば冷却動作状態をそれぞれ動作状態として検出する。他にも、例えば、コントローラが時刻を測定する機能を有する場合に、加熱又は冷却を行う時間帯をそれぞれ予め決めておき、コントローラが、そのとき測定した時刻がどちらの時間帯に含まれるかによって、加熱動作状態又は冷却動作状態のいずれかを動作状態として検出する。
(Modification 8)
In the second embodiment described above, the
（変形例９）
コントローラ４２ａは、上述した第２実施形態では、バイポーラ電源１３が決められた電流量の電流を熱電モジュール１１に供給させたが、この電流量を変化させるようにしてもよい。例えば、図７に示すステップＳ２３において、検出した温度が上限値以下であった場合に、検出した温度と上限値との差に応じて、電流の極性は変えずに、電流量を変化させるといった具合である。例えば、コントローラ４２ａは、この差が小さくなるほど、電流量を少なくする。また、コントローラ４２ａは、ステップＳ３３において、検出した温度と下限値との差が小さくなるほど、電流量を少なくする。これにより、例えば、サンプル２の温度が上限値に近づくほど、熱電モジュール１１の面１１Ａの温度が低下し、サンプル２との温度差が小さくなるため、サンプル２の温度変化が緩やかになる。また、サンプル２の温度が下限値に近づくほど、熱電モジュール１１の面１１Ａの温度が増加し、サンプル２との温度差が小さくなるため、サンプル２の温度変化が緩やかになる。本変形例によれば、コントローラ４２ａが上記のように電流量を変化させない場合に比べて、上限値を大きく上回ったり、下限値を大きく下回ったりすることが少なくなる。
(Modification 9)
In the second embodiment described above, the
（変形例１０）
コントローラ４２ａは、上述した第２実施形態では、電磁バルブ２１３及び２２３の水弁及び空気弁の開閉のみを制御したが、これらの弁の開き具合を制御するようにしてもよい。これらの弁の開き具合を大きくするほど、水冷部３１ａ及び強制空冷部３２ａを通過する水及び空気の流量が多くなり、これらの各部で放散される熱量が増加する。なお、コントローラ４２ａは、上記弁の開き具合を制御する代わりに、水流入部２１ａ及び空気流入部２２ａのポンプの出力の大きさを制御することで、水及び空気の流量を制御してもよい。この場合、コントローラ４２ａは、熱電モジュール１１の動作状態として、加熱動作状態又は冷却動作状態のいずれであるかに加えて、これらの動作の強弱を検出する。コントローラ４２ａは、この強弱を、上記電流量の大きさや、熱電モジュール１１の面１１Ａの温度によって検出する。例えば、コントローラ４２ａは、面１１Ａの温度が高いほど強く加熱しており、温度が低いほど強く冷却しているという動作状態を検出する。そして、コントローラ４２ａは、熱電モジュール１１がサンプル２を強く冷却しているときほど、弁の開き具合を大きくして放散する熱量を増加させ、弱く冷却しているときには、弁の開き具合を小さくして放散する熱量を減少させる。水冷状態及び強制空冷状態の放熱だと、ヒートシンクが放散する熱量は２段階に変化するが、本変形例によれば、ヒートシンクが放散する熱量を３段階以上に変化させることができる。これにより、水冷状態又は強制空冷状態だと熱電モジュール１１の温度が下がりすぎるといった場合に、放散する熱量を減少させることで、熱電モジュール１１を適度に冷却することができる。従って、水及び空気の流量を制御しない場合に比べて、熱電モジュールの熱をより効果的に放散させることができる。
(Modification 10)
In the second embodiment described above, the
（変形例１１）
強制空冷部３２が有するヒートシンク３０の内周面には、上述した各実施形態では、窪みや突起などがなかったが、これらがあってもよい。これにより、この表面に窪みや突起などがない場合に比べて、強制空冷部を通過する空気に接触するヒートシンクの表面積が大きくなり、放散される熱量が大きくなる。また、強制空冷部のうち、ヒートシンクの外部と繋がる開口部に近い部分に雌ねじが切ってあってもよい。これにより、放散される熱量が大きくなるのに加え、空気流入部２２が故障して使えなくなったときに、これを外して、代わりに、端部に雄ねじが切ってある配管をねじ込み、第１実施形態の強制空冷部３２ａのようにポンプによって空気を移動させるようにすることができる。この場合、強制空冷部は、配管を取り付けるためのコネクタとしても機能する。なお、この場合に、雌ねじを切る部分を開口部に近い部分だけとせずに、強制空冷部全体に切っておいてもよい。これにより、一部に雌ねじを切る場合に比べて、表面積がさらに大きくなり、強制空冷部において放散される熱量がより大きくなる。
