(57)【要約】【課題】  熱交換効率を低下させることなく結露した水分の回収性能を向上させるようにした電子冷却装置を提供する。【解決手段】  冷却側ヒートシンクユニット４２は、左右一対ずつ４段に接続された、同一形状からなる合計８個の冷却用ヒートシンク４７によって構成されている。冷却用ヒートシンク４７は、板状のヒートシンク本体４７Ａと、このヒートシンク本体４７Ａの表面側に一体に突設された薄い板状の小片からなる多数のフィン４７Ｂとで構成されている。フィン４７Ｂは、冷却によって結露した水分の回収を容易にするために斜め下方に傾斜しており、一部のフィンの下端がドレン４３を指向している。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内を冷却室と放熱室に仕切る電子冷却素子と、この電子冷却素子の冷却面に接合され前記冷却室内に位置する冷却用ヒートシンクと、前記電子冷却素子の放熱面に接合され前記放熱室内に位置する放熱用ヒートシンクと、前記冷却室に外気を導く冷却用ファンと、前記放熱室に外気を導く放熱用ファンと、前記冷却用ヒートシンクの下方に設けられ、前記冷却用ヒートシンクに結露した水分を回収する結露水回収部とを備え、
前記冷却用ヒートシンクは、板状のヒートシンク本体と、このヒートシンク本体の表面に突設された多数のフィンとからなり、前記多数のフィンは薄板状に形成され、そのうちの少なくとも一部のフィンが前記結露水回収部を指向するように傾斜していることを特徴とする電子冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子冷却装置において、
前記冷却用ヒートシンクのフィンは、直線状に形成されていることを特徴とする電子冷却装置。
【請求項３】
請求項１記載の電子冷却装置において、
前記冷却用ヒートシンクのフィンは、円弧状に湾曲していることを特徴とする電子冷却装置。
【請求項４】
請求項１、２、３のうちのいずれか一項記載の電子冷却装置において、
前記冷却用ヒートシンクは、フィンの傾斜方向を一致させて並設されていることを特徴とする電子冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペルチェ素子を電子冷却素子として用いた電子冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ペルチェ素子を電子冷却素子として用いた電子冷却装置は、ペルチェ素子の吸熱面に伝熱的に接合した冷却用ヒートシンクの温度をペルチェ効果によって下げて主装置、例えば制御盤、コンピュータ等の内部を冷却し、放熱面側に移動した熱を放熱用ヒートシンクによって主装置の外部に放熱している（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
この種の電子冷却装置においては、大気中の水分が冷却用ヒートシンクによる冷却によってそのフィンの表面に結露して水滴となる。そして、この水滴が冷却用ヒートシンクから落下したり飛散して主装置内の各種電子部品等に付着すると、故障、発錆等の原因になる。また、装置の長時間の運転においては、冷却用ヒートシンクの温度が露点温度以下に下がるため、大気中の水分が冷却用ヒートシンクの表面に結露した後凍結すると、冷却性能を著しく低下させる。このため、大気中の水分の結露によってヒートシンクの表面に付着している水滴を速やかに回収する必要がある。
【０００４】
図１０は従来の電子冷却装置に用いられている冷却用ヒートシンクユニットの正面図である。同図において、１は４つの冷却用ヒートシンク２を４段に接続配置することにより形成された冷却用ヒートシンクユニット、３は冷却用ヒートシンクユニット１の表面に結露した水分（以下、水滴ともいう）を回収する結露水回収部である。冷却用ヒートシンク２は、平板状のヒートシンク本体２Ａと、このヒートシンク本体２Ａの表面に一体に突設された多数のフィン２Ｂとで構成され、ヒートシンク本体２Ａの裏面がペルチェ素子の吸熱面に接合されている。フィン２Ｂは、薄い水平な板状の小片からなり、水平および垂直方向に所定の間隔をおいて配設されている。
【０００５】
図１１は、冷却用ヒートシンクユニットユニットの他の従来例を示す正面図である。この冷却用ヒートシンクユニット４は同じく４つの冷却用ヒートシンク５を４段に接続配置することにより形成されている。冷却用ヒートシンク５のフィン５Ｂは、薄い垂直な板状の小片からなり、水平および垂直方向に所定の間隔をおいて配設されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２８９８４０号公報
