(57)【要約】【課題】小型化が可能でありながら、基板の結露を抑制することの可能な冷風発生装置を提供する。【解決手段】冷風発生装置１０は、ダクト２０と、ペルチェ素子５０と、冷却部７０と、基板８０と、を備える。ダクト２０の内部には、送風機３０から送風される空気が流れる。ペルチェ素子５０は、電力の供給に基づき熱を吸収する吸熱面５１、及び吸熱面５１で吸収された熱量に応じた熱を発生する放熱面５２を有する。冷却部７０は、吸熱面５１における熱の吸収に基づき冷却されるとともに、ダクト２０の内部を流れる空気を冷却する。基板８０は、放熱面５２から放散される熱が伝達される部分に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風機（３０）から送風される空気が内部を流れるダクト（２０）と、
電力の供給に基づき熱を吸収する吸熱面（５１）、及び前記吸熱面で吸収された熱量に応じた熱を発生する放熱面（５２）を有するペルチェ素子（５０）と、
前記吸熱面における熱の吸収に基づき冷却されるとともに、前記ダクトの内部を流れる空気を冷却する冷却部（７０）と、
前記放熱面から放散される熱が伝達される部分に設けられる基板（８０）と、
を備える冷風発生装置。
【請求項２】
前記基板は、前記ダクトの内部において前記ペルチェ素子の放熱面に発生する熱が放散される部分よりも空気の流れ方向の下流側に配置されている
請求項１に記載の冷風発生装置。
【請求項３】
前記ダクトの内部を第１流通路（２１ａ）及び第２流通路（２１ｂ）に仕切る仕切り板（２３）を更に備え、
前記第１流通路には、前記ペルチェ素子の放熱面に発生する熱を吸収する空気が流れ、
前記第２流通路には、前記冷却部により冷却される空気が流れ、
前記基板は、前記仕切り板に接触するように設けられている
請求項１に記載の冷風発生装置。
【請求項４】
前記基板は、前記仕切り板において前記第１流通路の内壁面を構成する外面（２３ａ）に接触するように設けられている
請求項３に記載の冷風発生装置。
【請求項５】
前記基板は、前記仕切り板において前記第２流通路の内壁面を構成する外面（２３ｂ）に接触するように設けられている
請求項３に記載の冷風発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷風発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載の通信装置がある。特許文献１に記載の通信装置は、ファンと、ペルチェ素子と、結露センサと、温度センサと、ヒータと、ペルチェ素子制御部と、制御回路とを備えている。ファンは、プリント基板に空気を流通させる。ペルチェ素子は、プリント基板上に設けられている。結露センサは、ペルチェ素子上に設けられている。温度センサは、プリント基板上又はその近傍の温度を検出する。ヒータは、ファンによりプリント基板に対して流通させる空気の温度を上昇させる。ペルチェ素子制御部は、ペルチェ素子のプリント基板側が高温側、結露センサ側が低温側となるようにペルチェ素子に直流電圧を供給する。制御回路は、結露センサによる結露検出信号及び温度センサの検出信号を基に、プリント基板が結露しない空気温度となるように、ヒータ及びファンを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４６５６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の通信装置の構成は冷風発生装置に適用することが可能である。具体的には、蓄冷材等を有する冷却部をペルチェ素子の低温側で冷却するとともに、この冷却部により空気を冷却すればよい。しかしながら、このような冷風発生装置では、プリント基板の温度が冷却部の温度の影響を受ける可能性があるため、プリント基板の温度が露点温度以下にならない範囲で冷却部の温度を低下させることしかできない。
【０００５】
一方、このような問題は、例えばプリント基板周の辺を強制的に加熱するヒータを冷却装置に設けることにより解決することが可能である。しかしながら、このようなヒータを設けると、冷風発生装置の大型化やコストの増大を招くおそれがある。
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化が可能でありながら、基板の結露を抑制することの可能な冷風発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する冷風発生装置（１０）は、ダクト（２０）と、ペルチェ素子（５０）と、冷却部（７０）と、基板（８０）と、を備える。ダクトの内部には、送風機（３０）から送風される空気が流れる。ペルチェ素子は、電力の供給に基づき熱を吸収する吸熱面（５１）、及び吸熱面で吸収された熱量に応じた熱を発生する放熱面（５２）を有する。冷却部は、吸熱面における熱の吸収に基づき冷却されるとともに、ダクトの内部を流れる空気を冷却する。基板は、放熱面から放散される熱が伝達される部分に設けられる。
