(57)【要約】  本発明は、特に電気および電子構成要素を冷却する装置における、相変化材料の使用に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱放散ユニット（１）と、相変化温度（ＴＰＣ）を有する少なくとも１種の相変化材料（ＰＣＭ）を収納する熱吸収ユニット（４）とから本質的になる、熱発生構成要素を冷却する装置であって、前記ＰＣＭが、そのＴＰＣを温度勾配に一致させて前記冷却装置内に配設されている、前記装置。
【請求項２】
熱吸収ユニット（４）が、異なるＴＰＣを有する少なくとも２種のＰＣＭを収容し、該ＰＣＭが、それらのＴＰＣを温度勾配に一致させて、前記冷却装置内に互いに配設されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ＴＰＣが、常に、熱発生構成要素（２）の限界最大温度より低いことを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
ＰＣＭの相変化が、実質的に同時に発生し、かつ／または冷却装置内の温度勾配に従って、熱発生構成要素（２）の限界最大温度に対応する温度の直下で発生するように、前記ＰＣＭが配設されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
熱発生構成要素から熱放散ユニット（１）への熱流が中断されることなく、前記熱放散ユニット（１）がＴＣＭの相変化温度ＴＰＣを超えるときにのみ、ＰＣＭへの大量の熱流が発生するように、前記ＰＣＭが配設されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
ＰＣＭ収容ユニット（４）が、その中にＰＣＭを導入するための１つまたは２つ以上の空隙からなり、該空隙が熱放散ユニット（１）内に位置することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１種のＰＣＭが、固体／固体ＰＣＭであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１種のＰＣＭがカプセル化されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
少なくとも１種のＰＣＭに、１種または２種以上の助剤を含めたことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
助剤が、良好な熱伝導度を有する物質、特に金属粉末、金属粒子またはグラファイト、および／または結合剤、特にポリマー結合剤であることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
ＰＣＭおよび、使用する場合には助剤が、プレスされた形態であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
熱放散ユニット（１）が、表面積を増大させる構造、特に冷却フィンを有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
熱放散ユニット（１）が、さらに冷却するためのファンを有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の冷却装置と、熱発生構成要素（２）とから本質的になる構成要素（Ｚ）であって、前記熱発生構成要素（２）と熱放散ユニット（１）の間の熱流が、直接接触で発生するように、２つの構造ユニット（１）および（４）、ならびに前記構成要素（２）が、互いに配設されている、前記構成要素（Ｚ）。
【請求項１５】
構成要素（２）が、電気または電子構成要素、特にコンピュータのＭＰＵ（マイクロプロセシングユニット）またはメモリチップであることを特徴とする請求項１４に記載の構成要素（Ｚ）。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の構成要素を収容する、コンピュータ。
