JPH0443421B2 - - Google Patents

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
容される制御ボツ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
室内を外気によつ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
りや湿気等を嫌うので、それらは一般に密閉され
たボツ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
制御ボツ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。したがつて、そのよう
な電子機器等が収容される制御ボツクス等の室内
は、十分に冷却されるようにする必要がある。そ
の冷却は、一般に外気によつて間接的に行われ
る。

このように外気から密閉されたボツクス室内を
外気によつ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
が収容されるボツクス３１の側部に吸熱通路３２
を設け、ブロワ３３によつてそのボツクス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によつてその放
熱通路３５に外気を流すようにしていた。その伝
熱板３４には、吸熱通路３２内に突出する吸熱フ
イン３７と放熱通路３５内に突出する放熱フイン
３８とが設けられ、吸熱通路３２及び放熱通路３
５のそれぞれにおいて空気との熱交換が行われる
ようになつている。

このような機器冷却装置においては、被冷却部
であるボツクス３１内の高温空気は、吸熱通路３
２に導かれ、吸熱フイン３７と接触して熱交換す
ることによつて冷却された後、再びボスクス３１
内に戻される。そして、その熱は、吸熱フイン３
７から伝熱板３４を通して放熱フイン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。したがつ
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つてしま
う。また、このようなものでは、熱交換効率を高
めるためには各フイン３７，３８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、コンプレツサ４２によつ
て圧縮された後、凝縮器４１に導かれ、クーリン
グフアン４３から送られる外気によつて冷却され
て液化する。そして、その液化した冷媒が、エク
ステンシヨンバルブ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つて吸熱通路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、被冷却部であるボツクス３１内との間で
ブロワ３３によつて循環されるようになつてい
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、コンプレツサ４２及びクーリング
フアン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つて多数のボツクス
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
のであつて、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
を流すことによつて一方の面が冷却され反対面が
発熱する、熱電冷却素子のペルチエ効果を利用す
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インが設けられてい
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つている。また、放熱板
には、放熱通路内に突出する放熱フインが設けら
れている。その放熱通路には、ブロワ等によつて
外気が流されるようになつている。

（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
によつ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。
したがつて、その吸熱面に密着する吸熱板の吸熱
フインによつて、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
フインを通して外気中に放出される。そして、吸
熱フインによつ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、熱交換効率の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ブ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、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

図中、第１，２図は本発明による機器冷却装置
の一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、機器冷却装置
１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ツクス３，４，
５，６が取り付けられるようになつている。この
ボツクス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
ツクス３〜６が、冷却装置１によつて冷却される
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、それぞれフイルタ８，９を
介してブロワ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
によつて形成されている。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イン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イン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１
５ａが内側となり、その発熱面１５ａが放熱板１
２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
垂直方向の吸熱フイン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と吸熱板１６とによつて取り囲ま
れ、内部に突出する吸熱フイン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スクス３〜６に連
通し、その開口部に設けられたブロワ２２，２
２，２３，２３，２４，２４，２５，２５によつ
てそれらの間で空気が循環されるようになつてい
る。

熱電冷却素子１５及びブロワ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つている。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、このように構成された機器冷却装置１の
作用について説明する。

被冷却部であるボスクス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、ペルチエ効果によつて、熱電冷却素子１５の
発熱面１５ａ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及び放熱フイン１３，１４に強制
的に吹き付けられる。このとき、その放熱板１２
及び放熱フイン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
えられる熱によつて高温となつている。したがつ
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、ブロワ２２〜２５が作動すると、ボツク
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
吸熱フイン１７に強制的に吹き付けられる。この
とき、その吸熱板１６及び吸熱フイン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によつ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
方の開口からボツクス３〜６内に戻される。

こうして、ボツクス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、ボツク
ス３〜６内が連続的に冷却される。

吸熱板１６及び吸熱フイン１７によつて吸熱さ
れた熱は、熱電冷却素子１５を通して放熱板１２
及び放熱フイン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
ことによつて連続的に制御される。したがつて、
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１には、ブロワ１０，
１１，２２〜２５以外に可動装置を設ける必要が
ないので、その冷却装置１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
によつて内部空気を循環させるようにしたりする
ことによつて、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及び放熱フイン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、ボツクス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、熱電冷却素子を利用し、その吸熱面によつ
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、発熱面によつ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−
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……ボツクス（被冷却部）、７……放
熱通路、１０，１１……ブロワ、１２……放熱
板、１３，１４……放熱フイン、１５……熱電冷
却素子、１５ａ……発熱面、１５ｂ……吸熱面、
１６……吸熱板、１７……吸熱フイン、１８，１
９，２０，２１……吸熱通路、２２，２３，２
４，２５……ブロワ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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インを有し、
   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インを有し、
   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。