(Modification 11)
The inner peripheral surface of the
（変形例１２）
サンプル２は、上述した各実施形態では、図２に示すように熱電モジュール１１の面１１Ａと直接接触するように固定されていたが、例えば面１１Ａとの間にシートを挟むなどした状態で固定されてもよい。要するに、サンプル２は、熱電モジュール１１と熱が交換されるように固定されていればよい。
(Modification 12)
In each of the above-described embodiments, the
（変形例１３）
温調器は、第１実施形態で例として述べた電子機器の他に、様々なサンプルの温度を調整してもよい。例えば、温調器は、細菌、微生物又はＤＮＡ（Deoxyribo Nucleic Acid）などの培養液の温度を調整してもよい。この場合、温調器は、培養が促進される温度となるように培養液の温度を調整することができる。また、温調器は、半導体ＩＣ（Integrated Circuit）などの部品の温度を調整してもよい。この場合、温調器は、例えば部品の耐熱検査を行うときに、その部品の温度を一定に保ったり、上述した第２実施形態のように或る範囲でその部品の温度の上昇と下降とを繰り返したりすることができる。また、温調器は、圧電材料などの各種の機能材料の温度を調整してもよい。この場合、温調器は、それらの機能材料の特性を改善するプロセスにおいて、機能材料の温度を調整する役割を果たすことができる。
(Modification 13)
In addition to the electronic device described as an example in the first embodiment, the temperature controller may adjust the temperature of various samples. For example, the temperature controller may adjust the temperature of a culture solution such as bacteria, microorganisms, or DNA (Deoxyribo Nucleic Acid). In this case, the temperature controller can adjust the temperature of the culture solution so that the culture is accelerated. Further, the temperature controller may adjust the temperature of components such as a semiconductor IC (Integrated Circuit). In this case, for example, when performing a heat resistance inspection of a component, the temperature controller keeps the temperature of the component constant, or increases and decreases the temperature of the component within a certain range as in the second embodiment described above. Can be repeated. The temperature controller may adjust the temperature of various functional materials such as piezoelectric materials. In this case, the temperature controller can play the role of adjusting the temperature of the functional material in the process of improving the properties of those functional materials.