【請求項１７】
コンピュータおよび電子データ処理システムにおける、請求項１〜１３に記載の装置、または請求項１２または１３に記載の構成要素の使用。
【請求項１８】
移動通信用の電源回路および電源スイッチ回路、移動電話および固定送信機用の送信機回路、産業用電子装置および自動車における電気機械アクチュエータ要素用の制御回路、衛星通信およびレーダー応用の高周波回路、シングルボードコンピュータにおける、ならびに家庭用電化製品および産業用電子装置のアクチュエータ要素および制御ユニット用の、請求項１〜１３に記載の装置、または請求項１４もしくは１５に記載の構成要素の使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、冷却装置における相変化材料の使用に関する。
産業プロセスにおいては、熱ピークまたは熱欠乏（heat deficit）の回避、すなわち温度制御を行わなければならないことが多い。通常、これは熱交換器を用いて達成される。最も簡便な場合には、熱交換器は、熱を放散してその熱を周囲空気中に放出する熱伝導板だけで構成されるか、または別の選択肢として、最初に熱を１つの位置または媒体から別の位置または媒体に移動させる熱伝達媒体を収容している。
【０００２】
マイクロプロセッサ（中央処理装置＝ＣＰＵ）などの電子構成要素を冷却するための現況技術（図１）は、押し出しアルミニウムでできたヒートシンクであり、このヒートシンクは、支持物（３）上に装着された電子構成要素から熱を吸収して、その熱を冷却フィン（１）を介して環境に放出する。冷却フィンにおける対流は、一般にファンで支援される。
この種のヒートシンクは、構成要素のサービス寿命および信頼性を低下させるオーバーヒートを回避するために、常に、高い外界温度および構成要素の全負荷という最悪の場合について設計しなくてはらない。ＣＰＵの最高動作温度は、設計に応じて６０〜９０℃となる。
【０００３】
ＣＰＵのクロック速度がますます高速化するにつれて、ＣＰＵが放出する熱量は、世代が新しくなる毎に飛躍的に増加している。これまでは最大３０ワットのピーク出力電力レベルを放散しなくてはならなかったが、次の８〜１２ヶ月以内に、最高９０ワットまでの冷却能力が必要となると考えられる。このような出力電力レベルは、従来型冷却システムの使用によっては、もはや放散することはできない。
例えば、遠隔制御ミサイルにおいて発生するような、極限周囲状態に対して、電子構成要素が放出する熱を、相変化材料によって、例えば溶融熱の形態で吸収するヒートシンクが記載されている（ＵＳ４６７３０３０Ａ、ＥＰ１１６５０３Ａ、ＵＳ４４４６９１６Ａ）。これらの相変化（ＰＣＭ：Phase Change Material）ヒートシンクは、環境中へのエネルギー放散を短期的に置換する役割を果たし、再使用は不可能である（すなわち、再使用してはならない）。
【０００４】
公知の貯蔵媒体としては、例えば、顕熱の貯蔵用として水または岩石／コンクリート、あるいは溶融熱（潜熱）の形態での熱の貯蔵用として、塩、塩水和物もしくはそれらの混合物、または有機化合物（例えばパラフィン）などの相変化材料（ＰＣＭ）がある。
物質が溶融すると、すなわち固体相から液体相に変換されると、熱が消費、すなわち吸収され、その物質が液体状態のままである限り、潜熱として貯蔵されること、この潜熱は、凝固時、すなわち液体相から固体相への変換時に再び放出されることがわかっている。
【０００５】
熱貯蔵システムの充填には、熱の移動または流れには温度差が必要なので、基本的に、放熱中に得られるよりも高い温度が必要となる。熱の質は、それが利用可能な温度に依存し、温度が高いほど、多くの熱を放散することができる。このような理由で、貯蔵中の温度レベルの低下はできる限り少なくするのが望ましい。
