(57)【要約】【課題】熱電変換モジュールの吸発熱作用を最大限に利用して、エネルギー利用効率を向上させ、制御可能な温度範囲を拡大し、かつ、熱電変換モジュールのサイズの自由度を高める。【解決手段】庫室７の上面に高熱伝導接着材料４を接合し、この高熱伝導接着材料４の上面に熱電変換モジュール６ｃの吸熱面を接合し、このモジュール６ｃの吸熱面に対向する発熱面に高熱伝導接着材料４、熱伝導ブロック５、接着材料４を順に接合して積層し、この接着材料４の上面に熱電変換モジュール６ｂの吸熱面を接合し、このモジュール６ｂの発熱面に接着材料４、熱伝導ブロック５、接着材料４を順に接合して積層し、この接着材料４の上面に熱電変換モジュール６ａの吸熱面を接合し、このモジュール６ａの発熱面に接着材料４を接合し、この接着材料４を庫室８の下面に連結させ、これらモジュール６ａ〜６ｃの駆動電流値をモジュールごとに制御する。【選択図】      図２
2005101544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の熱電変換モジュールを、熱伝導部材を介して積層した吸発熱体と、
この吸発熱体の少なくとも一部の複数枚の前記熱電変換モジュールへの電力供給を、前記熱電変換モジュールごとに制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする熱流制御システム。
【請求項２】
複数枚の熱電変換モジュールを、熱伝導部材を介して積層した吸発熱体と、
前記複数枚の熱電変換モジュールへの電力供給を、前記熱電変換モジュールごとに制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする熱流制御システム。
【請求項３】
複数枚の熱電変換モジュールを、熱伝導部材を介して積層した吸発熱体と、
前記熱電変換モジュールそれぞれへの電力供給をオン・オフするスイッチ手段と、
このスイッチ手段による前記熱電変換モジュールへの電力供給のオン・オフを、前記熱電変換モジュールごとに制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする熱流制御システム。
【請求項４】
前記吸発熱体は、特性の異なる複数枚の熱電変換モジュールを、前記熱伝導部材を介して積層してなり、
前記吸発熱体の吸熱側に位置する熱電変換モジュールから放熱側に位置する熱電変換モジュールにかけて、当該熱電変換モジュールの吸熱量を増加させた積層構造としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱流制御システム。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記吸発熱体の吸熱面と発熱面の温度差および前記吸発熱体の吸熱量と、各々の熱電変換モジュールに供給する電力量との関係を記憶する記憶手段と、
前記吸発熱体の吸熱面と発熱面の温度差および前記吸発熱体の吸熱量を入力する手段とを有し、
この入力する手段から入力された前記吸発熱体の吸熱面と発熱面の温度差および前記吸発熱体の吸熱量に対する各々の熱電変換モジュールの電力量を前記記憶手段から導き出して、この電力量となるように各々の熱電変換モジュールへの電力供給を制御する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱流制御システム。
【請求項６】
前記吸発熱体の熱伝導部材の周囲を断熱材で覆う構造としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱流制御システム。
【請求項７】
複数の室を備え、
前記熱伝導部材は、前記室内に連結される構造としたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の熱流制御システム。
【請求項８】
前記吸発熱体の吸熱面、発熱面、前記熱伝導部材、および前記それぞれの室内のうち少なくとも一箇所の温度を測定する測定手段をさらに備え、
前記制御手段は、
前記測定手段が測定した温度に基づいて、前記複数枚の熱電変換モジュールへの電力供給を、前記熱電変換モジュールごとに制御することを特徴とする請求項７に記載の熱流制御システム。
【請求項９】
前記それぞれの室の外側面に断熱部材を備えたことを特徴とする請求項７または８に記載の熱流制御システム。
【請求項１０】
前記それぞれの室の内側面に熱伝導部材を備えたことを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の熱流制御システム。
【請求項１１】
前記室内の内側面の熱伝導部材の形状を、前記室内に載置する熱伝達対象物および熱吸収対象物のうち少なくとも一方の表面の形状と合致するように加工したことを特徴とする請求項１０に記載の熱流制御システム。
【請求項１２】
前記それぞれの室が有する熱を室外に放出する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項７乃至１１の何れかに記載の熱流制御システム。
【請求項１３】
前記吸発熱体は、前記複数の熱電変換モジュールを、前記熱伝導部材を介して縦型に積層してなり、
前記吸発熱体の上面を当該吸発熱体の放熱面とし、前記吸発熱体の下面を当該吸発熱体の吸熱面としたことを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の熱流制御システム。
【請求項１４】
熱電変換モジュールを備える吸発熱体の当該熱電変換モジュールの放熱面が有する熱を熱伝達対象物に伝達する手段と、
熱吸収対象物が有する熱を前記熱電変換モジュールの吸熱面に伝達する手段と
を備えたことを特徴とする熱流制御システム。
【請求項１５】
複数の室を具備し、
これらの室に熱伝導部材を連結し、
この熱伝導部材に熱電変換モジュールを連結した構造とし、
この熱電変換モジュールの吸発熱特性を測定する手段を備えたことを特徴とする熱電変換モジュールの吸発熱特性評価装置。
【請求項１６】
前記連結された複数の室、熱伝導部材、および熱電変換モジュールを断熱部材で囲んだ構造としたことを特徴とする請求項１５に記載の熱電変換モジュールの吸発熱特性評価装置。
【請求項１７】
