(57)【要約】【課題】小型化が可能な冷却板を得ること。【解決手段】冷却板１００は、密閉された内部空間が形成されたケースと、内部空間に配置される液体の溶媒と、内部空間において液体の溶媒と隔離されて配置されて液体の溶媒に溶解する際に吸熱反応を起こす固体の溶質と、液体の溶媒と固体の溶質との隔離状態を解除して固体の溶質と液体の溶媒とを混合させることで液体の溶媒に固体の溶質を溶解させる混合部と、を備える。冷却板１００は、速やかに且つ確実に発熱体の冷却が可能である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉された内部空間が形成されたケースと、
前記内部空間に配置される液体の溶媒と、
前記内部空間において前記液体の溶媒と隔離されて配置されて前記液体の溶媒に溶解する際に吸熱反応を起こす固体の溶質と、
前記液体の溶媒と前記固体の溶質との隔離状態を解除して前記固体の溶質と前記液体の溶媒とを混合させることで前記液体の溶媒に前記固体の溶質を溶解させる混合部と、
を備えることを特徴とする冷却板。
【請求項２】
前記混合部が、前記内部空間において前記固体の溶質が封入された第１内部空間と前記液体の溶媒が封入された第２内部空間とを仕切る仕切り部品であり、
前記仕切り部品が変形することにより前記第１内部空間と前記第２内部空間とを連通させて前記液体の溶媒と前記固体の溶質との隔離状態を解除すること、
を特徴とする請求項１に記載の冷却板。
【請求項３】
前記仕切り部品は、形状記憶合金からなる金属部を有し、
前記金属部は、既定の回復温度に達すると既定の元の形状に回復する変形によって前記第１内部空間と前記第２内部空間とを連通させること、
を特徴とする請求項２に記載の冷却板。
【請求項４】
前記液体の溶媒が、容器に貯留されて前記内部空間に配置されており、
前記金属部が前記既定の元の形状に回復する変形によって前記金属部が前記容器を突き破ること、
を特徴とする請求項３に記載の冷却板。
【請求項５】
前記仕切り部品は、前記金属部と前記金属部に接続されたシール材からなるシール部とを有し、前記既定の回復温度に達すると前記金属部が既定の元の形状に回復する変形によって前記シール部の一部が開き、前記第１内部空間と前記第２内部空間とを連通させること、
を特徴とする請求項３に記載の冷却板。
【請求項６】
前記液体の溶媒が、容器に貯留されて前記内部空間に配置されており、
前記金属部が前記既定の元の形状に回復する変形によって前記シール部が前記容器を突き破ること、
を特徴とする請求項５に記載の冷却板。
【請求項７】
前記仕切り部品は、前記液体の溶媒が膨張することにより前記第２内部空間の圧力が既定の決壊圧力以上になると決壊して変形することによって前記第１内部空間と前記第２内部空間とを連通させること、
を特徴とする請求項２に記載の冷却板。
【請求項８】
前記液体の溶媒が、前記既定の決壊圧力以下の既定の破裂圧力が掛かると破裂する容器に貯留されて前記内部空間に配置されていること、
を特徴とする請求項７に記載の冷却板。
【請求項９】
前記仕切り部品は、既定の変質温度に達すると変質して前記第１内部空間と前記第２内部空間とを連通させること、
を特徴とする請求項２に記載の冷却板。
【請求項１０】
前記液体の溶媒が、前記既定の変質温度以下の既定の容器変質温度に達すると変質して前記液体の溶媒を前記第２内部空間に流出させる容器に貯留されて前記内部空間に配置されていること、
を特徴とする請求項９に記載の冷却板。
【請求項１１】
前記仕切り部品は、電磁弁であり、既定の動作温度に達すると動作して前記第１内部空間と前記第２内部空間とを連通させること、
を特徴とする請求項２に記載の冷却板。
【請求項１２】
前記内部空間に突出部を備え、
前記液体の溶媒が、容器に貯留されており、
前記容器を前記内部空間において前記突出部の方向に移動させる慣性力が加わることにより前記容器が移動し、前記突出部が前記容器を突き破ること、
を特徴とする請求項１に記載の冷却板。
【請求項１３】
前記固体の溶質が塩類であり、
前記液体の溶媒が水であること、
を特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の冷却板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気部品を有した電子機器を冷却する冷却板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子回路は、高集積化され、単位面積当たりの発熱量が増加する傾向にある。電子回路の１種であり、マイクロ波で動作する高周波半導体が複数個集積されたマイクロ波回路には、窒化ガリウム（ＧａＮ）半導体からなる増幅器が搭載されることがある。窒化ガリウム半導体からなる増幅器は、単位面積当たりの発熱量が特に大きい。このため、窒化ガリウム半導体からなる増幅器が搭載されるマイクロ波回路は、マイクロ波回路の冷却板に高い放熱能力が必要である。窒化ガリウム半導体からなる増幅器が搭載されたマイクロ波回路は、発熱量が特に大きい電子回路の一例である。
【０００３】
このようなマイクロ波回路で構成されるアクティブフェーズドアレイアンテナは、高出力化および信号処理の高速化に伴い発熱量が増加する一方で、小型化が求められている。
【０００４】