顕熱の貯蔵（例えば加熱水による）の場合には、熱の入力は、貯蔵材料の定常的な加熱（および放熱中はその逆）を伴うが、これに対して潜熱は、ＰＣＭの相転移温度においてのみ貯蔵および放熱が行われる。したがって潜熱貯蔵は、顕熱貯蔵に対して、温度損失が、貯蔵システムへの往復の熱移動中の損失に限定されるという利点がある。
【０００６】
潜熱貯蔵システムにおいて、これまで利用されている貯蔵媒体は、通常、その使用に対して重要な温度領域において、固体／液体相転移を有する物質、すなわち使用中に溶融する物質である。
このような理由で、文献では、潜熱貯蔵システムにおける貯蔵媒体として、パラフィンの使用が開示されている。国際特許出願ＷＯ９３／１５６２５には、ＰＣＭ収納マイクロカプセルを収納する靴底が記載されている。国際出願ＷＯ９３／２４２４１には、この種のマイクロカプセルと結合剤とを含むコーティングを施した、布地が記載されている。ここで利用されるＰＣＭは、好ましくは、１３〜２８炭素原子を有するパラフィン系炭化水素である。欧州特許ＥＰ−Ｂ−３０６２０２には、熱貯蔵特性を有する繊維が記載されており、この繊維では、貯蔵媒体はパラフィン系炭化水素または結晶プラスチックであり、この貯蔵材料は、マイクロカプセルの形態で基質繊維材料中に一体化されている。
【０００７】
米国特許第５，７２８，３１６号は、熱エネルギーの貯蔵および利用のための、硝酸マグネシウムおよび硝酸リチウムを基材とする塩混合物を推奨している。この場合の熱貯蔵は、溶融物内で溶融点７５℃より高い温度で実施される。
潜熱貯蔵システム内の前記貯蔵媒体においては、使用中に液体状態への転移が生ずる。この場合には、物質の損失または環境の汚染を生じる液体の漏洩を防止するためにシールまたはカプセル化が常に必要となるので、潜熱貯蔵システムに入れた貯蔵媒体を産業利用する場合には、問題が伴うことになる。特に、繊維、布地または発泡材などの、柔軟構造内またはその上での使用の場合には、熱貯蔵材料のマイクロカプセル化が必要とされることになる。
【０００８】
さらに、多くの潜在的に好適な化合物の蒸気圧は、溶融中に大きく増加し、その結果として、溶融物の揮発性が、貯蔵材料の長期使用に対する障害となることが多い。溶融ＰＣＭを産業利用する際に、多くの物質では、溶融中の大きな体積変化によって、頻繁に問題が生じる。したがって、新領域の相変化材料に、特別の関心が持たれている。これらは固体／固体相変化材料である。これらの物質は、全応用温度範囲において固体のままであるので、カプセル化の必要はない。したがって、貯蔵媒体の損失、または潜熱貯蔵システム内の貯蔵媒体の溶融物による環境の汚染は除外される。この群の相変化材料には、多数の応用分野が開けつつある。
【０００９】
ＵＳ５８３１８３１Ａ、ＪＰ１０１３５３８１ＡおよびＳＵ５７０１３１Ａには、互いに類似する、非軍事用途におけるＰＣＭヒートシンクの使用が記載されている。これらの発明に共通する特徴は、（例えば、冷却フィンとファンを備える）従来式のヒートシンクが省略されていることである。
上述のＰＣＭヒートシンクでは、ＰＣＭの最適の放熱を保証しない、または基本負荷（base load）を吸収するという理由で、不規則な出力プロフィールを有する構成要素のピーク出力電力を吸収するのには適していない。
【００１０】
ＤＥ１００２７８０３号（図２）では、相変化材料を利用して、電気または電子構成要素の出力電力ピークをバッファリングすることが提案されており、不均一な出力電力プロフィールを有する電気または電子構成要素（２）を冷却する装置は、本質的に熱伝導ユニット（１）と、相変化材料（ＰＣＭ）を収容する熱吸収ユニット（４）とで構成される。
【００１１】
本発明の目的は、熱発生構成要素をより効果的に冷却すること、および温度ピークを平坦化することである。