【特許文献２】実開平４−７０１２２号公報
【特許文献３】実開平１−６５６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来の冷却用ヒートシンクユニット１、４はいずれも一長一短があり、改良の余地があった。すなわち、図１０に示した冷却用ヒートシンクユニット１においては、水平なフィン２Ｂの上下面に沿って外気が流れるため、熱交換効率については何ら問題ないが、大気中の水分がフィン２Ｂの上面側に結露すると水滴となって滞留するため、結露水として円滑に回収することができず、結露が凍結したりすると装置の冷却性能を著しく低下させる。
【０００８】
一方、図１１に示した冷却用ヒートシンクユニット４においては、フィン５Ｂに結露した水分が一定の量以上になると、重力によりフィン５Ｂの垂直な表面に沿って落下するため、フィン５Ｂに滞留している時間が短く、結露水として円滑に回収することができる。しかし、その反面、外側のフィン５Ｂが外気の流れに対して障壁となるため、冷却用ヒートシンク５の中心部に導かれる外気の流量が減少する。このため、冷却用ヒートシンク５の外気の流れに対する有効表面積が減少し、熱交換効率を低下させる。
【０００９】
本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、熱交換効率を低下させることなく結露した水分の回収性能を向上させた電子冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、筐体内を冷却室と放熱室に仕切る電子冷却素子と、この電子冷却素子の冷却面に接合され前記冷却室内に位置する冷却用ヒートシンクと、前記電子冷却素子の放熱面に接合され前記放熱室内に位置する放熱用ヒートシンクと、前記冷却室に外気を導く冷却用ファンと、前記放熱室に外気を導く放熱用ファンと、前記冷却用ヒートシンクの下方に設けられ、前記冷却用ヒートシンクに結露した水分を回収する結露水回収部とを備え、前記冷却用ヒートシンクは、板状のヒートシンク本体と、このヒートシンク本体の表面に突設された多数のフィンとからなり、前記多数のフィンは薄板状に形成され、そのうちの少なくとも一部のフィンが前記結露水回収部を指向するように傾斜しているものである。
【００１１】
また、本発明は、上記発明において、前記冷却用ヒートシンクのフィンが直線状に形成されているものである。
【００１２】
また、本発明は、上記発明において、前記冷却用ヒートシンクのフィンが円弧状に湾曲しているものである。
【００１３】
さらに、本発明は、上記発明において、前記冷却用ヒートシンクがフィンの傾斜方向を一致させて並設されているものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、冷却用ヒートシンクのフィンを傾斜させているので、傾斜したフィンの上端側から外気を取り入れて下端側に導くと、フィンの上面側に結露した水滴が重力によってフィンの上面に沿って滑り落ちる。したがって、結露した水分が水滴となってフィンの上面に長く滞留することがなく、ヒートシンクの水はけ性能を向上させることができる。
【００１５】
本発明に係る電子冷却装置においては、傾斜したフィンの上面に結露した水滴が重力によって落下するため、フィンの上面に長く滞留することがなく、結露水回収部に円滑に回収することができる。したがって、ヒートシンクの水はけ性能を向上させることができる。また、冷却用ファンによって内ケースの冷却室内に吸い込まれた外気は、傾斜したフィン間の空気通路に沿って流れることにより、フィン表面に結露した水滴の落下を促進し、ヒートシンクの水はけ性能を一層向上させる。
【００１６】
また、隣り合う冷却用ヒートシンクを傾斜したフィンがＶ字状になるように左右対称に配置した場合には、ヒートシンクの両側から外気を吸い込んで中央に排出するとき、外気の流れが傾斜したフィンによって斜め下方となるので、フィンの上面に結露した水分をフィンによって速やかに下方に流下させることができる。また、同一形状の２つのヒートシンクを９０°回転させると、左右対称に配置することができるため、ヒートシンクの種類を１種類とすることができ、コストの低減が図れる。
