(57)【要約】  【課題】簡易な構造で安価であり、同時に冷却効率の高い電子冷却ユニットを提供する。  【解決手段】吸熱面１２ａと放熱面１２ｂを持つ熱電変換デバイス１２と、放熱面１２ｂと熱的に接続された放熱器１３と、吸熱面１２ａと熱的に接続された冷却ブロック１４とからなり、冷却ブロック１４に冷却ブロック１４の他の面より突出した冷却面１５ａ，１５ｂを複数設けたことを特徴とする電子冷却ユニットであり、これにより一つの電子冷却ユニットで複数の発熱体を同時に冷却することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸熱面と放熱面を持つ熱電変換デバイスと、前記放熱面と熱的に接続された放熱器と、前記吸熱面と熱的に接続された冷却ブロックとからなり、前記冷却ブロックに前記冷却ブロックの他の面より突出した冷却面を複数設けたことを特徴とする電子冷却ユニット。
【請求項２】
冷却ブロックを略内包する枠体を備え、冷却面が枠体から露出したことを特徴とする請求項１に記載の電子冷却ユニット。
【請求項３】
放熱器が枠体に保持され、前記放熱器と前記枠体によって囲まれた空間に冷却ブロックと熱電変換デバイスが内包されたことを特徴とする請求項２に記載の電子冷却ユニット。
【請求項４】
複数の冷却面からの距離がほぼ等しい位置に熱電変換デバイスを設けたことを特徴とする請求項１に記載の電子冷却ユニット。
【請求項５】
冷却ブロックの内部に流体を封入したことを特徴とする請求項１に記載の電子冷却ユニット。
【請求項６】
ヒートパイプによって冷却ブロックの内部に流体を封入したことを特徴とする請求項５に記載の電子冷却ユニット。
【請求項７】
放熱器と枠体との接続面の一部に密封体を設けたことを特徴とする請求項３に記載の電子冷却ユニット。
【請求項８】
枠体と冷却ブロックの間に隙間を設けたことを特徴とする請求項２に記載の電子冷却ユニット。
【請求項９】
冷却ブロックと枠体との隙間で、露出した冷却面の周囲に弾性体を設けたことを特徴とする請求項８に記載の電子冷却ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はペルチェ効果や熱電子のトンネル効果などによって機能する熱電変換デバイスを利用し、マルチプロセッサを搭載したコンピュータなど複数の発熱体を備える機器を冷却する電子冷却ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ペルチェ効果によって機能する熱電変換デバイスを利用した電子冷却ユニットが使用されている。
【０００３】
従来のこの種の電子冷却ユニットとしては、例えば、特許文献１に開示されているものがあった。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の熱交換器について説明する。
【０００５】
図７は従来の電子冷却ユニットの断面図である。図７に示すように、電子冷却ユニット１は、熱電モジュール２と放熱器３と冷却ブロック４と冷却板５と枠体６とからなる。
【０００６】
熱電モジュール２は、直流電流を流すとペルチェ効果によって吸熱面２ａが冷却され、放熱面２ｂが加熱される。放熱器３は、基板３ａと基板３ａ上に設けられた複数のフィン３ｂとからなる。また、放熱器３は基板３ａのフィン３ｂを備えた側と反対の面で熱電モジュール２の放熱面２ｂと密着されている。
【０００７】
冷却ブロック４は、熱電モジュール２の吸熱面２ａと密着されている。冷却板５は、冷却ブロック４の熱電モジュール２と密着した側と反対の面と密着されている。枠体６は、放熱器３と冷却板５を保持する。また、枠体６は、放熱器３と冷却板５とによって空間を形成し、その中に熱電モジュール２と冷却ブロック４を内包する。
【０００８】
以上のように構成された従来の電子冷却ユニットを、２個の発熱体を備える機器の冷却に使用する場合の一例を図８に示す。
【０００９】