前記熱電変換モジュールの吸発熱特性は、前記熱電変換モジュールの吸発熱開始時から熱平衡状態に移行するまでの温度変化を示す特性であることを特徴とする請求項１５または１６に記載の熱電変換モジュールの吸発熱特性評価装置。
【請求項１８】
前記複数の室および熱電変換モジュールの材質、寸法および構造のうち少なくとも一つの要素を、所望の熱流制御システムのそれと一致させたことを特徴とする請求項１５または１６に記載の熱電変換モジュールの吸発熱特性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換モジュールの吸発熱作用を用いた熱流制御システム、および熱電変換モジュールの吸発熱特性評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発熱体を冷却する方法としては、冷媒を発熱体に接触させて循環させたり、ファンを回して空冷したり、コンプレッサー方式で冷却する方法が一般的である。これらの方法は、熱流制御が難しい、熱回収効率が悪い、また、騒音を発生する等のデメリットがある。また、局部の冷却や急速冷却を必要とするときに使えないケースがある。
【０００３】
コンプレッサーに関しては、最近では、脱フロンガスなどエコロジー志向の高まりを受け、これを使わない電子式冷却の方式が普及し始めている。この電子式冷却には、ペルチェ効果を利用した固体冷却素子であるペルチェモジュール（素子）が用いられている。ペルチェ効果とは、性質の異なる２つの金属や半導体を接続した電気回路をつくりこれに電流を流すと２つの接点間で、一方が吸熱、他方が発熱という温度差が生じる現象である。
【０００４】
従って、このペルチェモジュールは、第１に、ソリッドステート・タイプなので小型化が可能である。第２に、直流電流を流すだけで可動部分がないため取り扱いが簡単な上、騒音、振動がない。第３に、±０．１［℃］の精度で高精度の温度コントロールが可能。第４に、信頼性が高く密封部品としてノーメンテナンスで使用できる、などの特徴を有する。また、電源極性の切り替えで加熱、冷却の両作用が可能であるため、熱流を制御する素子としてＣＰＵの冷却やワンボックス切り替えタイプの温冷蔵庫などに使用されたりしている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、ペルチェモジュールの温度コントロール領域を拡大する方式としては、カスケードタイプのペルチェモジュールがある。これは、熱電変換素子をピラミッド状に複数層積み重ねることにより、上段（小面積）側で吸熱した熱量を下段（大面積）側へ放熱するもので、吸熱面積によって吸熱量をコントロールし、隣接する積層素子間の吸発熱収支をバランスさせている（例えば非特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３３４３２８６号公報
【非特許文献１】坂田  亮、外３５名，「熱電変換工学  −基礎と応用−」，リアライズ社，平成１３年３月３０日，ｐ．２９−３３，１４１−１４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、ペルチェモジュールの応用製品の代表例としてはＣＰＵ冷却装置が挙げられる。その一般的な方式は、ペルチェモジュールの一方の面に放熱（吸熱）フィンとファンを取り付けて冷却しながらこの面を室温などの周囲温度に保ち、もう一方の面だけを吸熱に利用するものであり、ペルチェモジュールの両面の温度差を極力小さくして、吸熱量を大きくする使い方が一般的である。
【０００７】
これに対して、ペルチェモジュールでコントロールする温度領域を拡大しながら吸熱作用をさせたい装置の場合（電子冷蔵庫、実験用低温環境槽など）には、同一モジュール内で同一素子を積層させるピラミッド構造のカスケード方式で低温のコントロール領域を拡大する手法が用いられており、吸熱部の面積を大きくするためにモジュールの全体が大きくなり、また、モジュールの大きさの制限により、積層数や吸熱部のサイズが制限されてしまうなどの問題がある。
【０００８】
また、ペルチェモジュールを応用して製品化されている冷却装置は、ＣＰＵ上面にペルチェモジュールを何枚か並列で接合させて、当該ＣＰＵから発生した熱を吸熱するだけのものでしかなく、折角吸熱した分のエネルギーを捨ててしまい、エネルギー利用効率が悪いという短所がある。これまでは、ペルチェモジュールの吸発熱作用の同時性を活かしてエネルギー利用効率を高めたり、吸発熱した熱を、熱流ブロックなどを使って所望の方向に誘導し、保温作用と保冷作用をともに実現したりする装置はなかった。
【０００９】
本発明はこのような実情を考慮してなされたもので、熱電変換モジュールの吸発熱作用を最大限に利用してエネルギー利用効率を向上させ、制御可能な温度範囲を拡大し、かつ、熱電変換モジュールのサイズの自由度を高めた熱流制御システム、および熱電変換モジュールの吸発熱特性評価装置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】
【００１０】
すなわち、本発明に係わる熱流制御システムは、複数枚の熱電変換モジュールを、熱伝導部材を介して積層した吸発熱体を備え、この吸発熱体の少なくとも一部の複数枚の熱電変換モジュールへの電力供給を、熱電変換モジュールごとに制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係わる熱流制御システムでは、複数枚の熱電変換モジュールを、熱伝導部材を介して積層した吸発熱体の少なくとも一部の複数枚の熱電変換モジュールへの電力供給を、熱電変換モジュールごとに制御するようにしたので、熱電変換モジュールのサイズの自由度を高めた上で、吸発熱体の吸熱側と発熱側で制御可能な温度範囲を拡大させ、各モジュール間の吸発熱量の収支を最適化し、かつ、各モジュールの消費電力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の骨子は、複数枚の熱電変換（ペルチェ）モジュールからなる吸発熱体において個々のモジュールの吸熱作用と発熱作用の効率を高めるとともに、隣接するモジュール間の熱流制御を最適化し、熱電変換モジュールのサイズの自由度を高めた上で、吸発熱体全体としての消費電力を抑制しながら、コントロール可能な温度範囲と吸発熱体の吸熱量を最大化できるシステムを提供することである。