この目的は、本質的に、熱放散ユニット（１）と、主クレームに記載の少なくとも１種の相変化材料（ＰＣＭ）を収容する熱吸収ユニット（４）とからなり、不均一な出力電圧プロフィールを有する熱発生構成要素を冷却する装置によって達成される。
本発明は、冷却装置内に少なくとも１種のＰＣＭが、その相変化温度（ＴＰＣ）が、冷却装置内の周囲温度と一致し、この周囲温度が、温度勾配に従ってバッファリングしようとする熱発生ユニット（２）の温度となるように、配設されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、好ましくは、異なる相変化温度（ＴＰＣ）を有する、少なくとも２種のＰＣＭを有することを特徴とする。これらのＰＣＭは、高いＴＰＣを有するＰＣＭが、冷却装置の高温側の領域に常に位置するように、互いに配設されている。ＴＰＣは、常に、熱発生構成要素（２）の限界最大温度よりも低く、この限界最大温度では、構成要素のオーバーヒートが発生することになる。この限界最高温度は、超えてはならない熱発生構成要素の温度である。
【００１３】
本発明は、特に、不均一な出力電力プロフィールを有する電気または電子構成要素、例えば、デスクトップもしくはラップトップコンピュータまたはサーバー内にある、マザーボード上およびグラフィックカード上のメモリチップまたはマイクロプロセッサ（ＭＰＵ＝マイクロプロセッシングユニット）、電源、ハードディスク、および作動中に熱を放出するその他の電子構成要素を冷却するための装置に関する。
【００１４】
しかしながら、ＰＣＭを利用して熱ピークを平坦化するこの種の冷却は、コンピュータ内の使用に限定されない。本発明によるシステムは、出力電力変動があり、かつオーバーヒートが欠陥を発生させる可能性があるために、熱ピークを平坦化する必要のある、すべての装置において使用することができる。その例としては、一般性を限定するものではないが、移動通信用の電源回路および電源スイッチ回路、移動電話および固定送信機用の送信回路、産業用電子装置および自動車の電気機械アクチュエータ要素用の制御回路、衛星通信およびレーダー用途の高周波回路、シングルボードコンピュータ、家庭用電気機器および産業電子装置用のアクチュエータ要素用の制御回路、衛星通信およびレーダー応用の高周波回路、シングルボードコンピュータ、ならびに家庭用電化製品および産業用電子装置のアクチュエータ要素および制御ユニットがある。本発明による冷却装置は、例えば、エレベータ、変電所（sub-station）または内燃機関用のモータにおいても、使用することができる。
【００１５】
本発明による冷却装置は、例えば、ヒートシンクである。従来型ヒートシンクは、ＰＣＭを使用することによって改良することができる。
熱発生構成要素からヒートシンクへの熱流は、中断してはならず、すなわち熱は、最初にＰＣＭへではなく熱放散ユニット、例えばヒートシンクを通過して流すべきである。このような意味での中断は、ヒートシンクの設計のせいで、冷却ファンを介して熱が放散される以前に、ＰＣＭが最初に熱を吸収しなくてはならない場合に起こり、これによって、所定の設計に対するヒートシンクの性能が損なわれることになる。
【００１６】
ＰＣＭが出力電力ピークのみを吸収することを確実にするために、ＰＣＭの配設は、可能であれば、熱放散ユニットの古典的な冷却性能を損なうことなく、かつ熱放散ユニットがそれぞれのＰＣＭの相変化温度ＴＰＣを超える場合にのみ、ＰＣＭへの大量の熱流が発生するようにするのが好ましい。この時点以前は、少量の熱だけが、環境の温度が正常に上昇する間に吸収されて、ＰＣＭに流れる。しかしながら、ＰＴＣに達すると、さらなる冷却（すなわち、熱の放散）が、熱放散ユニットを介して発生するとともに、さらにＰＣＭへの熱流が増加する。
【００１７】