図８に示すように、プロセッサ７ａ，７ｂは、それぞれコア発熱部８ａ，８ｂ、また、端子群９ａ，９ｂとを備える。ソケット１０ａ，１０ｂは回路基板１１上に設けられ、それぞれプロセッサ７ａ，７ｂが端子群９ａ，９ｂを介して取り付けられている。
【００１０】
ここで２個の従来の電子冷却ユニット１ａ，１ｂを、一つの冷却板５で一体化し、冷却板５をコア発熱部８ａ，８ｂに密着させている。そして、熱電モジュール２に直流電流を流すことで生じるペルチェ効果によって吸熱面２ａが冷却され、冷却ブロック４と冷却板５を介して、プロセッサ７ａ，７ｂが冷却されている。
【特許文献１】特開平１０−１２５９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら上記従来の構成では、発熱体（コア発熱部８ａ，８ｂ）の個数に応じて電子冷却ユニット１ａ，１ｂが必要であり、それを構成する熱電モジュール２、放熱器３や枠体６も発熱体の個数分が必要となり高価であるという課題を有していた。
【００１２】
また、冷却板５が発熱体に比べて大きく、特に複数の発熱体を冷却する場合には、冷却板５で発熱体と接する部分以外からの吸熱ロスが大きく、冷却効率を低下させるだけでなく、広範囲で結露水が発生する等の課題も有していた。
【００１３】
本発明は、従来の課題を解決するもので、簡易な構造で安価であり、同時に冷却効率の高い電子冷却ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明の電子冷却ユニットは、熱電変換デバイスの吸熱面と熱的に接続された冷却ブロックに、前記冷却ブロックの他の面より突出した冷却面を複数設けている。これにより、一つの電子冷却ユニットで複数の発熱体を同時に冷却することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、一つの電子冷却ユニットで複数の発熱体を同時に冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の請求項１に記載の電子冷却ユニットの発明は、吸熱面と放熱面を持つ熱電変換デバイスと、前記放熱面と熱的に接続された放熱器と、前記吸熱面と熱的に接続された冷却ブロックとからなり、前記冷却ブロックに前記冷却ブロックの他の面より突出した冷却面を複数設けたものであり、これにより一つの電子冷却ユニットで複数の発熱体を同時に冷却することができる。
【００１７】
また、請求項２に記載の電子冷却ユニットの発明は、請求項１に記載の発明に加えて、冷却ブロックを略内包する枠体を備え、冷却面が枠体から露出したものであり、これにより不要な冷却面以外からの吸熱を防ぐことで、冷却効率を高くすることができる。
【００１８】
また、請求項３に記載の電子冷却ユニットの発明は、請求項２に記載の発明における放熱器が枠体に保持され、前記放熱器と前記枠体によって囲まれた空間に冷却ブロックと熱電変換デバイスが内包されたものであり、これにより、電子冷却ユニットを強固にできる。
【００１９】
また、請求項４に記載の電子冷却ユニットの発明は、請求項１に記載の発明において、複数の冷却面からの距離がほぼ等しい位置に熱電変換デバイスを設けたものであり、これにより、複数の冷却面の冷却能力をほぼ等しくできる。
【００２０】
また、請求項５に記載の電子冷却ユニットの発明は、請求項１に記載の発明において、冷却ブロックの内部に流体を封入したものであり、これにより、流体の対流によって冷却ブロックにおける熱伝導を促進し、冷却効率を高めることができる。
【００２１】
また、請求項６に記載の電子冷却ユニットの発明は、請求項５に記載の発明において、ヒートパイプによって冷却ブロックの内部に流体を封入したものであり、これにより、流体の封入を容易にすることができる。
【００２２】
また、請求項７に記載の電子冷却ユニットの発明は、請求項３に記載の発明において、放熱器と枠体との接続面の一部に密封体を設けたものであり、これにより、電子冷却ユニットの機密性を高めて、熱電変換デバイスの水分腐食を防ぎ、寿命を延ばすことができる。