【００１３】
以下、前述した考え方に基づく本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態にしたがった熱流制御システムの概略的構成図である。図２は、図１に示した熱流制御システムの庫室構造の一例を説明する図である。図３は、図２に示した熱電変換モジュールによる吸発熱の理想状態を模式化した図である。図４は、図１に示した熱流制御システムにおける熱電変換モジュールの吸熱温度特性の一例を示す図である。図５は、図１に示した熱流制御システムにおける各熱電変換モジュールの独立電源制御の結果得られた、吸発熱開始時から熱平衡までの温度状態を説明する図である。
【００１５】
図６は、図１に示した熱流制御システムにおける熱電変換モジュールの積層構造が、２枚の熱電変換モジュールからなり、温室と冷室の２庫室だけを得ると仮定した場合の各熱電変換モジュールへの入力電力と、この入力電力に対して得られる温度差の関係の一例を表す図である。図７は、図１に示した熱流制御システムの温室側と冷室側の熱電変換モジュールの温度の入力電力依存性の一例を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態にしたがった熱流制御システムでは、設ける庫室の数に対応した数の熱電変換（ペルチェ）モジュールを積層させて、これを吸発熱体としている。これらの熱電変換モジュールの面積は同一である。  
この熱電変換モジュールは、Ｎ型およびＰ型の熱電半導体１を、電極２を介して直列に接続し、電極２に高熱伝導絶縁フレーム材３を接合してなる。直列に接続した熱電半導体１の一端はＰ型とし、他端はＮ型とする。１枚の熱電変換モジュールの熱電半導体１が全て直列に接続されていない構成とすることもできる。また、１枚の熱電変換ジュールが複数の熱電半導体１のグループで構成されるように見えても良い。
【００１７】
この際、複数の熱電変換モジュール同士、および熱電変換モジュールと庫室との間は、放熱シリコングリースやシリコンゲルやカーボンからなる熱伝導シート材などの高熱伝導接着材料４、及び、アルミや銅やニッケルなどの熱伝導性の良い材料からなる熱伝導ブロック５を介して接合される。
【００１８】
具体的には、例えば、図２に示したように、第１庫室７の上面に高熱伝導接着材料４を接合し、この高熱伝導接着材料４の上面に熱電変換モジュール６ｃの吸熱面を接合し、この熱電変換モジュール６ｃの吸熱面に対向する発熱面に高熱伝導接着材料４、熱伝導ブロック５、接着材料４を順番に積層接合し、この接着材料４の上面に熱電変換モジュール６ｂの吸熱面を接合し、この熱電変換モジュール６ｂの発熱面に接着材料４、熱伝導ブロック５、接着材料４を順番に積層接合し、この接着材料４の上面に熱電変換モジュール６ａの吸熱面を接合し、この熱電変換モジュール６ａの発熱面に接着材料４を接合し、この接着材料４を第２庫室８の下面に接合する。
【００１９】
この場合、図２に示した庫室８が温側の室となり、庫室７が冷側の室となる。つまり、庫室７内に熱吸収対象物を載置した場合には、この熱吸収対象物が有する熱が熱電変換モジュール６ｃの吸熱面に吸熱され、庫室８内に熱伝達対象物を載置した場合には、熱電変換モジュール６ａの発熱面から発生した熱が熱伝達対象物に伝達される。
【００２０】
高熱伝導接着材料４および熱伝導ブロック５の接合の方法は圧着、ねじ止め、又は接着剤など、熱伝導を高く維持できる方法をケースバイケースで採用する。また、熱伝導ブロック５による熱回収効率を上げるために、当該熱伝導ブロック５の周囲を断熱性樹脂１１（図１参照）などで覆ってもよい。
【００２１】
それぞれの熱電変換モジュールの電極２（図１参照）のうち、当該熱電変換モジュールの端部に位置する電極２ａおよび２ｂは、電源線１２を介して、スイッチング回路１３と接続され、スイッチング回路１３は、電源線１２を介して直流電源ユニット１４と接続される。この直流電源ユニット１４は複数の直流電源１４ａ〜１４ｃを備える。スイッチング回路１３は、信号線１５を介して温度コントローラ１６と接続される。
【００２２】
また、庫室７、庫室８内、および熱伝導ブロック５上には、熱電対などの温度センサ１７が取り付けられる。これら温度センサ１７は信号線１５を介して温度コントローラ１６と接続される。これら温度センサ１７、直流電源ユニット１４、スイッチング回路１３および温度コントローラ１６の機能については後述する。
【００２３】
図２に示した熱電変換モジュール６ａ〜６ｃ間の熱伝導ブロック５は、高熱伝導接着材料４を介して、第１庫室７、第２庫室８、第３庫室２１および、第４庫室２２の内壁面に接合される。これにより、熱電変換モジュール６ｃから放熱された熱が庫室２２内に、熱電変換モジュール６ｂから放熱された熱が庫室２１内に、熱電変換モジュール６ａから放熱された熱が庫室８内にそれぞれ伝達されるようになる。
【００２４】
図２で示した、熱電変換モジュール６ａ，６ｂ間に積層される熱伝導ブロック５と、これに接合して高熱伝導接着材料４を介して第３庫室２１に接合した熱伝導体ブロック５は一体の部材としてもよい。熱電変換モジュール６ｂ，６ｃ間に積層される熱伝導ブロック５と、これに接合して高熱伝導接着材料４を介して第４庫室２２に接合した熱伝導体ブロック５も一体の部材としてもよい。
【００２５】
熱伝導ブロック５、高熱伝導接着材料４および各庫室との接合の方法は、圧着、ねじ止め、または接着剤など庫室壁面の形状に適した方法、庫室への熱伝導を高く維持できる方法をケースバイケースで採用する。庫室７，８，２１，２２の内壁面は、アルミや銅などの熱伝導壁２３からなる。また、庫室７，８，２１，２２の外壁面は断熱壁２４からなり、庫外への熱放出や外部からの熱流入を防ぐ。ただし、庫室７，８，２１，２２の内壁面である熱伝導壁２３と高熱伝導接着材料４との接合部分には断熱壁２４を設けない。
【００２６】
前記断熱壁２４は、グラスウール、ロックウール、木質繊維断熱材、古紙再生系断熱材、硬質ウレタンボード、その他真空スチール管などの魔法瓶構造をなす。各庫室７，８，２１，２２の間の空間は、空気断熱にする、あるいは断熱材２５を埋め込んで断熱構造とする。空気断熱とするか断熱材２５を使用するかは、製品仕様の設定温度条件で選択する。
【００２７】