【００１７】
フィンの傾斜方向を一致させて冷却用ヒートシンクを並設した場合も、傾斜したフィンの上端側から外気を取り入れて下端側に導くことにより、上記と同様な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る電子冷却装置の一実施の形態を示す正面図、図２は同電子冷却装置の側面図、図３は同電子冷却装置の背面図、図４は同電子冷却装置の底面図、図５は同電子冷却装置の内部を示す概略水平断面図、図６は同電子冷却装置の内部を示す概略側断面図、図７は冷却用ヒートシンクの正面図である。本実施の形態は、電子冷却装置２０を制御盤２１に適用した例を示している。
【００１９】
前記電子冷却装置２０は、外ケース２２と、この外ケース２２内に配設された内ケース２３とからなる筐体２４を備え、放熱部２０Ａ側を制御盤２１の外部に突出させ、冷却部２０Ｂ側を制御盤２１内に位置させて配設されている。
【００２０】
前記外ケース２２の前面板２２ａには、温度調節器２５（図１）が配設され、背面板２２ｂには端子台２６が配設されている。また、外ケース２２の前面板２２ａには、それぞれ多数のスリットからなる２つの排熱口２７、２７が上下二段に形成され、背面板２２ｂには同じく２つのファン取付口２８、２８が上下２段に形成され、左右両側面板２２ｃ、２２ｄには、それぞれ放熱側吸気口２９と、冷却側吸気口３０が前後に離間して形成されている。放熱側吸気口２９は制御盤２１の外部に位置し、冷却側吸気口３０は制御盤２１の内部に位置している。
【００２１】
前記内ケース２３は、前記外ケース２２の内部中央に配設され、前面板２３ａに２つの放熱用ファン３１、３１が前記外ケース２２の各排熱口２７、２７にそれぞれ対応して上下２段に配設されている。このため、内ケース２３の前面板２３ａには、２つの放熱口３３、３３が各放熱用ファン３１に対応して上下２段に形成されている。一方、内ケース２３の背面板２３ｂには、２つの冷却用ファン３４、３４が前記外ケース２２の各ファン取付口２８に対応して上下２段に配設されている。これらの冷却用ファン３４の後端部は、各ファン取付口２８から外ケース２２の外部に突出し、制御盤２１内に位置している。内ケース２３の背面板２３ｂには、２つの冷気口３５、３５が前記各冷却用ファン３４に対応して上下２段に形成されている。内ケース２３の両側面板２３ｃ、２３ｄには、放熱側吸気口３６と冷却側吸気口３８が前記外ケース２２の放熱側吸気口２９と冷却側吸気口３０にそれぞれ対応して形成されている。
【００２２】
前記内ケース２３の内部には、電子冷却素子４０と、放熱用ヒートシンクユニット４１と、冷却用ヒートシンクユニット４２および結露水回収部としてのドレン４３とが配設されている。
【００２３】
前記電子冷却素子４０は、高さ方向および横方向に所定の間隔をおいて配設され電気的に接続されたペルチェ素子４４によって構成され、内ケース２３の内部中央に配設されることにより、内ケース２３内を放熱室４５と冷却室４６とに仕切っている。ペルチェ素子４４の放熱室４５側の面４４ａは、放熱面を形成し、前記放熱用ヒートシンクユニット４１が接合されている。一方、ペルチェ素子４４の冷却室４６側の面４４ｂは、冷却面を形成し、前記冷却用ヒートシンクユニット４２が接合されている。両ヒートシンクユニット４１、４２とペルチェ素子４４との接合は、両ヒートシンクユニット４１、４２間にペルチェ素子４４を介在させ、ヒートシンクユニット４１、４２を図示を省略した接続部品を用いて結合することにより行なう。
【００２４】
前記放熱用ヒートシンクユニット４１は、図１０に示した従来の吸熱側ヒートシンクユニット１と同一形状のものが用いられる。このため、放熱用ヒートシンクユニット４１は、上下方向に４段に接続された合計４個の放熱用ヒートシンク２によって構成されている。なお、放熱用ヒートシンク２については、上述した通りであるため、その構成についての説明を省略する。
【００２５】
前記冷却用ヒートシンクユニット４２は、図７に示すように、左右一対ずつ４段に接続された、同一形状からなる合計８個の冷却用ヒートシンク４７によって構成されている。この冷却用ヒートシンク４７は、正面視形状が正方形からなる板状のヒートシンク本体４７Ａと、このヒートシンク本体４７Ａの表面側に一体に突設された薄い板状の小片からなる多数のフィン４７Ｂとで構成されている。また、この冷却用ヒートシンク４７のフィン４７Ｂは、冷却によって結露した水分の回収を容易にするために所要角度傾斜している。