【０００７】
この構成によれば、ペルチェ素子の放熱面から放散される熱により基板が加熱されるため、基板の結露を抑制しつつ、冷却部を露点温度以下に冷却することが可能となる。また、基板を加熱するためのヒータが不要であるため、結果的に冷風発生装置を小型化することができる。
【０００８】
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、小型化が可能でありながら、基板の結露を抑制することの可能な冷風発生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態の冷風発生装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態の冷風発生装置の動作例を模式的に示す図である。
【図３】図３（Ａ）〜（Ｃ）は、冷風発生装置の比較例における基板の温度、冷却部の温度、及びペルチェ素子の印加電圧のそれぞれの推移を示すタイミングチャートである。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｃ）は、第１実施形態の冷風発生装置における基板の温度、冷却部の温度、及びペルチェ素子の印加電圧のそれぞれの推移を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、第２実施形態の冷風発生装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図６】図６は、他の実施形態の冷風発生装置の概略構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、冷風発生装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
＜第１実施形態＞
図１に示されるように、本実施形態の冷風発生装置１０は、ダクト２０と、送風機３０と、送風切り替えドア４０と、ペルチェ素子５０と、放熱用熱交換部６０と、冷却部７０と、基板８０とを備えている。
【００１２】
ダクト２０の内部には、空気が流通する流通路２１ａが形成されている。流通路２１ａの一端部には、送風機３０が設けられている。送風機３０により空気が送風されることにより、流通路２１ａ内には、図中に矢印Ｘで示される方向に空気が流れる。流通路２１ａは、その途中部分から連通路２２を通じて流通路２１ｂに分岐している。以下では、流通路２１ａを「第１流通路２１ａ」と称し、流通路２１ｂを「第２流通路２１ｂ」と称する。第１流通路２１ａ及び第２流通路２１ｂは、ダクト２０の内部に設けられた仕切り板２３により仕切られている。仕切り板２３は、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料により形成されている。送風機３０から第１流通路２１ａに送風される空気の一部は、連通路２２を通じて第２流通路２１ｂに流れ込む。
【００１３】
送風切り替えドア４０は、モータ４１から伝達される動力に基づき連通路２２を開閉させる。例えば図１に示されるように送風切り替えドア４０が開状態である場合には、送風機３０からダクト２０内に送風される空気が第１流通路２１ａ及び第２流通路２１ｂの両方を流れる。これに対し、図２に示されるように、送風切り替えドア４０が閉状態である場合には、送風機３０からダクト２０内に送風される空気が第１流通路２１ａのみを流れる。
【００１４】
ペルチェ素子５０は、仕切り板２３において第１流通路２１ａの内壁面を構成する外面２３ａに接着等により固定して設けられている。ペルチェ素子５０は、仕切り板２３の外面２３ａに接触する吸熱面５１と、放熱用熱交換部６０に接触する放熱面５２とを有している。ペルチェ素子５０は、電力の供給に基づき、より具体的には直流電圧の印加に基づき、ペルチェ効果により吸熱面５１から熱を吸収するとともに、その吸収した熱量に応じた熱を放熱面５２に発生させる。なお、ペルチェ素子５０の印加電圧はＰＷＭ制御等により制御される。
【００１５】