特許文献１には、既定温度で固相から液相へ状態変化を起こす蓄熱材が金属板の内部に封入され、蓄熱材の潜熱を利用して、冷却板に実装された電子機器の温度上昇を抑制する冷却板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１８１６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の冷却板のように蓄熱材の固相の潜熱を利用する冷却方式では、固相の蓄熱材が発熱体に近い領域から順次、液相に相変化する。液相となった蓄熱材は、熱抵抗が大きいため、蓄熱材の相変化が進み、発熱体の伝熱面から固相までの間に存在する液相の量が多くなるほど冷却速度が低下する。このため、蓄熱材の固相の潜熱を利用する冷却方法では、冷却対象となる電子機器を速やかに冷却することができず、また、電子機器を所望の温度まで冷却する前に電子機器の発熱によって電子機器の温度が上昇する可能性があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、速やかに且つ確実に発熱体の冷却が可能な冷却板を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる冷却板は、密閉された内部空間が形成されたケースと、内部空間に配置される液体の溶媒と、内部空間において液体の溶媒と隔離されて配置されて液体の溶媒に溶解する際に吸熱反応を起こす固体の溶質と、液体の溶媒と固体の溶質との隔離状態を解除して固体の溶質と液体の溶媒とを混合させることで液体の溶媒に固体の溶質を溶解させる混合部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、速やかに且つ確実に発熱体の冷却が可能な冷却板が得られる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる冷却板に発熱体が搭載された状態を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる冷却板の構造を説明するための模式断面図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる冷却板の温度上昇時の状態を示す模式断面図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる冷却板における塩類と水との混合時の状態を示す模式断面図
【図５】本発明の実施の形態２にかかる冷却板の構造を示す模式断面図
【図６】本発明の実施の形態２にかかる冷却板における塩類と水との混合時の状態を示す模式断面図
【図７】本発明の実施の形態３にかかる冷却板の構造を示す模式断面図
【図８】本発明の実施の形態３にかかる冷却板における塩類と水との混合時の状態を示す模式断面図
【図９】本発明の実施の形態４にかかる冷却板の構造を示す模式断面図
【図１０】本発明の実施の形態４にかかる冷却板における塩類と水との混合時の状態を示す模式断面図
【図１１】本発明の実施の形態５にかかる冷却板の構造を示す模式断面図
【図１２】本発明の実施の形態５にかかる冷却板における塩類と水との混合時の状態を示す模式断面図
【図１３】本発明の実施の形態６にかかる冷却板の構造を示す模式断面図
【図１４】本発明の実施の形態６にかかる冷却板における塩類と水との混合時の状態を示す模式断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態にかかる冷却板を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、以下の各図においては、同一または相当部位については、同一符号を付して説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる冷却板１００に発熱体２０が搭載された状態を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる冷却板１００の構造を説明するための模式断面図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線における模式断面図である。なお、図２においては、発熱体２０の記載を省略している。本実施の形態１にかかる冷却板１００は、電子機器に搭載される発熱体２０で発生する熱を放熱するための冷却板である。発熱体２０の一例は、マイクロ波回路である。
【００１３】
本実施の形態１にかかる冷却板１００は、上面１ａと下面１ｂとの面積が側面１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆの面積よりも広い直方体形状を有し、金属からなるケース１を有する。図１においては、平板状形状を有する冷却板１００を示している。発熱体２０は、冷却板１００の上面１ａ上に、接着剤によって固定されている。
【００１４】
ケース１は、ケース１を構成する第１部品である冷却板ケース本体２ａと、ケース１を構成する第２部品である冷却板カバー２ｂとにより構成されている。冷却板カバー２ｂは、ケース１において上面１ａ側に取り付けられている。
【００１５】
冷却板ケース本体２ａと冷却板カバー２ｂとは、互いの対向面に凹部が形成されている。これにより、冷却板ケース本体２ａと冷却板カバー２ｂとが一体とされることにより、ケース１の内部に内部空間３が形成されている。冷却板ケース本体２ａと冷却板カバー２ｂとは、互いの接触面が溶接等の方法により接合されて一体部品とされている。これにより、内部空間３は、ケース１の内部において密閉されている。すなわち、内部空間３は、ケース１の内部において密閉された中空部である。内部空間３は、冷却板１００の面内方向、すなわち上面１ａの面内方向において、発熱体２０を含む領域に形成されている。