そして、冷却用ヒートシンク４７は、フィン４７Ｂの上端が外側で冷却側吸気口３８と対向するように左右対称に４段に積載されて一体的に結合されている。このため、左右の冷却用ヒートシンク４７，４７のフィン４７Ｂどうしは、Ｖ字状に傾斜し、下側２段の冷却用ヒートシンク４７のフィン４７Ｂのうちの一部のフィンの下端が前記ドレン４３を指向している。
【００２６】
冷却用ヒートシンク４７のフィン４７Ｂの傾斜角度（水平面とのなす角度）αは、適宜な角度に設定し得るが、熱交換効率と水分の回収効率を考慮して４５°に設定されることが望ましい。また、傾斜角度αが４５°の場合は、同一形状からなる２つの冷却用ヒートシンク４７、４７を垂直面内において９０°回転させて配置することにより、図７、図８（ａ）に示すように左右対称に配置することができるため、ヒートシンク４７の種類を１種類とすることができる。
【００２７】
ここで、図７に示す実施の形態においては、上記した通り左右の冷却用ヒートシンク４７、４７を左右対称に配設することにより、左右の冷却用ヒートシンク４７、４７のフィン４７ＢをＶ字状に傾斜させているので、冷却用ファン３４によって外気５１を冷却用吸気口３８から吸い込みヒートシンクユニット４２の左右両側に導くと、外気５１は上下方向に対向するフィン４７Ｂ間に形成された傾斜した空気流路５０に沿って斜め下方に流れ、フィン４７Ｂに結露した水滴を冷却用ヒートシンクユニット４２の幅方向中央に向かって移動させることができる。
【００２８】
左右の冷却用ヒートシンク４７の配置形態としては、図７に示した配置形態に限らず、図８（ａ）、（ｂ）に示しように配置することも可能である。すなわち、図８（ａ）は、２つの冷却用ヒートシンク４７、４７を、ともにフィン４７Ｂが右下がりに傾斜するように並設した例を示す。この場合は、冷却用吸気口３８を２つの冷却用ヒートシンク４７の上方と、左側の冷却用ヒートシンク４７の外側面に設けることが望ましい。
【００２９】
図８（ｂ）は、２つの冷却用ヒートシンク４７、４７を、フィン４７Ｂがともに左下がりに傾斜するように並設した例を示す。この場合は、冷却用吸気口３８を２つの冷却用ヒートシンク４７の上方と、右側の冷却用ヒートシンク４７の外側面に設けることが望ましい。
【００３０】
図９は、冷却用ヒートシンクのさらに他の実施の形態を示す正面図である。
同図において、冷却用ヒートシンク４８は、板状に形成された正面視正方形のヒートシンク本体４８Ａと、このヒートシンク４８Ａの表面側に一体に突設された薄い板状の小片からなる多数のフィン４８Ｂとで構成されている。フィン４８Ｂは、ヒートシンク本体４８Ａの４つの角部４９ａ〜４９ｄのうち下方の１つの角部４９ａを中心として同心円状に形成されることにより、円弧状に湾曲した板状に形成されている。このため、各フィン４８Ｂは、上方に向かって凸のなるように湾曲し前記角部４９ａ側端が高く、この角部４９ａに対向する他方の角部４９ｂ側端が低くなるように傾斜している。フィン４８Ｂの長さは、一定である必要はなく、角部４９ａから遠のくものほど長く形成されている。
【００３１】
また、図９は２つの冷却用ヒートシンク４８を、左右対称に、かつ角部４９ａが外側になるように並設されているがＷないフィン４８Ｂの上端が外気５１の上流側に位置し、下端が外気５１の下流側に位置するように左右対称に並設されている。このため、冷却用ヒートシンク４８のフィン４８Ｂは、形成位置によって傾斜角度が異なり、最外側に位置するフィン４８Ｂが内側に向かって僅かに傾斜し、内側のフィン４８Ｂほど下方に向かって湾曲し、最下端のフィン４８Ｂが略垂直に形成されている。そして、フィン４８Ｂのうち、傾きの大きいフィン４８Ｂの下端がドレン４３を指向している。
【００３２】
前記ドレン４３は、冷気側ヒートシンク４２の下端の全長にわたって延在する長さを有する樋状に形成され、下面中央部にドレンパイプ５５の上端が接続されている。ドレンパイプ５５の下端は、外ケース２２の外部下方に導かれ下水等に接続されている。
【００３３】
次に、上記構造からなる電子冷却装置２０の動作について説明する。