庫室７，８，２１，２２内の形状は、熱伝導壁２３と、庫内に載置する熱吸収対象物または熱伝達対象物（例えば缶ジュールやペットボトルなど）とが当接する箇所の面積が広くなるように、当該対象物の形状に合わせて、例えば升目構造にする、または円柱くり抜き構造にするなどの工夫を施す。これにより熱伝導壁２３と対象物間の熱伝達の効率を高めることができる。
【００２８】
また、庫内への放熱をスムーズにするために、庫室７，８，２１，２２の内壁面および外壁面にフィン２６を取り付けた構造としてもよい。図３では、庫室８の内壁面にフィン２６を取り付けた構成を図示している。更に、電力供給制御による温度バランスの調整が難しいケースでは、温室側に放熱用の窓もしくはフィン２６もしくはファンを取り付けて熱を外部へ逃がす構造としてもよい。図３では、庫室８の外壁面にフィン２６を取り付けた構成を図示している。
【００２９】
図２に示した直流電源ユニット１４の直流電源１４ａは、スイッチング回路１３を介して、熱電変換モジュール６ａに電力を供給する。直流電源１４ｂは、スイッチング回路１３を介して、熱電変換モジュール６ｂに電力を供給する。直流電源１４ｃは、スイッチング回路１３を介して、熱電変換モジュール６ｃに電力を供給する。これにより、熱電変換モジュールごとに、個別の値をもつ電流を入力することができる。
【００３０】
スイッチング回路１３は、直流電源１４ａから熱電変換モジュール６ａ、直流電源１４ｂから熱電変換モジュール６ｂ、および、直流電源１４ｃから熱電変換モジュール６ｃへの通電または遮断を行なうスイッチをそれぞれ備える。
【００３１】
スイッチング回路１３の各スイッチは、温度コントローラ１６によりオン状態またはオフ状態に制御される。これにより、熱電変換モジュールごとに、当該熱電変換モジュールに対する通電および遮断を制御でき、例えば、直流電源１４ｂと熱電変換モジュール６ｂの間、および直流電源１４ｃと熱電変換モジュール６ｃの間を通電状態とする一方で、直流電源１４ａと熱電変換モジュール６ａの間を遮断状態とすることができる。
【００３２】
また、温度コントローラ１６は、各温度センサ１７が測定した温度状態を監視する。温度コントローラ１６は、監視する温度状態に基づいて、ＰＩＤ制御などにより熱バランスを計算してスイッチング回路１３を動作させ、直流電源１４ａ，１４ｂおよび１４ｃから熱電変換モジュール６ａ，６ｂおよび６ｃへの電力供給量をコントロールする。
【００３３】
熱電変換モジュール６ａ，６ｂおよび６ｃは、それぞれ、直流電源１４ａ，１４ｂおよび１４ｃからの電力を受け、吸熱作用と発熱作用を起こす。代表的な熱電変換モジュールは、前述したように、Ｎ型とＰ型の熱電半導体１の直列接続（図１参照）で構成され、図１中の矢印の向きに電流を流すとモジュールの下面で吸熱が起き、上面で発熱が起きる。
【００３４】
本発明の第１の実施形態にしたがった熱流制御システムは、前述した原理で生成された冷熱と温熱を複数の庫室に分配し、断熱材による熱の閉じ込めと、各モジュール間および庫室の温度状態に基づいた熱電変換モジュールへの電力供給制御により、各庫室から所望の温度の熱を得ることができる。また、このように高温側の庫室を上方に配置し、低温側の庫室を下方に配置することによって、熱の自然対流を利用して温熱と冷熱の移動をスムーズにして、温室と冷室の温度バランスを得るまでの時間を短縮することが出来るとともに、得られた熱の温度状態を安定に保ち易くすることができる。
【００３５】
熱電変換モジュールの吸熱能力（吸熱量）、および、当該熱電変換モジュールの発熱面と吸熱面の温度差の関係は、一般的に図４に示すような特性を示す。つまり、吸熱量は、入力電流と温度差の関数であり、同一の入力電流のもとでは、発熱面と吸熱面の温度差が大きいほど、吸熱量は減少する。
【００３６】
また、図３に示すように、熱電変換モジュールを積層させた場合、熱伝導の損失がないと仮定すると、熱電変換モジュール６ｃの発熱量Ｑ２は、熱電変換モジュール６ｃの吸熱量Ｑ３に、熱電変換モジュール６ｃの消費電力に相当する熱量Ｐ３を加えた値となる。また、熱電変換モジュール６ｂの発熱量Ｑ１は、熱電変換モジュール６ｂの吸熱量Ｑ２に、熱電変換モジュール６ｂの消費電力に相当する熱量Ｐ２を加えた値となる。また、熱電変換モジュール６ａの発熱量Ｑ０は、熱電変換モジュール６ａの吸熱量Ｑ１に、熱電変換モジュール６ａの消費電力に相当する熱量Ｐ１を加えた値となる。つまり、Ｑ０＞Ｑ１＞Ｑ２＞Ｑ３の関係が成り立つ。
【００３７】
従って熱電変換モジュールの積層構造を設計する場合には、最も高温な庫室と接続する側の熱電変換モジュールの吸熱能力が、積層する熱電変換モジュール６ａ〜６ｃの中で最大となるように選択するのがよい。すなわち、高温側から数えてｎ枚の熱電変換モジュールを積層する場合には、１番目からｎ番目のモジュールの吸熱能力Ｑ１，Ｑ２，・・・，Ｑｎの間に、Ｑ１＞Ｑ２＞・・・＞Ｑｎの関係が成り立つ仕様のモジュールと動作条件（各モジュールの発熱面と吸熱面の温度設定）を揃える。これによって、効率よく吸発熱体の吸熱面から発熱面への熱流をコントロールし易くなり、更に、前述したように、各熱電変換モジュールへの電源供給を独立に制御することにより、可変温度範囲を拡大し、また、電源のスイッチングでの入力ＰＩＤ（比例・微分・積分）制御により、各庫室の熱バランスをとり易くする。
【００３８】
図２に示した熱流制御システムの設計において、Ｑ０＞Ｑ１＞Ｑ２＞Ｑ３の条件を満たすには、例えば、同一の特性をもつ熱電変換モジュールを、図２に示したように熱電変換モジュール６ａ，６ｂおよび６ｃとして３枚積層させ、熱電変換モジュール６ａに流す電流をＩ１、熱電変換モジュール６ｂに流す電流をＩ２、熱電変換モジュール６ｃに流す電流をＩ３として、Ｉ１＞Ｉ２＞Ｉ３の関係を満たすように、温度コントローラ１６およびスイッチング回路１３により制御することが考えられる。
【００３９】
ところで、熱流制御システムでは、所望の電力量を供給して、かつ庫室７，８，２１，２２の温度を所望の温度に設定するように設計するのが好ましい。前述のように同一の特性をもつモジュールを使用する場合には、電力量と設定温度の調整には限界がある。したがって、Ｑ０＞Ｑ１＞Ｑ２＞Ｑ３の条件を満たした上で、種々の特性をもつモジュールの中から、所望の電力量と温度の条件（例えば、図３に示した温度Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４となるような条件）を満たすような特性をもつ熱電変換モジュールの組合せを選択し、これらを図２に示した熱電変換モジュール６ａ〜６ｃとして積層させて、それぞれのモジュールに流す電流を個別に制御する。