【００１６】
図２に示すように、冷却板１００の内部空間３は、仕切り部品７を介して、内部空間３における第１空間である第１内部空間３ａと、内部空間３における第２空間である第２内部空間３ｂとが仕切られている。すなわち、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとは、内部空間３において、仕切り部品７を介して隣り合っている。そして、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとは、それぞれ密閉されている。したがって、第１内部空間３ａは、ケース１の内部における第１中空部である。また、第２内部空間３ｂは、ケース１の内部における第２中空部である。
【００１７】
第１内部空間３ａには、固体の溶質である塩類４が封入されている。固体の溶質は、内部空間３において液体の溶媒と隔離されて配置されて液体の溶媒に溶解する際に吸熱反応を起こす溶質である。塩類４は、水５に溶解する際に吸熱反応を起こす物質である。第１内部空間３ａにおける塩類４の封入量は、特に限定されないが、吸熱反応の効果をより多く得られる量とされることが好ましい。塩類４は、たとえば硝酸アンモニウム、塩素酸カリウムおよび尿素などの、標準状態において固形状態を呈する固形物質である。ここでの標準状態は、２５℃、１気圧の状態とする。なお、塩類４が、ケース１を構成する金属に対して腐食性を有する物質である場合には、冷却板ケース本体２ａと冷却板カバー２ｂとにおける凹部の表面に表面処理を行い、耐食性を高めておく必要がある。
【００１８】
第２内部空間３ｂには、液体の溶媒である水５が封入されている。水５は、薄膜により構成された袋状の容器６に貯留されており、容器６ごと第２内部空間３ｂに封入されている。水５を容器６に貯留した状態で容器６ごと第２内部空間３ｂに封入することで、第２内部空間３ｂへの水５の設置が容易となる。なお、第１内部空間３ａに水５が封入され、第２内部空間３ｂに塩類４が封入されてもよい。固体の溶質は、内部空間３において液体の溶媒と隔離されて配置されて液体の溶媒に溶解する際に吸熱反応を起こす溶質である。
【００１９】
仕切り部品７は、発熱体２０が発熱していない時点において、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂを各々が密閉された状態に内部空間３を仕切っている。すなわち、仕切り部品７は、塩類４と水５を隔離している。仕切り部品７は、冷却板ケース本体２ａ側に配置された第１仕切り部品７ａと冷却板カバー２ｂ側に配置された第２仕切り部品７ｂとにより構成されている。第１仕切り部品７ａと第２仕切り部品７ｂとは、形状記憶合金により構成された針部である。
【００２０】
形状記憶合金は、ある既定の回復温度未満では元の形状から変形した状態にあっても、既定の回復温度以上に加熱すると、元の形状に回復する性質を持った合金である。第１仕切り部品７ａと第２仕切り部品７ｂとは、既定の回復温度に達すると元の形状に回復する変形が生じ、水５を貯留している容器６を突き破る。そして、塩類４が水５に溶解して溶液８となる。
【００２１】
すなわち、仕切り部品７は、液体の溶媒と固体の溶質との隔離状態を解除して固体の溶質と液体の溶媒とを混合させることで液体の溶媒に固体の溶質を溶解させる混合部である。そして、仕切り部品７は、変形することにより第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとを連通させて液体の溶媒と固体の溶質との隔離状態を解除する。
【００２２】
形状記憶合金には、たとえばニッケルチタン合金、鉄−マンガン−ケイ素合金などが挙げられる。形状記憶合金の組成を変更することで、任意の温度で第１仕切り部品７ａおよび第２仕切り部品７ｂを変形させることができる。第１仕切り部品７ａおよび第２仕切り部品７ｂは、同じ形状記憶合金により構成されている。したがって、第１仕切り部品７ａおよび第２仕切り部品７ｂは、温度が上昇した際に、同じ温度で元の形状に回復する。第１仕切り部品７ａおよび第２仕切り部品７ｂを構成する形状記憶合金は、冷却板１００による冷却機能を発現させたい発熱体２０の温度と形状記憶合金の既定の回復温度とに基づいて適宜選択されればよい。
【００２３】
なお、仕切り部品７は、全体が針部とされなくても第１仕切り部品７ａおよび第２仕切り部品７ｂのどちらか一方が形状記憶合金により構成された針部とされてもよい。
【００２４】
つぎに、本実施の形態１にかかる冷却板１００の動作について説明する。図３は、本発明の実施の形態１にかかる冷却板１００の温度上昇時の状態を示す模式断面図である。図４は、本発明の実施の形態１にかかる冷却板１００における塩類４と水５との混合時の状態を示す模式断面図である。図４においては、容器６の記載を省略している。
【００２５】
冷却板１００は、上面１ａ上に設置された発熱体２０の発熱により温度が上昇する。すなわち、発熱体２０で発生した熱の一部が、上面１ａから冷却板カバー２ｂに伝達される。上面１ａから冷却板カバー２ｂに伝えられた熱の一部は、冷却板カバー２ｂおよび冷却板ケース本体２ａを介して、内部空間３に配置された第１仕切り部品７ａに伝達される。また、上面１ａから冷却板カバー２ｂに伝えられた熱の一部は、内部空間３に配置された第２仕切り部品７ｂに伝達される。
【００２６】