放熱用ファン３１および冷却用ファン３４を駆動して外気５１、５２を冷却室４６および放熱室４５にそれぞれ導く。また、電子冷却素子４０のペルチェ素子４４に通電する。ペルチェ素子４４は、電源供給部（図示せず）から直流電流が供給されることにより、ペルチェ効果により吸熱面４４ｂから放熱面４４ａに向かう熱移動を生じ、冷却用ヒートシンクユニット４２を冷却する。このため、冷却用ファン３４の駆動により冷却側吸気口３０、３８を通って冷却室４６に導かれた外気５１は、冷却用ヒートシンクユニット４２によって冷却され、冷気口３５から制御盤２１内に導かれることにより、制御盤２１内の電子機器等を冷却する。このとき、外気５１中の水分は、冷却用ヒートシンクユニット４２によって冷却されることにより冷却用ヒートシンク４７のフィン４７Ｂの上下面に結露して水滴となり、一定量以上になると重力によってフィン４７Ｂの上下面に沿って滑り落ち、ドレン４３に回収される。したがって、結露した水滴がフィン４７Ｂの上面に長く滞留して凍結するようなことがなく、図１０に示した従来の冷却用ヒートシンクユニット１に比べて水滴を短時間に回収することができる。
【００３４】
また、冷却用ヒートシンクユニット４２は、フィン４７Ｂの傾斜角度αを４５°にしているので、フィン４７Ｂ間の空気通路５０内に吸い込まれる外気５１の流れ（空気流）に対してフィン４７Ｂが大きな障壁とならず、全てのフィン４７Ｂに対して空気流を接触させることができる。したがって、図１０に示したフィン２Ｂを水平に設けた従来の冷却用ヒートシンクユニット１と略同等な熱交換効率を確保することができる。
【００３５】
一方、ペルチェ効果により放熱面４４ａ側に移動した熱は、熱伝導によって放熱用ヒートシンクユニット４１に移動し、放熱用ファン３１により放熱室４５に導かれた外気５２を介して排熱口２７から外ケース２２の外部に強制的に放熱される。
【００３６】
なお、上記した実施の形態においては、冷却用ヒートシンク４７、４８をいずれも正面視正方形に形成した例を示したが、本発明はこれに何ら特定されるものではなく、矩形であってもよい。
【００３７】
また、冷却用ヒートシンク４７または４８の使用個数は、電子冷却装置２０の要求される冷却性能によって適宜増減されるものである。
【００３８】
さらに、上記実施の形態は、冷却用ヒートシンクのフィンの一部がドレンを指向する例について示したが、本発明はこれに限らず全てのフィンがドレンを指向するヒートシンクも含むものである。その場合、フィンをその傾斜角度が下方のフィンから上方のフィンに向かうにしたがって徐々に大きくなるように形成すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、電子冷却装置を制御盤２１の冷却に用いる例を示したが、これに限らず精密部品、食品、薬品等を保管する保管庫、飲料収納装置、ショーケース、監視カメラの冷却等にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る電子冷却装置の一実施の形態を示す正面図である。
【図２】同電子冷却装置の側面図である。
【図３】同電子冷却装置の背面図である。
【図４】電子冷却装置の底面図である。
【図５】同電子冷却装置の内部を示す概略水平断面図である。
【図６】同電子冷却装置の内部を示す概略側断面図でる。
【図７】冷却用ヒートシンクの正面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ冷却用ヒートシンクの他の配置形態を示す図である。
【図９】冷却用ヒートシンクのさらに他の実施の形態を示す正面図である。
【図１０】従来の冷却用ヒートシンクユニットの正面図である。
【図１１】冷却用ヒートシンクユニットの他の従来例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４１】
２０…電子冷却装置、２１…制御盤、２２…外ケース、２３…内ケース、３１…放熱用ファン、３４…冷却用ファン、４０…電子冷却素子、４１…放熱用ヒートシンクユニット、４２…冷却用ヒートシンクユニット、４３…ドレン、４４…ペルチェ素子、４４ａ…放熱面、４４ｂ…冷却面、４５…放熱室、４６…冷却室、４７…冷却用ヒートシンク、４７Ａ…ヒートシンク本体、４７Ｂ…フィン、４８…冷却用ヒートシンク、４８Ａ…ヒートシンク本体、４８Ｂ…フィン、５１、５２…外気。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2009293850.tif 000011
【図１０】
2009293850.tif 000012
【図１１】
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