【００４０】
例えば、前述した熱電変換モジュールの積層順やモジュール仕様を満たす条件で熱電変換モジュール６ａ〜６ｃへの電源入力をコントロールして熱バランスさせると、図５に示したように、一定時間後に熱平衡を得ることが出来る。この図５に示した特性によれば、吸発熱体の発熱面である、熱電変換モジュール６ａの発熱面からに限らず、熱電変換モジュール６ｂの発熱面および熱電変換モジュール６ｃの発熱面からも熱を取り出し、冷室である第１庫室７の温度と、温室である第２庫室８の温度との間の温度をもつ熱を、第３庫室２１および第４庫室２２に供給できることが分かる。
【００４１】
また、熱電変換モジュールの積層構造が２枚のモジュールからなる積層構造であり、温室と冷室の２庫室だけを得る場合の各モジュールへの入力電力と得られる温度差ΔＴの関係をグラフで表すと図６のような特性となる。また、温室側と冷室側のモジュールの温度の入力電力依存性は図７のような特性となる。図７に示したグラフ中で、軌跡３１〜３３は、高温室側モジュールの入力電力Ｐを２０、４０および６０［Ｗ］とした場合の、冷室側モジュールの入力電力変化に対する温室内の温度変化を示し、軌跡３４〜３６は、高温室側モジュールの入力電力Ｐを２０、４０および６０［Ｗ］とした場合の、冷室側モジュールの入力電力変化に対する冷室内の温度変化を示す。
【００４２】
図６に示した特性から、高温室側モジュールの入力電力を一定にした上で冷室側モジュールの入力電力を０から一定の値まで増加させた場合は、温室と冷室間の温度差が増加し、冷室側モジュールの入力電力が一定の値を超えると、温度差が減少に転ずる。また、高温室側モジュールの入力電力を増加させると、温度差が増加することが分かる。
【００４３】
また、図７に示した特性から、高温室側モジュールの入力電力を一定にした上で冷室側モジュールの入力電力を増加させた場合、温室の温度は直線的に増加することが分かる。また、冷室の温度は、高温室側モジュールの入力電力を一定にした上で冷室側モジュールの入力電力を０から一定の値まで増加させた場合は減少し、冷室側モジュールの入力電力が一定の値を超えると、増加に転ずることが分かる。また、また、高温室側モジュールの入力電力を増加させると、温室の温度が増加し、冷室の温度が減少することが分かる。
【００４４】
従って、限られた定格の電源で所望の温度差ΔＴ、ＴＨ（温室の温度）およびＴＣ（冷室の温度）を得るためには、複数枚積層させた熱電変換モジュールごとに最適な入出力制御を行なう必要がある。この制御は、前述のように温度コントローラ１６とスイッチング回路１３が担う。また、断熱能力を１００％に近づけることで、スイッチング回路１３で、複数枚の中の一部の熱電変換モジュールだけを動作させたときの、高温側から冷温側への熱の逆流入を防ぎ、省エネの保温作用を実現する。
【００４５】
例えばプラントを制御する装置や計算機、計器などは、電気室や現場において動作しながら発熱するが、本発明の第１の実施形態にしたがった熱流制御システムを用いれば、これらの熱を能動的に回収することができるので、装置動作の安定性や超寿命化に寄与することが出来る。また熱流を制御して回収した熱を所望の媒体や庫室に誘導／保管することができるので、廃熱を別目的の利用に転換できるようになる。
【００４６】
以上のように本発明の第１の実施形態にしたがった熱流制御システムは、熱電変換モジュールを複数枚積層させた多層構造により、吸発熱体の吸熱側と発熱側で制御可能な温度範囲を拡大させる利点を有した上で、熱電変換モジュール６ａ〜６ｃの吸熱面と発熱面の双方の熱をともに取り出して利用することで、熱電変換モジュール６ａ〜６ｃのへの入力エネルギーの利用効率を向上させる。
【００４７】
また、多層構造の複数枚の熱電変換モジュール６ａ〜６ｃへの入力電力を互いに独立に制御するので、吸発熱体の吸熱側と発熱側の間で制御可能な温度範囲を拡大させ、また、吸熱量を大きくとることができ、また、各熱電変換モジュールの吸発熱面の設定温度を所望の状態に切り替えることができる。
【００４８】
さらに、温度コントローラ１６による制御により、複数枚の中の一部の熱電変換モジュールだけを動かしたときの、吸発熱体の高温側から冷温側への熱の逆流入を防いだり、設定可能な温度の精度を高めたりすることができる。また、温度コントローラ１６による制御により、熱電変換モジュールの多層構造部において温度の異なる熱伝導ブロック５を、当該熱伝導ブロック５と断熱材で設けた熱流路で各庫室に接合させて当該多層構造部から所望の温度の熱を取り出すので、熱流を管理して各庫室の温度を所望温度にコントロールすることができる。
【００４９】
この熱流制御では、温度コントローラ１６が温度センサ１７よる温度のモニタリング結果に基づいてＰＩＤ演算を行なうことにより、熱電変換モジュール６ａ〜６ｃとの電力の入出力を調整して安定な温度制御と温度誤差の最小化を実現する。
【００５０】
また、断熱材２５には、断熱に最適な材質や構造（真空断熱層や高性能断熱材）を備えて外部との断熱性を良くしたので、熱電変換モジュール６ａ〜６ｃによる吸発熱結果を長時間維持し易くさせて、当該熱電変換モジュール６ａ〜６ｃへの入力電力量を節減することができる。また、庫室７，８，２１，２２の内側面に備えられた熱伝導壁２３の形状を、庫室内の熱伝達対象物または熱吸収対象物の形状に合致するように加工することで、熱伝達率を向上させるので、庫室内の対象物を冷やしたり温めたりする時間を短縮することができる。
【００５１】
また、多層構造の複数枚の熱電変換モジュールは、冷室側と接続する熱電変換モジュールから温室側と接続する熱電変換モジュールにかけて、それぞれの吸熱量を増加させることで温室と冷室間の温度差を最大にし、系全体の温度安定性を良く保つことができる。その他、温室と冷室の熱容量比を最適化したり、温熱を放出したりするための窓やファンやフィンなどの放熱構造を備えることで、系全体の熱バランスの安定性を向上させることができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。  