上述した熱の伝達により第１仕切り部品７ａおよび第２仕切り部品７ｂの温度が上昇する。第１仕切り部品７ａおよび第２仕切り部品７ｂは、第１仕切り部品７ａおよび第２仕切り部品７ｂを構成する形状記憶合金の既定の回復温度に達すると、図３に示すように、互いに対向する側の先端部が第２内部空間３ｂ側に向かって突出する既定の元の形状に変形し、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとを連通させるとともに、水５を貯留している容器６を突き破る。
【００２７】
これにより、容器６に収容されていた水５が容器６から流出して第２内部空間３ｂ内および第１内部空間３ａ側に拡がる。塩類４と水５が混合されると、塩類４が水５に溶解して溶液８となる。そして、塩類４が水５に溶解して溶液８となる際に、急激な吸熱反応が起こり、周囲の熱を吸収する。塩類４と水５との化学反応は瞬時に完了し、溶液８全体の温度を低下させる。そして、溶液８が冷却板１００のケース１との接触面で熱交換を行って冷却板１００の温度を低下させることにより、発熱体２０が冷却される。たとえば、塩類４が硝酸アンモニウムである場合には、以下の化学反応が発生する。
【００２８】
ＮＨ４ＮＯ３（固体）＋ａｑ＝ＮＨ４ＮＯ３ａｑ−２５．７ｋＪ（１ｍｏｌあたり）
【００２９】
また、硝酸アンモニウムと水とは、質量比で４対３の割合で混合することが好ましい。たとえば、塩類４に、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍの外形寸法を有する固体の硝酸アンモニウムを使用した場合には、水５の容量は１２７．５ｃｍ３とする。このとき、硝酸アンモニウムのｍｏｌ質量が８０．０４ｇ／ｍｏｌ、密度が０．００１７ｇ／ｍｍ３であることから、１ｋＷの発熱時に５５秒間は温度を一定に保てる。すなわち、１００ｃｍ３の硝酸アンモニウムを収納する第１内部空間３ａと、１２７．５ｃｍ３の水を貯水した容器６を収容する第２内部空間３ｂと仕切り部品７とを冷却板１００の内部に設けることにより、１ｋＷの熱が冷却板１００に伝達される際に、５５秒間は冷却板１００の温度を一定に保てる。
【００３０】
このように、冷却板１００は、塩類４が水５に溶解して溶液８となる際の吸熱反応を利用しており、塩類４と水５との収容量を質量比で４対３の割合であらかじめ調整することにより、冷却能力を塩類４と水５との体積に正比例させて無駄なく向上させることが可能である。すなわち、冷却板１００では、塩類４と水５との化学反応が瞬時に完了し、溶液８全体の温度を低下させる。溶液８が冷却板１００のケース１との接触面の全体でケース１と熱交換を行って冷却板１００の温度を低下させることにより、冷却板１００の温度は速やかに低下する。これにより、冷却板１００は、速やかに発熱体２０を冷却することができ、また所望の温度まで確実に発熱体２０を冷却することができる。
【００３１】
これに対して、蓄熱材を冷却板の内部に封入して蓄熱材の潜熱を利用して発熱体を冷却する冷却方式では、液相へ相変化した後の蓄熱材は、熱抵抗が大きく、冷却板の内部に封入する蓄熱材の体積を増加させても、冷却能力は体積に正比例して向上しない。すなわち、液相となった蓄熱材は、熱抵抗が大きいため、蓄熱材の相変化が進み、発熱体の伝熱面から固相までの間に存在する液相の量が多くなるほど冷却速度が低下する。このため、蓄熱材の固相の潜熱を利用する冷却方法では、冷却対象となる発熱体を速やかに冷却することができず、また、発熱体を所望の温度まで冷却する前に発熱体の発熱によって発熱体の温度が上昇する可能性があった。
【００３２】
したがって、冷却板１００は、蓄熱材の潜熱を利用して発熱体を冷却する冷却方式に比べて、速やかに且つ確実に発熱体２０を冷却することが可能である。
【００３３】
また、冷却板１００は、内部空間３の内部に塩類４と水５と仕切り部品７とを封入することにより、少ない容積で、構造を複雑化および大型化させることなく、発熱体２０で発生して冷却板１００に伝達された熱を吸収することで発熱体２０を冷却することができる。また、冷却板１００は、金属板に多数のフィンを設ける場合または金属板にヒートパイプを設ける場合などと比較して、冷却機能を発揮する部材を少ない体積に高密度化で搭載することができる。これにより、冷却板１００は、同程度の冷却効果を得る場合において、他の構成を備える冷却板と比較して、冷却板の小型化、高密度化および低コスト化が可能である。
【００３４】
なお、冷却板１００の冷却機能は、不可逆現象を用いており、冷却機能の使用が一度のみとされる。このため、冷却板１００は、たとえば飛しょう体用のアクティブフェーズドアレイアンテナなど、製品動作が一回であり、再利用を不要とする製品であり、冷却板１００としての冷却機能の使用は一度のみでよい製品に好適である。
【００３５】
上述したように、本実施の形態１にかかる冷却板１００は、内部空間３の内部に塩類４と水５と仕切り部品７とを封入することにより、構造の複雑化および大型化を伴うことなく速やかに且つ確実に発熱体２０の冷却が可能な冷却板が得られる、という効果を奏する。
【００３６】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２にかかる冷却板１１０の構造を示す模式断面図である。図６は、本発明の実施の形態２にかかる冷却板１１０における塩類４と水５との混合時の状態を示す模式断面図である。なお、上述した実施の形態１にかかる冷却板１００と同一または同等の構成については同一番号を付し、以下では実施の形態１と異なる点についてのみ説明する。