放熱用熱交換部６０は、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料により形成されている。放熱用熱交換部６０は、ベース部６１と、フィン部６２とを有している。ベース部６１の底面は、ペルチェ素子５０の放熱面５２に接着等により固定されている。ベース部６１の上面には、複数のフィン部６２が一体的に形成されている。フィン部６２は、ベース部６１の上面から図中に矢印Ｚ１で示される方向、すなわち空気流れ方向Ｘに直交する方向に延びるように形成されている。複数のフィン部６２は、Ｘ方向及びＺ１方向の両方に直交するＹ方向に所定の隙間を有して等間隔に配置されている。したがって、第１流通路２１ａ内を流れる空気は、隣り合うフィン部６２，６２の間の隙間を通じて放熱用熱交換部６０の下流側へと流れることが可能である。放熱用熱交換部６０には、ペルチェ素子５０の放熱面５２に発生する熱が伝達される。放熱用熱交換部６０は、第１流通路２１ａを流れる空気と熱交換を行うことにより、ペルチェ素子５０の放熱面５２に発生する熱を第１流通路２１ａ内の空気に放散する。
【００１６】
冷却部７０は、蓄冷容器７１と、蓄冷材７２と、フィン部７３とを備えている。
蓄冷容器７１は、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料により形成されている。蓄冷容器７１は、中空の直方体状に形成されている。蓄冷容器７１の上面は、仕切り板２３において第２流通路２１ｂの内壁面を構成する外面２３ｂに接着等により固定して設けられている。より詳しくは、蓄冷容器７１の上面は、仕切り板２３を挟んでペルチェ素子５０の吸熱面５１に対向する位置に設けられている。蓄冷容器７１の内部には、蓄冷材７２が充填されている。ペルチェ素子５０の吸熱面５１が仕切り板２３を介して蓄冷容器７１の熱を吸収すると、蓄冷容器７１と共に蓄冷材７２が冷却される。これにより、蓄冷材７２が液体又はゲルから固体へと相変化することにより、蓄冷材７２に冷熱が蓄えられる。
【００１７】
蓄冷容器７１の底面には、複数のフィン部７３が一体的に形成されている。フィン部７３は、蓄冷容器７１の底面から図中に矢印Ｚ２で示される方向、すなわち空気流れ方向Ｘに直交する方向に延びるように形成されている。複数のフィン部７３は、Ｘ方向及びＺ２方向の両方に直交するＹ方向に所定の隙間を有して等間隔に配置されている。したがって、第２流通路２１ｂ内を流れる空気は、隣り合うフィン部７３，７３の間の隙間を通じて冷却部７０の下流側へと流れることが可能である。フィン部７３には、蓄冷材７２から冷熱が伝達される。フィン部７３は、第２流通路２１ｂを流れる空気と熱交換を行うことにより、第２流通路２１ｂを流れる空気を冷却する。
【００１８】
基板８０は、ダクト２０の第１流通路２１ａにおいて放熱用熱交換部６０よりも空気流れ方向Ｘの下流側に配置されている。基板８０には、送風機３０や送風切り替えドア４０のモータ４１を駆動させるための駆動回路や制御回路等を構成する各種電子部品が実装されている。基板８０は、第１流通路２１ａをＺ１方向に横切るように配置されている。放熱用熱交換部６０を通過した空気は基板８０を通過した後、外部に排出される。
【００１９】
次に、本実施形態の冷風発生装置１０の動作例について説明する。
本実施形態の冷風発生装置１０では、ペルチェ素子５０に直流電圧が常時印加されている。したがって、ペルチェ素子５０の吸熱面５１から吸収される熱により、冷却部７０が常時冷却されている。そのため、図１に示されるように、送風切り替えドア４０が開状態である場合には、第２流通路２１ｂを流れる空気と冷却部７０との間で熱交換が行われるため、第２流通路２１ｂを流れる空気が冷却される。この第２流通路２１ｂを流れる空気が対象物に送風されることにより、対象物に冷風を供給することができる。
【００２０】
また、図２に示されるように、送風切り替えドア４０が閉状態である場合には、第２流通路２１ｂへの空気の流入が遮断される。これにより、送風対象への冷風の供給が停止される。また、送風切り替えドア４０が閉状態である場合でも、ペルチェ素子５０への直流電圧の印加が継続されるため、冷却部７０の冷却が継続される。結果として、蓄冷材７２に冷熱が蓄えられる。
【００２１】
ところで、冷却部７０が常時冷却されている場合、その影響を受けて基板８０が冷却されると、冷却部７０の温度を露点温度以下に低下させることが困難となる。
例えば図３（Ｃ）に示されるように、ペルチェ素子５０に直流電圧Ｖ１が印加されることにより冷却部７０が冷却されている場合、図３（Ｂ）に示されるように、冷却部７０の温度Ｔｃは時間の経過に伴って徐々に低下する。この冷却部７０の温度Ｔｃの低下の影響を受けて基板８０の温度Ｔｂが図３（Ａ）に示されるように低下すると、時刻ｔ１０で基板８０の温度Ｔｂが露点温度Ｔｄｅｗに達する可能性がある。この場合、基板８０の温度Ｔｂが露点温度Ｔｄｅｗ以下にならないように、図３（Ｃ）に示されるように、ペルチェ素子５０の印加電圧Ｖを「Ｖ１」から「Ｖ２」に低下させる必要がある。結果的に、図３（Ｂ）に示されるように、時刻ｔ１０以降、冷却部７０の温度Ｔｃを露点温度Ｔｄｅｗ以下に低下させることができない。一方、ヒータ等を用いて基板８０を加熱すれば、冷却部７０の温度Ｔｃを露点温度Ｔｄｅｗ以下に低下させることも可能であるが、ヒータを設ける分だけ装置の大型化やコストの増大を招くおそれがある。