図８は、本発明の第２の実施形態にしたがった熱流制御システムの概略的構成図である。図９は、図８に示した熱流制御システムの庫室構造の一例を説明する図である。
【００５３】
図９に示した熱電変換モジュール６ａ〜６ｃの吸熱能力（吸熱量）と、発熱面と吸熱面の温度差の関係は、一般的に図１０に示すような特性を示す。つまり、吸熱量は、入力電流と温度差の関数であり、同一の入力電流のもとでは、発熱面と吸熱面温度差が大きいほど、吸熱量は減少する。図１１は、図１０に示した特性をもつ熱電変換モジュールと同じ熱電変換モジュールの駆動電圧に対する、当該熱電変換モジュールの吸熱面と発熱面の温度差の特性の一例を示す図である。
【００５４】
図８に示すように、本発明の第２の実施形態にしたがった熱流制御システムは、複数枚の熱電変換（ペルチェ）モジュールを積層させて、これを吸発熱体としている。これらの熱電変換モジュールの面積は同一である。
【００５５】
これら積層した熱電変換モジュールの構造は、図１に示した構造と同じである。ただし、それぞれの熱電変換モジュールは、図１に示したスイッチング回路１３の代わりに直流電源ユニット３７と接続される。直流電源ユニット３７は、図示しない複数の直流電源を備える。また、直流電源ユニット３７は温度コントローラ１６と接続され、温度センサ１７の出力をモニタリングしながら直流電源ユニット３７の出力を最適に調整して、それぞれの熱電変換モジュール６ａ〜６ｃへの出力を制御する機能を有する。  
なお、熱電変換モジュール６ａ〜６ｃへの出力の制御は、図１に示した直流電源ユニット１４、スイッチング回路１３および温度コントローラ１６を用いて行なってもよい。
【００５６】
また、本発明の第２の実施形態にしたがった熱流制御システムの庫室構造（図９参照）は図２に示した形態と同様であるが、図２に示した第３庫室２１および第４庫室２２は設けていない。
【００５７】
図９に示した熱電変換ジュールの吸発熱の理想状態は図３に示した形態と同じであり、熱伝導の損失がないと仮定すると、熱電変換モジュール６ｃの吸熱量Ｑ３、熱電変換モジュール６ｃの発熱量Ｑ２、熱電変換モジュール６ｂの発熱量Ｑ１、および、熱電変換モジュール６ａの発熱量Ｑ０の関係は、Ｑ０＞Ｑ１＞Ｑ２＞Ｑ３となる。
【００５８】
図１０および図１１に示したような特性を持つ熱電変換モジュールを１つだけ用いてこれを吸発熱体として、例えば、当該吸発熱体の吸熱面（冷側）と発熱面（温側）の温度差ΔＴ＝７０［℃］の温冷蔵庫（例えば、冷側−５［℃］、温側６５［℃］）を実現しようとすると、図１１に示したグラフにしたがって、駆動電圧は１６［Ｖ］、駆動電流は６［Ａ］となるので、吸発熱体の消費電力は、６[Ａ]×１６[Ｖ]＝９６[Ｗ]となる。この場合、吸発熱体の吸熱量は、図１０で示したグラフにしたがい、約３［Ｗ］となる。
【００５９】
これに対し、熱電変換モジュールを図９に示したように多層化して、これを吸発熱体とすると、モジュールの枚数の増加に伴い、熱流制御システムのとしてのイニシャルコストは増大するが、モジュール一枚あたりの温度差ΔＴの値が小さくてすむ。このようにモジュール一枚あたりの温度差ΔＴの値が小さくなると、モジュール一枚あたりの駆動電流を小さくすることができる。熱電変換モジュールの消費電力は駆動電流値の２乗に比例するので、モジュール一枚あたりの駆動電流値を小さくすれば、吸発熱体全体の消費電力が大幅に小さくなる。よって、熱流制御システムのランニングコストを低減することができるので、トータルコストの低い熱流制御システムを実現することができる。
【００６０】
また、図１０のグラフで示されるように、熱電変換モジュールに対する駆動電流値が高くなるほど、電流の増加分に対する吸熱量の増加分は徐々に小さくなる。よって、モジュール一枚ごとの駆動電流を小さくすることができれば、ペルチェ効果の効率の高い入出力領域でモジュールを動作させることが出来るようになるので、前述したＱ０＞Ｑ１＞Ｑ２＞Ｑ３の関係を満たし、積層モジュールを１つのモジュールとしてみた場合の吸熱面と発熱面の温度差ΔＴを保った上で、積層モジュールのうち吸熱側のモジュールに対する駆動電流値の自由度を高めることができる。よって、積層モジュールを１つのモジュールとしてみた場合の、当該モジュールの吸熱量が高くなるような駆動電流値を設定することが可能になる。
【００６１】
図８に示した熱流制御システムの設計において、Ｑ０＞Ｑ１＞Ｑ２＞Ｑ３の条件（図３参照）を満たした上で、モジュール全体の消費電力を少なくして、かつ、モジュール全体の吸熱能力を上昇させるには、例えば、図１２に示したような駆動電流および駆動電圧の組合せにより各モジュールを駆動させればよい。
【００６２】
図１２は、図９に示した熱流制御システムにおける吸発熱体の各熱電変換モジュールの使用条件の一例を表にして示す図である。この図１２に示した１枚目，２枚目，３枚目のモジュールは、それぞれ、熱電変換モジュール６ｃ，６ｂ，６ａと対応する。
【００６３】
各モジュールの駆動電圧値および駆動電流値を図１２に示した組合せとした場合の、各モジュールの消費電力と吸熱量について説明する。  
まず、１枚目の熱電変換モジュール６ｃの吸熱面と発熱面の温度差ΔＴ＝１０［℃］として、図１０および図１１に示したグラフにしたがい、モジュール６ｃの駆動電流値を１［Ａ］とし、駆動電圧値を２．５［Ｖ］とすれば、モジュール６ｃの消費電力は、１［Ａ］×２．５[Ｖ]＝２．５[Ｗ]となる。この場合のモジュール６ｃの吸熱量は、図１０で示したグラフにしたがい、約１０［Ｗ］となる。
【００６４】
また、２枚目の熱電変換モジュール６ｂの吸熱面と発熱面の温度差ΔＴ＝２５［℃］として、図１０および図１１に示したグラフにしたがい、モジュール６ｂの駆動電流値を２［Ａ］とし、モジュール６ｂの駆動電圧値を５．５［Ｖ］とすれば、モジュール６ｂの消費電力は、２［Ａ］×５．５[Ｖ]＝１１[Ｗ]となる。この場合の熱電変換モジュール６ｂの吸熱量は、図１０で示したグラフにしたがい、約１３［Ｗ］となる。
【００６５】
また、３枚目の熱電変換モジュール６ａの吸熱面と発熱面の温度差ΔＴ＝３５［℃］として、図１０および図１１に示したグラフにしたがい、モジュール６ａの駆動電流値を５［Ａ］、モジュール６ａの駆動電圧値を１２．５［Ｖ］とすれば、モジュール６ａの消費電力は、５［Ａ］×１２．５[Ｖ]＝６２．５[Ｗ]となる。この場合の熱電変換モジュール６ａの吸熱量は、図１０で示したグラフにしたがい、約２７［Ｗ］となる。