【００３７】
図５に示すように、冷却板１１０の内部空間３は、仕切り部品１１を介して、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとが仕切られている。すなわち、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとは、内部空間３において、仕切り部品１１を介して隣り合っている。そして、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとは、それぞれ密閉されている。
【００３８】
第１内部空間３ａには、塩類４が封入されている。また、第２内部空間３ｂには、水５が直接封入されている。
【００３９】
仕切り部品１１は、発熱体２０が発熱していない時点において、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂを仕切っている。これにより、第２内部空間３ｂから第１内部空間３ａに水５が流れないようになっている。すなわち、仕切り部品１１は、塩類４と水５を隔離している。そして、仕切り部品１１は、既定の決壊圧力が掛かると決壊して変形するように構成されている。仕切り部品１１には、実施の形態１にかかる冷却板１００と異なり、針形状の部品は無い。仕切り部品１１は、たとえば樹脂の薄膜フィルムにより構成される。
【００４０】
すなわち、仕切り部品１１は、液体の溶媒と固体の溶質との隔離状態を解除して固体の溶質と液体の溶媒とを混合させることで液体の溶媒に固体の溶質を溶解させる混合部である。そして、仕切り部品１１は、決壊して変形することにより第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとを連通させて液体の溶媒と固体の溶質との隔離状態を解除する。
【００４１】
本実施の形態２にかかる冷却板１１０は、上面１ａ上に設置された発熱体２０の発熱により第２内部空間３ｂ内の水５の温度が上昇して、水５が膨張する。そして、水５の膨張によって第２内部空間３ｂの圧力が既定の決壊圧力に達すると、図６に示すように仕切り部品１１が決壊して変形し、水５が仕切り部品１１を通って第１内部空間３ａに流れ込む。塩類４と水５が混合されると、塩類４が水５に溶解して溶液８となる。これにより、実施の形態１にかかる冷却板１００と同様に、発熱体２０で発生して冷却板１１０に伝達された熱を吸収することで発熱体２０を冷却する効果が得られる。
【００４２】
第２内部空間３ｂに封入される水５の量は、硝酸アンモニウムとの質量比が４対３の割合に設定されるとともに、冷却板１１０による冷却機能を発現させたい発熱体２０の温度における、水５の温度、水５の膨張率、仕切り部品１１の既定の決壊圧力などの条件に基づいてあらかじめ設定される。
【００４３】
なお、水５は、実施の形態１にかかる冷却板１００と同様に容器６に貯留されて、容器６ごと第２内部空間３ｂに封入されてもよい。この場合は、容器６は、仕切り部品１１が決壊する既定の決壊圧力以下の既定の破裂圧力が掛かると破裂する。これにより、第２内部空間３ｂ内の水５の温度が上昇して、水５が膨張することでまず容器６内の圧力が既定の破裂圧力以上となる。これにより、容器６が破裂して水５が第２内部空間３ｂ内に溢れる。その後、第２内部空間３ｂ内の水５の温度がさらに上昇して、第２内部空間３ｂの圧力が既定の決壊圧力に達することで、仕切り部品１１が決壊し、水５が仕切り部品７を通って第１内部空間３ａに流れ込む。
【００４４】
また、既定の破裂圧力は、仕切り部品１１が決壊する既定の決壊圧力以下であれば、特に限定されない。容器６が早く破裂して水５が第２内部空間３ｂ内に溢れても、第２内部空間３ｂの圧力が既定の決壊圧力に達しないと仕切り部品１１は決壊しない。ただし、既定の破裂圧力は、容器６を第２内部空間３ｂに封入する時点においては破裂しないことが必要であるため、容器６が第２内部空間３ｂに封入される雰囲気の圧力、たとえば大気圧よりも大きいことが必要である。
【００４５】
上述したように、本実施の形態２にかかる冷却板１１０は、実施の形態１にかかる冷却板１００と同様に、内部空間３の内部に塩類４と水５と仕切り部品７とを封入することにより、構造の複雑化および大型化を伴うことなく速やかに且つ確実に発熱体２０の冷却が可能な冷却板が得られる、という効果を奏する。
【００４６】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３にかかる冷却板１２０の構造を示す模式断面図である。図８は、本発明の実施の形態３にかかる冷却板１２０における塩類４と水５との混合時の状態を示す模式断面図である。なお、上述した実施の形態１にかかる冷却板１００と同一または同等の構成については同一番号を付し、以下では実施の形態１と異なる点についてのみ説明する。
【００４７】
図７に示すように、冷却板１２０の内部空間３は、仕切り部品１２を介して、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとが仕切られている。すなわち、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとは、内部空間３において、仕切り部品１２を介して隣り合っている。そして、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとは、それぞれ密閉されている。
【００４８】