【００２３】
また、請求項８に記載の電子冷却ユニットの発明は、請求項２に記載の発明において、枠体と冷却ブロックの間に隙間を設けたものであり、これにより枠体と冷却ブロックの間の断熱性能を高めるとともに、熱電変換デバイスや冷却ブロックの自由度を高め、熱電変換デバイスに生じる熱応力を吸収して寿命を延ばすことができる。
【００２４】
また、請求項９に記載の電子冷却ユニットの発明は、請求項８に記載の発明において、冷却ブロックと枠体との隙間で、露出した冷却面の周囲に弾性体を設けたものであり、これにより熱電変換デバイスや冷却ブロックの自由度を高めるとともに、各密着部の加圧力を一定として冷却能力を安定させることができる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態１の電子冷却ユニットの断面図、図２は、同実施の形態の電子冷却ユニットの底面図である。
【００２７】
図１と図２において、熱電変換デバイス１２は、直流電流を流すとペルチェ効果によって吸熱面１２ａが冷却され、放熱面１２ｂが加熱される。放熱器１３は、基板１３ａと基板１３ａ上に設けられた複数のフィン１３ｂとからなる。また、放熱器１３は基板１３ａのフィン１３ｂを備えた側と反対の面で熱電モジュール１２の放熱面１２ｂと密着されている。
【００２８】
冷却ブロック１４は、熱電モジュール１２の吸熱面１２ａと密着されている。冷却面１５ａ，１５ｂは、冷却ブロック１４の吸熱面１２ａと対向する側で周囲より突出して設けられる。枠体１６は、放熱器１３を保持し、放熱器１３とによって空間を形成し、その中に熱電モジュール１２と冷却ブロック１４を内包するとともに、枠体１６には開口部１６ａ，１６ｂを設け、そこから冷却面１５ａ，１５ｂが露出している。
【００２９】
ヒートパイプ１７は冷却ブロック１４の内部に挿入され、冷却面１５ａ，１５ｂの近傍まで伸びている。密封体１８は、放熱器１３と枠体１６の接触部に設けられるもので、具体的にはシール材やオーリングなどが利用できる。冷却ブロック１４と枠体１６の隙間には、それぞれ冷却面１５ａ，１５ｂの周囲に弾性体１９ａ，１９ｂが設けられる。弾性体１９ａ，１９ｂは、具体的にはスプリングやオーリングなどが利用できる。
【００３０】
以上のように構成された電子冷却ユニットを、２個の発熱体を備える機器の冷却に使用する場合の一例を図３に示す。
【００３１】
図３に示すように、プロセッサ７ａ，７ｂは、それぞれコア発熱部８ａ，８ｂ、また、端子群９ａ，９ｂとを備える。回路基板１１上に設けられたソケット１０ａ，１０ｂには、それぞれプロセッサ７ａ，７ｂが端子群９ａ，９ｂを介して取り付けられている。これらは図８の構成と同じものである。
【００３２】
そして、熱電モジュール１２に直流電流を流すことで生じるペルチェ効果によって吸熱面１２ａが冷却され、冷却ブロック１４からヒートパイプ１７を経て、冷却面１５ａ，１５ｂを介してプロセッサ７ａ，７ｂが均等に冷却される。すなわち一つの電子冷却ユニットで複数のプロセッサ７ａ，７ｂを同時に効率よく冷却することができる。
【００３３】
以上のように本実施の形態の熱交換器は、吸熱面１２ａと放熱面１２ｂを持つ熱電変換デバイス１２と、放熱面１２ｂと熱的に接続された放熱器１３と、吸熱面１２ａと熱的に接続された冷却ブロック１４とからなり、冷却ブロック１４に冷却ブロック１４の他の面より突出した冷却面１５ａ，１５ｂを複数設けることにより、一つの電子冷却ユニットで複数のプロセッサ７ａ，７ｂを同時に冷却することができる。
【００３４】
また、冷却ブロック１４を略内包する枠体１６を備え、冷却面１５ａ，１５ｂが枠体１６から露出したことにより、不要な冷却面以外からの吸熱を防ぐことで、冷却効率を高くすることができる。
【００３５】
また、放熱器１３が枠体１６に保持され、放熱器１３と枠体１６によって囲まれた空間に冷却ブロック１４と熱電変換デバイス１２が内包されることにより、電子冷却ユニットを強固にできる。