【００６６】
この場合、２枚目の熱電変換モジュール６ｂの吸熱量（約１３［Ｗ］）は、１枚目の熱電変換モジュール６ｃの吸熱量（約１０［Ｗ］）と消費電力（２．５[Ｗ]）の和より大きく、３枚目の熱電変換モジュール６ａの吸熱量（約２７［Ｗ］）は、２枚目の熱電変換モジュール６ｂの吸熱量（約１３［Ｗ］）と消費電力（１１[Ｗ]）の和より大きいので、熱の逆流は起きない。
【００６７】
積層モジュールを一つのモジュールとしてみた場合、１枚目の熱電変換モジュール６ｃの吸熱量（約１０［Ｗ］）は積層モジュール全体の吸熱量となる。また、積層モジュールを一つのモジュールとしてみた場合の消費電力を７６［Ｗ］とし、吸熱面と発熱面の温度差ΔＴ＝７０［℃］とすることができる。
【００６８】
よって、図１０，図１１に示したような特性のモジュールを１枚だけ用いた場合と比較して、複数枚のモジュールを積層した場合では、温度差ΔＴを同じ７０［℃］とした上で、消費電力を２０［Ｗ］低くして、かつ、吸熱量を約３倍の約１０［Ｗ］に上昇させることができ、性能の優れたモジュールを実現することができる。
【００６９】
図１３は、図９に示した熱流制御システムにおける、熱電変換モジュールを積層させてなる吸発熱体の吸熱面と発熱面の所望の温度差および所望の吸熱量に対応する、それぞれの熱電変換モジュールの駆動電流の値を対応付けたテーブルの一例を示す図である。
【００７０】
図９に示した熱流制御システムにおいて、熱電変換モジュール６ａ〜６ｃを動作させる場合に、熟練した作業者でなくとも、前述したような、吸発熱体の所望の温度差を保ち、消費電力の低減および吸熱量の向上を可能とするために、まず、図１３に示したようなテーブルを、温度コントローラ１６の図示しないメモリに予め記憶しておく。
【００７１】
そして、温度コントローラ１６に、吸発熱体の所望の温度差ΔＴと吸発熱体の所望の吸熱量Ｑの値の入力を受け付ける機能、および、これら入力された温度差ΔＴ、吸熱量Ｑ、および、図１３に示したテーブルを照合することで、各モジュール６ａ〜６ｃに対する適切な駆動電流値を導き出し、この導いた駆動電流値により各モジュール６ａ〜６ｃへの入力電力を制御する機能をもたせる。
【００７２】
このような機能をもたせることで、熟練した作業者でなくとも、吸発熱体の所望の温度差ΔＴおよび所望の吸熱量Ｑの値を入力することで、この入力された温度差ΔＴを吸発熱体の発熱面と吸熱面の実際の温度差とし、前述のように入力された吸熱量Ｑを吸発熱体の吸熱面の実際の吸熱量とした上で、吸発熱体の消費電力を低減させるような電源制御を行なうことができる。
【００７３】
以上のように、本発明の第２の実施形態にしたがった熱流制御システムでは、複数枚積層させた熱電変換モジュールの各モジュールへの電力供給を個別に制御するので、一枚の熱電変換モジュールを吸発熱体とした熱流制御システムと比較して、複数枚の熱電変換モジュールをピラミッド状に積層させる必要がなくなり、前述のように各モジュールの面積を全て同一とした場合であっても、各モジュールの吸発熱量の収支バランスを保った上で、複数のモジュールでなる吸発熱体の吸熱面と発熱面の温度差を所望の値とし、吸発熱体の消費電力を低減させ、かつ、吸発熱体の吸熱能力を向上させることができるようになる、よって吸発熱体の設計の自由度が向上する。
【００７４】
また、複数枚の熱電変換モジュールを積層することにより、吸発熱体としての熱容量が大きくなり、一旦実現された温度が吸発熱体の吸熱面と発熱面において保持されやすくなるので、温度制御の容易化・安定化が可能になる。単一の熱電変換モジュールのみを用いて、これを吸発熱体とした場合、吸熱面側の温度を低く保つために、場合によっては発熱面側の冷却装置を設ける必要があるが、熱電変換モジュールを多段とすることでモジュール一枚あたりの消費電力量が抑えられた場合には、多段化したモジュールでなる吸発熱体の発熱面の温度が上昇しにくくなるので、冷却装置を設けなくとも吸熱面側の温度を低く保つことができる。
【００７５】
本発明の第２の実施形態にしたがった熱流制御システムでは、特性が同一である熱電変換モジュールを複数枚積層させて、これを吸発熱体としていたが、熱電変換モジュールは、その材料の組合せによって、低温度域において熱電変換可能なものや、高温度域において熱電変換可能なものがある。例を挙げると、ビスマス・テルル系熱電変換素子は、一般的に常温から３００［℃］付近までの温度範囲で熱電効果を発揮し、スクッテルダイト熱電変換素子は、一般的に３００［℃］付近から６００［℃］付近までの温度範囲で熱電効果を発揮する。このように特性の異なるモジュール同士を組合せて積層モジュールを構成することで、同一特性のモジュールを積層させる場合と比較して、使用可能温度範囲の自由度を向上させることができる。
【００７６】
本発明の第２の実施形態を吸発熱体が複数ある場合にも適用することができる。この場合、一つの吸発熱体内の複数の熱電変換モジュールへの電力供給が熱電変換モジュールごとに行なわれていれば、第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。この時、異なる吸発熱体に属する同じ層の熱電変換モジュールへの電力供給が、異なる吸発熱体に属する同じ層の熱電変換モジュールを直列に接続することも、並列に接続することも、別の電源を用いて供給する構成のいずれとすることもできる。
【００７７】
また、３枚以上の熱電変換モジュールを積層させる場合において、複数枚の熱電変換モジュールへの電力供給を独立して制御することができれば、その内の一部の熱電変換モジュールへの電力供給の制御が独立していなくても、全て独立に制御する場合に比べて効果は少なくなるものの、本発明の第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。すなわち、３枚の熱電変換モジュールを積層した場合において、２枚の熱電変換モジュールについては直列に接続するような構成とすることもできる。
【００７８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。  
図１４は、本発明の第３の実施形態にしたがった熱電変換モジュールの冷温配分（吸発熱特性）評価装置の概略的構成図である。