第１内部空間３ａには、塩類４が封入されている。また、第２内部空間３ｂには、水５が直接封入されている。
【００４９】
仕切り部品１２は、冷却板１２０の厚み方向において冷却板ケース本体２ａ側に配置された第１仕切り部品１２ａと冷却板カバー２ｂ側に配置された第２仕切り部品１２ｂとを有する。第１仕切り部品１２ａは、冷却板ケース本体２ａ側に配置された第１金属部１２ａ１と、第１金属部１２ａ１の冷却板カバー２ｂ側に接続された第１シール部１２ａ２とを有する。第２仕切り部品１２ｂは、冷却板カバー２ｂ側に配置された第２金属部１２ｂ１と、第２金属部１２ｂ１の冷却板ケース本体２ａ側に接続された第２シール部１２ｂ２とを有する。第１金属部１２ａ１と第２金属部１２ｂ１とは、形状記憶合金により構成されている。第１シール部１２ａ２と第２シール部１２ｂ２とは、一般的なシール材に用いられるゴムまたは樹脂により構成されている。すなわち、第１仕切り部品１２ａと第２仕切り部品１２ｂとは、各々形状記憶合金とシール材とによって構成されている。
【００５０】
発熱体２０が発熱していない時点において、第１仕切り部品１２ａと第２仕切り部品１２ｂとは、第１シール部１２ａ２と第２シール部１２ｂ２とが接触した状態とされ、冷却板１２０の厚み方向における仕切り部品１２の中央部である仕切り中央部１２ｃが閉じている。これにより、発熱体２０が発熱していない時点において、仕切り部品１２が第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂを仕切り、第２内部空間３ｂから第１内部空間３ａに水５が流れないようになっている。すなわち、仕切り部品１２は、塩類４と水５を隔離している。
【００５１】
すなわち、仕切り部品１２は、液体の溶媒と固体の溶質との隔離状態を解除して固体の溶質と液体の溶媒とを混合させることで液体の溶媒に固体の溶質を溶解させる混合部である。そして、仕切り部品１２は、決壊して変形することにより第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとを連通させて液体の溶媒と固体の溶質との隔離状態を解除する。
【００５２】
冷却板１２０は、上面１ａ上に設置された発熱体２０の発熱により温度が上昇し、仕切り部品１２の温度が上昇する。仕切り部品１２は、第１金属部１２ａ１と第２金属部１２ｂ１が、第１金属部１２ａ１および第２金属部１２ｂ１を構成する形状記憶合金が元の形状に変形する既定の回復温度に達すると、図８に示すように、第１金属部１２ａ１と第２金属部１２ｂ１とは、互いに対向する側の先端部が第２内部空間３ｂ側に向かって突出する既定の元の形状に変形し、第１シール部１２ａ２と第２シール部１２ｂ２とが接触した状態が解除されて仕切り中央部１２ｃが開く。
【００５３】
これにより、水５が第１内部空間３ａに流れ込み、塩類４と水５が混合される。塩類４と水５とが混合されると、塩類４が水５に溶解して溶液８となる。すなわち、冷却板１２０は、仕切り部品１２が既定の回復温度未満の場合には、仕切り中央部１２ｃが閉じており、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂが仕切られて、塩類４と水５とが隔離されている。そして、冷却板１２０は、仕切り部品１２が既定の回復温度に達すると、仕切り中央部１２ｃが開いて塩類４と水５が混合される。これにより、実施の形態１にかかる冷却板１００と同様に、発熱体２０で発生して冷却板１２０に伝達された熱を吸収することで発熱体２０を冷却する効果が得られる。
【００５４】
なお、水５は、実施の形態１にかかる冷却板１００と同様に容器６に貯留されて、容器６ごと第２内部空間３ｂに封入されてもよい。この場合は、第１金属部１２ａ１と第２金属部１２ｂ１とが既定の回復温度に達して既定の元の形状に変形した際に、第１シール部１２ａ２と第２シール部１２ｂ２との先端部が水５を貯留している容器６を突き破ればよい。
【００５５】
上述したように、本実施の形態３にかかる冷却板１２０は、実施の形態１にかかる冷却板１００と同様に、内部空間３の内部に塩類４と水５と仕切り部品１２とを封入することにより、構造の複雑化および大型化を伴うことなく速やかに且つ確実に発熱体２０の冷却が可能な冷却板が得られる、という効果を奏する。
【００５６】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４にかかる冷却板１３０の構造を示す模式断面図である。図１０は、本発明の実施の形態４にかかる冷却板１３０における塩類４と水５との混合時の状態を示す模式断面図である。図１０においては、容器６の記載を省略している。なお、上述した実施の形態１にかかる冷却板１００と同一または同等の構成については同一番号を付し、以下では実施の形態１と異なる点についてのみ説明する。
【００５７】
図９に示すように、冷却板１３０は、内部空間３における第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとの境界領域に突出部である針部１３が設けられている。第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとは、密閉されていない。
【００５８】
第１内部空間３ａには、塩類４が封入されている。また、第２内部空間３ｂには、水５が容器６に貯留された状態で封入されている。
【００５９】
冷却板１３０では、水５が貯留された容器６を針部１３の方向に移動させる加速度による慣性力が加わると、慣性力の方向１４に容器６が移動する。これにより、水５を貯留している容器６を針部１３が突き破る。