熱発生構成要素の限界最大温度に達すると、本発明による冷却装置には、熱発生ユニットと熱放散ユニットの反対端面との間に、設定された温度勾配が生ずる。特に好適なＰＣＭは、その相変化温度ＴＰＣが、熱発生ユニットの限界最高温度より適度に低いものである。したがって、本発明によって使用するＰＣＭは、それらのＴＰＣが、この設定限界温度勾配にできる限り正確に一致するように、すなわち、実質的にこの温度勾配と同時に、かつ／またはこの温度勾配の直下で、相変化が発生するように、選択して冷却装置内に配設するのが好ましい。
【００１８】
例えば、デスクトップコンピュータのＣＰＵ用の、市販のファン付きヒートシンクには、大きな温度勾配が発生し、これはＣＰＵ／ヒートシンク界面から冷却フィンの反対端面にわたって、２０〜４０℃になることがある。熱発生ユニットに最も近接するＰＣＭに好適なＴＰＣは、例えばマイクロプロセッサの場合には、熱発生構成要素の限界最高温度から約１０〜１５℃低い温度である。より遠隔場所に配設されるＰＣＭは、それに相当して低いＴＰＣを有する。冷却装置における温度勾配のために、本発明による少なくとも２種のＰＣＭを有する装置においては、その異なるＴＰＣにほぼ同時に到達させること、すなわち冷却装置の性能の立ち上がりを大幅に増大させて、ＰＣＭの増大効果を明らかにするのが好ましい。
【００１９】
さらに、ＰＣＭへの大量の熱流は、可能な最高温度でのみ開始させるのが有利である。こうすることによって、本発明による冷却装置は、従来方式に非常に近い方法で、実質的にその限界最高温度勾配まで作動し、それによって最高の古典的冷却性能が保証される。ＴＰＣに到達したときにだけ、冷却性能が、ＰＣＭによる熱吸収によって補われる。こうすることによって、冷却装置の性能が急激に増大し、ＰＣＭの増大効果が現れる。これによって、熱発生構成要素がオーバーヒートしないという結果が得られる。
【００２０】
本発明による方法によるＰＣＭの使用によれば、極端な熱ピークを放散する必要がなく、その代わりにバッファされるので、冷却性能の低い冷却装置を使用することができる。
熱発生構成要素によって決まる限界最高温度に応じて、すべての公知のＰＣＭが、本発明による装置に適している。ＰＣＭの使用に好適なものとしては、カプセル化材料、固体／固体ＰＣＭ、基質中のＰＣＭ、空隙内の固体／液体ＰＣＭ、または前記形態の混合がある。固体／固体または固体／液体ＰＣＭに対して適当な基質は、特にポリマー、グラファイト、例えば膨張グラファイト（例えば、ＳＧＬ製のSigriλ）、または多孔質無機物質、例えばシリカゲルおよびゼオライトなどである。本発明で使用する少なくとも１種のＰＣＭは、好ましくは固体／固体ＰＣＭである。
【００２１】
種々のＰＣＭが、本発明の装置に利用可能である。原理的には、相変化温度が−１００℃〜１５０℃の間にあるＰＣＭが、使用可能である。電気および電子構成要素における使用に対して、周囲温度から９５℃までの範囲のＰＣＭが好ましい。この場合の材料は、パラフィン（Ｃ２０〜Ｃ４５）、無機塩、塩水和物、およびその混合物、カルボン酸または糖アルコールからなる群から選択することができる。非限定の選択を表１に示してある。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
他に好適なものとして、例えば、任意選択で異なるアルキル基を含む、ジ−ｎ−アルキルアンモニウム塩類、およびその混合物からなる群から選択される固体／固体ＰＣＭがある。電気および電子構成要素の使用に特に適するＰＣＭとしては、そのＴＰＣが周囲温度と９５℃の間にあるもの、例えば、臭化ジヘキシルアンモニウム、臭化ジオクチルアンモニウム、塩化ジオクチルアンモニウム、酢酸ジオクチルアンモニウム、硝酸ジオクチルアンモニウム、ギ酸ジオクチルアンモニウム、塩化ジデシルアンモニウム、塩素酸ジドデシルアンモニウム、ギ酸ジドデシルアンモニウム、臭化ジデシルアンモニウム、硝酸ジデシルアンモニウム、酢酸ジデシルアンモニウム、酢酸ジドデシルアンモニウム、硫酸ジドデシルアンモニウム、塩化ジドデシルアンモニウム、ジブチルアンモニウム２−ニトロベンゾエート、プロピオン酸ジドデシルアンモニウム、ギ酸ジデシルアンモニウム、硝酸ジドデシルアンモニウムおよび臭化ジドデシルアンモニウムがある。