【００７９】
本発明の第３の実施形態にしたがった冷温配分（吸発熱特性）評価装置は、２つの庫室５０，５１を備える。ここでは、庫室５０を温室として、庫室５１を冷室として使用する。各庫室は、外壁に真空断熱層４１（図８参照）または高性能断熱材の層を備え、外気との断熱性能を、第１の実施形態にしたがった熱流制御システムの各庫室７，８，２１，２２と比較して限りなく１００％に近づける。真空断熱層４１の封止には断熱性能の良い断熱樹脂４２などの絶縁体を用いる。真空断熱層４１の内壁には熱伝導率の良い材質（ＮｉやＣｕやＡｌなど）からなる熱伝導体４３が設けられる。この熱伝導体４３は、庫室５０，５１の外壁の一部をなしており、温室、冷室それぞれの内部での熱伝導を良くする。
【００８０】
熱電変換（ペルチェ）モジュール４４の吸熱面４４ａと発熱面４４ｂには、熱伝導接着材料４６が接合される。これら熱伝導接着材料４６には、前述した熱伝導体４３を小さい熱抵抗で接合させる。熱電変換モジュール４４と熱伝導接着材料４６の接合、もしくは、熱伝導接着材料４６と庫室５０，５１の内壁面（熱伝導体４３）の接合は、放熱シリコングリースやシリコンゲルやカーボンからなる熱伝導シート材を介して行なう。接合の方法は圧着やねじ止め、接着剤など庫室壁面の形状に適した方法、熱伝導を高く維持できる方法をケースバイケースで採用する。なお、図示はしないが、熱電変換モジュール４４が直流電源と接続されるのはもちろんである。
【００８１】
熱電変換モジュール４４と熱伝導接着材料４６の周囲は断熱材４５で覆われ、外部との熱交換を防ぐ。庫室５０と庫室５１の内部には、加熱対象物４８や冷却対象物４９を設置し、両室の熱容量を調整することで、両室の温度バランスを保ちやすくする。また、庫室５０，５１内にメモリ機能付の温度センサ４７を設置し、熱電変換モジュール４４の吸発熱開始時から熱平衡状態に移行するまでの庫室５０と庫室５１の温度変化を所望の時間間隔で記録する。
【００８２】
以上のように、本発明の第３の実施形態にしたがった熱電変換モジュールの冷温配分（吸発熱特性）評価装置は、熱電変換モジュール４４からの吸発熱エネルギーを外部へ逃がさず（限りなく１００％に近づけ）、各庫室間の温度差ΔＴの限界やペルチェモジュールの冷却能力飽和時間、および、熱電変換モジュール４４の発熱量と吸熱量の割合を定量的かつ簡易に評価することができる。
【００８３】
また、前述の構成要素の材質や寸法や構造を、本発明の第１の実施形態、または第２の実施形態にしたがった熱流制御システムや所望の熱流制御システムと一致させることで、より実使用環境に近い形で熱電変換（ペルチェ）モジュールの性能評価を行なうことが出来るようになる。
【００８４】
なお、この発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施形態にしたがった熱流制御システムの概略的構成図。
【図２】図１に示した熱流制御システムの庫室構造の一例を説明する図。
【図３】図２に示した熱電変換モジュールによる吸発熱の理想状態を模式化した図。
【図４】図１に示した熱流制御システムにおける熱電変換モジュールの吸熱温度特性の一例を示す図。
【図５】図１に示した熱流制御システムにおける各熱電変換モジュールの独立電源制御の結果得られた、吸発熱開始時から熱平衡までの温度状態を説明する図。
【図６】図１に示した熱流制御システムにおける熱電変換モジュールの積層構造が、２枚の熱電変換モジュールからなり、温室と冷室の２庫室だけを得ると仮定した場合の各熱電変換モジュールへの入力電力と、この入力電力に対して得られる温度差の関係の一例を表す図。
【図７】図１に示した熱流制御システムの温室側と冷室側の熱電変換モジュールの温度の入力電力依存性の一例を示す図。
【図８】本発明の第２の実施形態にしたがった熱流制御システムの概略的構成図。
【図９】図８に示した熱流制御システムの庫室構造の一例を説明する図。
【図１０】図９に示した熱流制御システムにおける熱電変換モジュールの吸熱温度特性の一例を示す図。
【図１１】図１０に示した特性をもつ熱電変換モジュールと同じ熱電変換モジュールの駆動電圧に対する吸熱面と発熱面の温度差の特性の一例を示す図。
【図１２】図９に示した熱流制御システムにおける吸発熱体の各熱電変換モジュールの使用条件の組合せの一例を表にして示す図。
【図１３】図９に示した熱流制御システムにおける吸発熱体の吸熱面と発熱面の所望の温度差および所望の吸熱量に対応する、それぞれの熱電変換モジュールの駆動電流値を対応付けたテーブルの一例を示す図。
【図１４】本発明の第３の実施形態にしたがった熱電変換モジュールの冷温配分（吸発熱特性）評価装置の概略的構成図。
【符号の説明】
【００８６】
１…熱電半導体、２…電極、３…高熱伝導絶縁フレーム材、４，４６…高熱伝導接着材料、５…熱伝導ブロック、６ａ〜６ｃ，４４…熱電変換（ペルチェ）モジュール、７…第１庫室、８…第２庫室、１１…断熱性樹脂、１２…電源線、１３…スイッチング回路、１４，３７…直流電源ユニット、１４ａ〜１４ｃ…直流電源、１５…信号線、１６…温度コントローラ、１７…温度センサ、２１…第３庫室、２２…第４庫室、２３…熱伝導壁、２４…断熱壁、２５…断熱材、２６…フィン、４１…真空断熱層または高性能断熱材、４２…断熱樹脂、４３…熱伝導体、４５…断熱材、４７…メモリ機能付き温度センサ、４８…加熱対象物、４９…冷却対象物、５０，５１…庫室。
【図１】
2005101544.tif 000003
【図２】
2005101544.tif 000004
【図３】
2005101544.tif 000005
【図４】
2005101544.tif 000006
【図５】
2005101544.tif 000007
【図６】
2005101544.tif 000008
【図７】
2005101544.tif 000009
【図８】
2005101544.tif 000010
【図９】
2005101544.tif 000011
【図１０】
2005101544.tif 000012
【図１１】
2005101544.tif 000013
【図１２】
2005101544.tif 000014
【図１３】
2005101544.tif 000015
【図１４】
2005101544.tif 000016