【００６０】
これにより、水５が第１内部空間３ａに流れ込み、塩類４と水５が混合される。塩類４と水５とが混合されると、塩類４が水５に溶解して溶液８となる。これにより、実施の形態１にかかる冷却板１００と同様に、発熱体２０で発生して冷却板１００に伝達された熱を吸収することで発熱体２０を冷却する効果が得られる。
【００６１】
すなわち、針部１３は、液体の溶媒と固体の溶質との隔離状態を解除して固体の溶質と液体の溶媒とを混合させることで液体の溶媒に固体の溶質を溶解させる混合部である。
【００６２】
上述したように、本実施の形態４にかかる冷却板１３０は、内部空間３の内部に塩類４と水５と針部１３とを封入することにより、実施の形態１にかかる冷却板１００と同様に、構造の複雑化および大型化を伴うことなく速やかに且つ確実に発熱体２０の冷却が可能な冷却板が得られる、という効果を奏する。
【００６３】
実施の形態５．
図１１は、本発明の実施の形態５にかかる冷却板１４０の構造を示す模式断面図である。図１２は、本発明の実施の形態５にかかる冷却板１４０における塩類４と水５との混合時の状態を示す模式断面図である。なお、上述した実施の形態１にかかる冷却板１００と同一または同等の構成については同一番号を付し、以下では実施の形態１と異なる点についてのみ説明する。
【００６４】
図１１に示すように、発熱体２０が発熱していない時点において、冷却板１４０の内部空間３は、仕切り部品１５を介して、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとが仕切られている。すなわち、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとは、内部空間３において、仕切り部品１５を介して隣り合っている。そして、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとは、それぞれ密閉されている。
【００６５】
第１内部空間３ａには、塩類４が封入されている。また、第２内部空間３ｂには、水５が直接封入されている。
【００６６】
仕切り部品１５は、冷却板１４０による冷却機能を発現させたい発熱体２０の温度以下の既定の変質温度で変質する材料によって構成されている。仕切り部品１５は、既定の変質温度に達すると変質し、第２内部空間３ｂから第１内部空間３ａへの水５の流入を可能とする。変質の一例は、溶融である。仕切り部品１５を構成する材料の例は、たとえば融点が６０度以下であるパラフィン等の低融点材料である。仕切り部品１５を構成する材料は、冷却板１４０による冷却機能を発現させたい発熱体２０の温度と、材料の融点と、に基づいて適宜選択されればよい。
【００６７】
パラフィンからなる仕切り部品１５を例に説明する。冷却板１４０は、上面１ａ上に設置された発熱体２０の発熱により温度が上昇し、仕切り部品１５の温度が上昇する。仕切り部品１５は、既定の溶融温度に達すると溶融して、内部空間３の底部に拡がって溜まる。
【００６８】
これにより、水５が第２内部空間３ｂから第１内部空間３ａに流入可能となり、水５が第１内部空間３ａに流れ込み、塩類４と水５が混合される。塩類４と水５とが混合されると、塩類４が水５に溶解して溶液８となる。これにより、実施の形態１にかかる冷却板１００と同様に、発熱体２０で発生して冷却板１４０に伝達された熱を吸収することで発熱体２０を冷却する効果が得られる。
【００６９】
すなわち、仕切り部品１５は、液体の溶媒と固体の溶質との隔離状態を解除して固体の溶質と液体の溶媒とを混合させることで液体の溶媒に固体の溶質を溶解させる混合部である。そして、仕切り部品１５は、溶解することにより第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとを連通させて液体の溶媒と固体の溶質との隔離状態を解除する。
【００７０】
なお、水５は、実施の形態１にかかる冷却板１００と同様に容器６に貯留されて、容器６ごと第２内部空間３ｂに封入されてもよい。この場合は、容器６は、仕切り部品１５が変質する既定の変質温度以下の既定の容器変質温度に達すると変質し、容器６内から第２内部空間３ｂ内への水５の流出を可能とする。これにより、冷却板１００の温度が上昇して、容器６の温度が既定の容器変質温度に達すると容器６が変質して水５が第２内部空間３ｂ内に溢れる。その後、冷却板１００の温度がさらに上昇して、仕切り部品１５の温度が既定の変質温度に達することで、仕切り部品１５が変質し、水５が仕切り部品１５を通って第１内部空間３ａに流れ込む。
【００７１】
また、既定の容器変質温度は、容器６を第２内部空間３ｂ内に封入する際に変質しない温度であって既定の変質温度以下であれば、特に限定されない。容器６が早く変質して水５が第２内部空間３ｂ内に溢れても、仕切り部品１５の温度が既定の変質温度に達しないと仕切り部品１５は変質しない。ただし、既定の容器変質温度は、容器６を第２内部空間３ｂに封入する時点においては変質しないことが必要であるため、容器６が第２内部空間３ｂに封入される雰囲気の温度よりも大きいことが必要である。容器６が第２内部空間３ｂに封入される雰囲気の温度の一例は、標準状態である２５℃である。
【００７２】
上述したように、本実施の形態５にかかる冷却板１４０は、内部空間３の内部に塩類４と水５と仕切り部品１５とを封入することにより、実施の形態１にかかる冷却板１００と同様に、構造の複雑化および大型化を伴うことなく速やかに且つ確実に発熱体２０の冷却が可能な冷却板が得られる、という効果を奏する。