【００２４】
好ましい一実施態様においては、ＰＣＭは、実際の熱貯蔵材料に加えて、少なくとも１種の助剤を含む。この熱貯蔵材料および少なくとも１種の助剤は、混合物の形態、好ましくは均質な混合物の形態とする。
助剤は、好ましくは、良好な熱伝導度の物質または製剤であり、特に金属粉末または金属粒子（例えば、アルミニウムまたは銅）またはグラファイトである。これらの助剤は、良好な熱伝達を確保する。
【００２５】
さらに好ましい実施態様においては、実際の熱貯蔵材料に加えて、ＰＣＭ内にある少なくとも１種の助剤は、結合剤、特にポリマー結合剤とすることができる。この場合には、熱貯蔵材料の粒子は、結合剤中で微細に分割された形態であるのが好ましい。このタイプの結合剤は、特に、ＰＣＭの形状を保持する場合に使用される。さらに、結合剤は、使用時に緊密な接触、すなわち熱貯蔵媒体と熱放散ユニットの表面との間の良好なぬれをもたらす。例えば、潜熱貯蔵システムは、電子構成要素を冷却するために、精密に適合させて実装することができる。結合剤は、接触表面における空気を排除し、それによって熱貯蔵材料と構成要素との間の緊密な接触を確保する。したがって、このタイプの媒体は、電子構成要素を冷却するためのデバイス内で使用するのが好ましい。
【００２６】
本発明によるポリマー結合剤は、用途に応じて結合剤として好適な、任意のポリマーとすることができる。ここでポリマー結合剤は、好ましくは、特にポリウレタン、ニトリルゴム、クロロプレーン、塩化ポリビニル、シリコーン、酢酸エチレン−ビニル共重合体およびポリアクリラートからなる群から選択される、硬化性ポリマーまたはポリマー先駆物質である。特に好ましいポリマー結合剤は、シリコーンである。熱貯蔵材料をこれらのポリマー結合剤に導入する好適な方法は、当業者には周知である。当業者であれば、しかるべき場合に、このタイプの混合物を安定化させるのに必要な添加剤を発見するのは容易である。
【００２７】
無機液体／固体ＰＣＭに対して、例えば、ホウ砂または種々の金属酸化物などの成核剤（nucleating agent）を追加で使用するのが好ましい。
材料全体、すなわちＰＣＭおよび、しかるべき場合には、助剤は、ルースベッド（loose bed）の形態か、または成型品の形態にあるのが好ましい。ここで成型品の用語は、特に、圧密（compaction）方法、例えば、ペレッティング、錠剤化（tabletting）、ロール圧密または押出しなどの、圧密方法によって製造することができる、すべての構造を意味する。本明細書における成型品は、非常に広範な種類の空間形状、例えば、球形、立方体または立方形（cuboid）などを採用することができる。
【００２８】
成型のためには、ＰＣＭを純粋な形態でプレスするか、粉砕（例えば磨砕）の後にプレスするか、または助剤と混合物してプレスすることができる。成型品は、問題を起こすことなく、種々の方法で貯蔵、移動、および使用することができる。例えば、成型品は、電子構成要素中に直接的に挿入することができる。成型品は、それらが冷却フィンの表面と緊密に接触するように、冷却フィンの間に実装することができる。成型品の厚さは、フィンと成型品との間に摩擦接続を形成するように選択する。成型品はまた、冷却フィン／熱交換器の間に、後者を結合してスタックを形成する前に、挿入することができる。
【００２９】
さらに好ましいのは、熱放散ユニット（１）が、表面積を増大させる構造を有する、本発明の冷却装置である。熱放散ユニット（１）は、冷却ファンを有するのが特に好ましい。このタイプの構造は、従来式冷却性能にプラスの影響を与え、本発明による装置の冷却性能を、全体的により効率化する。熱放散ユニット（１）は、好ましくは、冷却性能を支援するために、熱発生ユニット（２）と反対側にファンを有する。