【００３６】
また、複数の冷却面１５ａ，１５ｂからの距離がほぼ等しい位置に熱電変換デバイス１２を設けることにより、複数の冷却面１５ａ，１５ｂの冷却能力をほぼ等しくできる。
【００３７】
また、冷却ブロック１４の内部に流体をヒートパイプによって封入したことにより、流体の対流によって冷却ブロック１４における熱伝導を促進して冷却効率を高めるとともに、ヒートパイプを使用することで流体の封入を容易にできる。
【００３８】
また、放熱器１３と枠体１６との接続面の一部に密封体１８を設けることにより、電子冷却ユニットの機密性を高めて、熱電変換デバイス１２の水分腐食を防ぎ、寿命を延ばすことができる。
【００３９】
また、枠体１６と冷却ブロック１４の間に隙間を設けることにより、枠体１６と冷却ブロック１４の間の断熱性能を高めるとともに、熱電変換デバイス１２や冷却ブロック１４の自由度を高め、熱電変換デバイス１２に生じる熱応力を吸収して寿命を延ばすことができる。
【００４０】
また、冷却ブロック１４と枠体１６との隙間で、露出した冷却面１５ａ，１５ｂの周囲に弾性体１９ａ，１９ｂを設けることにより、熱電変換デバイス１２や冷却ブロック１４の自由度を高めるとともに、各密着部の加圧力を一定として冷却能力を安定させることができる。
【００４１】
なお本発明の実施の形態１では、ヒートパイプ１７によって冷却ブロック１４の内部に流体を封入したが、図４に示す実施の形態２の電子冷却ユニットのように冷却ブロック１４の内部に空間１４’を設け、流体を直接封入しても良い。
【００４２】
また、本発明の実施の形態１では、冷却ブロック１４の内部に流体を封入したが、図５に示す実施の形態３の電子冷却ユニットのように流体を封入しなくても良い。
【００４３】
さらに、本発明の実施の形態１では、熱電変換デバイス１２を一つ使用したが、図６に示す実施の形態４の電子冷却ユニットのように熱電変換デバイス１２を複数使用しても良い。
【００４４】
また、本発明の実施の形態１では、熱電変換デバイス１２はペルチェ効果を利用したものと記したが、熱電子のトンネル効果など他の効果を使用したものでも良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の電子冷却ユニットは、一つの電子冷却ユニットで複数の発熱体を同時に冷却することができるので、マルチプロセッサを搭載したコンピュータなど複数の発熱体を備える機器等の冷却の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による電子冷却ユニットの実施の形態１の断面図
【図２】同実施の形態の電子冷却ユニットの底面図
【図３】同実施の形態の電子冷却ユニットの使用状態を示す概略図
【図４】本発明による電子冷却ユニットの実施の形態２を示す断面図
【図５】本発明による電子冷却ユニットの実施の形態３を示す断面図
【図６】本発明による電子冷却ユニットの実施の形態４を示す断面図
【図７】従来の電子冷却ユニットの断面図
【図８】同従来の電子冷却ユニットの使用状態を示す概略図
【符号の説明】
【００４７】
１２    熱電変換デバイス
１２ａ  吸熱面
１２ｂ  放熱面
１３    放熱器
１４    冷却ブロック
１５ａ，１５ｂ  冷却面
１６    枠体
１７    ヒートパイプ
１８    密封体
１９ａ，１９ｂ弾性体
【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】
2005183676.tif 000007
【図６】
2005183676.tif 000008
【図７】
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【図８】
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