【００７３】
実施の形態６．
図１３は、本発明の実施の形態６にかかる冷却板１５０の構造を示す模式断面図である。図１４は、本発明の実施の形態６にかかる冷却板１５０における塩類４と水５との混合時の状態を示す模式断面図である。なお、上述した実施の形態１にかかる冷却板１００と同一または同等の構成については同一番号を付し、以下では実施の形態１と異なる点についてのみ説明する。
【００７４】
図１３に示すように、発熱体２０が発熱していない時点において、冷却板１５０の内部空間３は、仕切り部品１６を介して、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとが仕切られている。すなわち、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとは、内部空間３において、仕切り部品１６を介して隣り合っている。そして、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとは、それぞれ密閉されている。
【００７５】
第１内部空間３ａには、塩類４が封入されている。また、第２内部空間３ｂには、水５が直接封入されている。
【００７６】
仕切り部品１６は、電磁弁により構成されている。電磁弁は、たとえば温度センサが検出した電磁弁の温度が既定の動作温度に達すると、水５が第２内部空間３ｂから第１内部空間３ａに流入可能な状態に、動作する。既定の動作温度は、電磁弁を動作させる既定の温度であり、冷却板１５０による冷却機能を発現させたい発熱体２０の温度に基づいて適宜設定されればよい。
【００７７】
冷却板１５０は、上面１ａ上に設置された発熱体２０の発熱により温度が上昇し、仕切り部品１６の温度が上昇する。仕切り部品１６は、仕切り部品１６の温度が既定の動作温度に達すると、図１４に示すように、水５が第２内部空間３ｂから第１内部空間３ａに流入可能な状態に、動作する。図１４では、紙面奥行き方向に仕切り部品１６である電磁弁の弁が移動した例について示している。仕切り部品１６である電磁弁の弁が移動することにより、第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとが連通される。
【００７８】
これにより、水５が第１内部空間３ａに流れ込み、塩類４と水５が混合される。塩類４と水５とが混合されると、塩類４が水５に溶解して溶液８となる。これにより、実施の形態１にかかる冷却板１００と同様に、発熱体２０で発生して冷却板１００に伝達された熱を吸収することで発熱体２０を冷却する効果が得られる。
【００７９】
すなわち、仕切り部品１６は、液体の溶媒と固体の溶質との隔離状態を解除して固体の溶質と液体の溶媒とを混合させることで液体の溶媒に固体の溶質を溶解させる混合部である。そして、仕切り部品１６は、変形することにより第１内部空間３ａと第２内部空間３ｂとを連通させて液体の溶媒と固体の溶質との隔離状態を解除する。ここでは、電磁弁の弁が移動することが、仕切り部品１６が変形することに対応する。
【００８０】
上述したように、本実施の形態６にかかる冷却板１５０は、内部空間３の内部に塩類４と水５と仕切り部品１６とを封入することにより、実施の形態１にかかる冷却板１００と同様に、構造の複雑化および大型化を伴うことなく速やかに且つ確実に発熱体２０の冷却が可能な冷却板が得られる、という効果を奏する。
【００８１】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、実施の形態の技術同士を組み合わせることも可能であるし、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１  ケース、１ａ  上面、１ｂ  下面、１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ  側面、２ａ  冷却板ケース本体、２ｂ  冷却板カバー、３  内部空間、３ａ  第１内部空間、３ｂ  第２内部空間、４  塩類、５  水、６  容器、７，１１，１２，１５，１６  仕切り部品、７ａ，１２ａ  第１仕切り部品、７ｂ，１２ｂ  第２仕切り部品、８  溶液、１２ａ１  第１金属部、１２ａ２  第１シール部、１２ｂ１  第２金属部、１２ｂ２  第２シール部、１２ｃ  仕切り中央部、１３  針部、１４  慣性力の方向、２０  発熱体、１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０  冷却板。
【図１】
2020017594.tif 000003
【図２】
2020017594.tif 000004
【図３】
2020017594.tif 000005
【図４】
2020017594.tif 000006
【図５】
2020017594.tif 000007
【図６】
2020017594.tif 000008
【図７】
2020017594.tif 000009
【図８】
2020017594.tif 000010
【図９】
2020017594.tif 000011
【図１０】
2020017594.tif 000012
【図１１】
2020017594.tif 000013
【図１２】
2020017594.tif 000014
【図１３】
2020017594.tif 000015
【図１４】
2020017594.tif 000016