【００３０】
本発明は、さらに、本質的に本発明による冷却装置と、熱発生ユニット（２）とからなる、構成要素（Ｚ）に関係する。熱放散および熱吸収ユニット（１）および（４）、ならびにユニット（２）は、熱発生構成要素（２）および熱放散ユニット（１）の間の熱流が直接接触で生じるように、互いに配設する。
熱発生ユニット（２）は、好ましくは、電気または電子構成要素であり、特に好ましくはＭＰＵ（マイクロプロセッシングユニット）、特にＣＰＵ（中央処理ユニット）、またはコンピュータのメモリチップである。
本発明によるデバイスを、コンピュータ用ＣＰＵの冷却の一般例を参照して以下により詳細に記述する。
【００３１】
本発明による装置においては（図３）、ＰＣＭ（４ａ＋４ｂ）は、熱流が最初にヒートシンクを通過し、その後にＰＣＭを通過する、すなわち対応するヒートシンク領域が、隣接するＰＣＭの相変化温度ＴＰＣを超えたときにのみ、支持物（３）上のＣＰＵ（２）からＰＣＭ（４ａ、４ｂ）への大量の熱流が発生するように、ヒートシンク（１）の上または下に配設されている。このようにすると、ＰＣＭが、出力電力ピークのみを吸収することが確実になる。高電力コンピュータにおいては、ヒートシンクの脚部では、６０〜９０℃の温度（Ｔ１）に達する。冷却フィンは、大きな温度勾配を有し、ＣＰＵからより遠くに離れた領域の温度（Ｔ３）は、ＣＰＵの近傍における温度（Ｔ２）よりも低い。反対端における高性能ファンのために、ここでの温度は、Ｔ３＝４０〜５０℃およびＴ２＝５０〜７０℃の温度にしか達しない。
【００３２】
ＰＣＭ１（４ａ）の相変化温度を通過して、ヒートシンク内のＣＰＵの限界最大温度における温度勾配に従って、ＣＰＵの近傍の温度（Ｔ２ｍａｘ）に達し、かつそれに対応してヒートシンクのさらに遠隔領域においてＰＣＭ２（４ｂ）の相変化温度（Ｔ３ｍａｘ）を通過すると、２種の材料の相変化が実質的に同時に、かつＣＰＵの限界最大温度（Ｔ１ｍａｘ）に達するとき、またはその直下で発生し、すなわち、ＰＣＭの支援作用が、特に効果的に開始される。ＰＣＭの熱貯蔵作用が遅くに開始されるほど、すなわちヒートシンク温度を高くできるほど、本発明による装置の、従来式冷却性能が向上し、したがって全体的な冷却性能も向上する。
【００３３】
この方法によると、ヒートシンクの冷却中に全相変化材料が実質的に同時に放熱されるので、ＰＣＭの放熱も、同様に、より効果的である。この場合に、従来式の冷却性能が大きくなるほど、ＰＣＭの放出は速くなる。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
実施例
最大出力電力９０Ｗのプロセッサに対して、周囲温度３０℃で冷却性能０．６１Ｋ／Ｗを有する、図３に示すヒートシンクを設計する。最大動作温度Ｔ１ｍａｘ８５℃から出発して、冷却ファンの中央および上部の温度は、Ｔ２ｍａｘ６５℃およびＴ３ｍａｘ４５℃である。使用する相変化材料は、ＴＰＣ６５℃の塩化ジドデシルアンモニウム（ＰＣＭ１）、およびＴＰＣ４９℃の塩化ジデシルアンモニウム（ＰＣＭ２）である。好適なＰＣＭを用いれば、３種以上のＰＣＭを使用することによって、より精密にヒートシンクを温度勾配に合致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】現況技術による、電子構成要素を冷却するための装置を示す図である。
【図２】先行技術による、電子構成要素を冷却するための装置を示す図である。
【図３】本発明の一実施態様による、電子構成要素を冷却するための装置を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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