（変形例１４）
本発明は、上述した温調器１や１ａなどの他に、ヒートシンク３０や３０ａなどの熱電モジュール用ヒートシンクのみであってもよい。また、本発明は、熱電モジュール及びヒートシンクのみを備える温調器としても把握される。この場合であっても、例えばサンプルを含む設備に備え付けられたポンプ及び配管から水が水冷部に流入され、且つ、ファンから空気が強制空冷部に流入されることで、熱電モジュールの熱を放散させることができる。この温調器では、上述した変形例５のように、少なくとも２種類の異なる熱伝導率を有する流体がそれぞれ通過する複数の放熱部が備えられていればよい。そして、これらの放熱部に流体を流入させる動作において、上述した第１実施形態及び第２実施形態のような制御が行われることで、本変形例に係る温調器においては、少なくとも２種類の異なる熱伝導率を有する流体へ熱を放散させて熱電モジュールの熱を効果的に放散させることが可能となる。
(Modification 14)
The present invention may be only the heat sink for the thermoelectric module such as the
１…温調器、２…サンプル、１０…熱交換装置、１１…熱電モジュール、１２…電源、１３…バイポーラ電源、２０…放熱装置、２１…水流入部、２１１…配管、２１３…電磁バルブ、２２…空気流入部、２２１…ファン、２２２…配管、２２３…電磁バルブ、２３…バッテリー、２４…スイッチ、３０…ヒートシンク、３１…水冷部、３２…強制空冷部、４０…放熱制御装置、４１…流量計、４２…コントローラ、４３…サーミスター
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第１放熱部を前記第１流体が通過するように当該第１流体を移動させる第１移動手段と、
前記第２放熱部を前記第２流体が通過するように当該第２流体を移動させる第２移動手段と、
前記第１移動手段により前記第１流体を移動させて前記ヒートシンクの熱を当該第１流体に放散させる第１放熱処理と、前記第１移動手段の異常を検出した場合に、前記第２移動手段により前記第２流体を移動させて前記ヒートシンクの熱を当該第２流体に放散させる第２放熱処理を行う第１制御手段とを備える
ことを特徴とする請求項１記載の熱電モジュール用ヒートシンク。 The plurality of heat radiating portions include a first heat radiating portion through which a first fluid passes, and a second heat radiating portion through which a second fluid having a lower thermal conductivity than the first fluid passes.
First moving means for moving the first fluid so that the first fluid passes through the first heat radiating portion;
Second moving means for moving the second fluid so that the second fluid passes through the second heat radiating portion;
A first heat radiation process for moving the first fluid by the first moving means to dissipate the heat of the heat sink to the first fluid; and an abnormality of the first moving means is detected. 2. The heat sink for a thermoelectric module according to claim 1, further comprising: a first control unit that performs a second heat radiation process for moving the second fluid to dissipate heat of the heat sink to the second fluid.
前記第１放熱部を前記第１流体が通過するように当該第１流体を移動させる第１移動手段と、
前記第２放熱部を前記第２流体が通過するように当該第２流体を移動させる第２移動手段と、
前記熱電モジュールがサンプルを加熱する場合には前記第２移動手段により前記第２流体を移動させて前記ヒートシンクの熱を当該第２流体に放散させる第１放熱処理を行い、前記熱電モジュールがサンプルを冷却する場合には前記第１移動手段により前記第１流体を移動させて前記ヒートシンクの熱を当該第１流体に放散させる第２放熱処理を行う第２制御手段を備える
ことを特徴とする請求項１記載の熱電モジュール用ヒートシンク。 The plurality of heat radiating portions include a first heat radiating portion through which a first fluid passes, and a second heat radiating portion through which a second fluid having a lower thermal conductivity than the first fluid passes.
First moving means for moving the first fluid so that the first fluid passes through the first heat radiating portion;
Second moving means for moving the second fluid so that the second fluid passes through the second heat radiating portion;
When the thermoelectric module heats the sample, the second fluid is moved by the second moving means to perform a first heat dissipation process to dissipate the heat of the heat sink to the second fluid, and the thermoelectric module The second control means for performing a second heat radiation process for moving the first fluid by the first moving means to dissipate the heat of the heat sink to the first fluid when cooling is provided. 1. A heat sink for a thermoelectric module according to 1.
前記第１放熱部及び前記第２放熱部はいずれも前記ヒートシンクを貫通する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱電モジュール用ヒートシンク。 The heat sink has a block shape,
The heat sink for a thermoelectric module according to any one of claims 1 to 3, wherein the first heat radiating portion and the second heat radiating portion both penetrate the heat sink.
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱電モジュール用ヒートシンク。 5. The heat sink for a thermoelectric module according to claim 1, wherein at least a part of the second heat radiating portion is disposed closer to the thermoelectric module than the first heat radiating portion.
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