【００２２】
この点、本実施形態の冷風発生装置１０では、送風切り替えドア４０の開閉状態に関わらず、ペルチェ素子５０の放熱面５２に発生する熱が放熱用熱交換部６０を介して第１流通路２１ａを流れる空気に放散される。すなわち、第１流通路２１ａを流れる空気の温度は、放熱用熱交換部６０を通過することにより上昇する。この温度の上昇した空気が基板８０を通過することにより基板８０が加熱される。これにより、基板８０の結露を抑制しつつ、冷却部７０の温度を露点温度Ｔｄｅｗ以下に低下させることが可能である。
【００２３】
具体的には、図４（Ｃ）に示されるように、ペルチェ素子５０に直流電圧Ｖ１が常時印加されることにより、図４（Ｂ）に示されるように、冷却部７０の温度Ｔｃが時刻ｔ２０以降に露点温度Ｔｄｅｗ以下に低下したとする。この場合でも、放熱用熱交換部６０を通過した空気により基板８０が加熱されているため、図４（Ａ）に示されるように、基板８０の温度Ｔｂが露点温度Ｔｄｅｗ以下になることがない。よって、基板８０の結露を回避しつつ、冷却部７０の温度を露点温度Ｔｄｅｗ以下に低下させることが可能である。
【００２４】
以上説明した本実施形態の冷風発生装置１０によれば、以下の（１）〜（３）に示される作用及び効果を得ることができる。
（１）基板８０は、ペルチェ素子５０の放熱面５２から放散される熱が伝達される部分に設けられている。これにより、基板８０の結露を抑制しつつ、冷却部７０を露点温度Ｔｄｅｗ以下に冷却することが可能となる。また、基板８０を加熱するためのヒータが不要であるため、結果的に冷風発生装置１０を小型化することができる。
【００２５】
（２）基板８０は、ダクト２０の第１流通路２１ａにおいてペルチェ素子５０の放熱面５２に発生する熱が放散される放熱用熱交換部６０よりも空気流れ方向Ｘの下流側に配置されている。これにより、放熱用熱交換部６０から第１流通路２１ａを流れる空気に放散される熱により基板８０を容易に加熱することができるため、より的確に基板８０の結露を抑制することができる。
【００２６】
（３）基板８０は、仕切り板２３において第１流通路２１ａの内壁面を構成する外面２３ａに接触するように設けられている。これにより、放熱用熱交換部６０を通過した空気との熱交換により加熱された仕切り板２３の熱が基板８０に伝達されるため、基板８０を更に加熱することができる。よって、基板８０の結露を更に抑制することができる。
【００２７】
＜第２実施形態＞
次に、冷風発生装置１０の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態の冷風発生装置１０との相違点を中心に説明する。
図５に示されるように、本実施形態の基板８０は、仕切り板２３における第２流通路２１ｂの内壁面を構成する外面２３ｂに接触するように設けられている。
【００２８】
以上説明した本実施形態の冷風発生装置１０によれば、以下の（４）に示される作用及び効果を得ることができる。
（４）放熱用熱交換部６０を通過した空気との熱交換により加熱された仕切り板２３の熱が基板８０に伝達されることにより、基板８０を加熱することができる。これにより、基板８０の結露を抑制しつつ、冷却部７０を露点温度Ｔｄｅｗ以下に冷却することが可能となる。また、基板８０を加熱するためのヒータが不要であるため、結果的に冷風発生装置１０を小型化することができる。
【００２９】
＜他の実施形態＞
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・図６に示されるように、冷風発生装置１０から送風切り替えドア４０を排除した上で、第１流通路２１ａ及び第２流通路２１ｂに送風機３０ａ，３０ｂをそれぞれ設けてもよい。この場合、放熱用熱交換部６０の熱を第１流通路２１ａ内の空気に放散する排熱時と、冷却部７０により第２流通路２１ｂを流れる空気を冷却する冷却時とで、送風機３０ａ，３０ｂのそれぞれの駆動及び停止を制御してもよい。
【００３０】
・放熱用熱交換部６０及び冷却部７０のそれぞれの構造は適宜変更可能である。
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０：冷風発生装置
２０：ダクト
２１ａ：第１流通路
２１ｂ：第２流通路
２３：仕切り板
２３ａ，２３ｂ：外面
３０：送風機
５０：ペルチェ素子
５１：吸熱面
５２：放熱面
７０：冷却部
８０：基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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