(57)【要約】【課題】発熱電子部品の発熱を利用して燃料電池を加熱でき、燃料電池が発熱したときには電子部品及び燃料電池を動作適正温度に維持できる電子機器を提供する。【解決手段】発熱する電子部品７と、電源としての燃料電池１７を備えた電子機器であって、前記電子部品７の発熱による熱を前記燃料電池１７へ伝熱する伝熱手段９を備えると共に、前記燃料電池１７の発熱による過剰の熱を放熱するための放熱部１３を前記伝熱手段９に備え、前記放熱部１３へ冷却空気を送風するための送風手段１９から送風された冷却空気の一部を前記燃料電池１７の空気流入口に導く導風流路を備え、前記送風手段１９から送風されて前記放熱部１３から流出する空気流通路に、前記燃料電池１７の排気通路２９の出口３１を配置した構成である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品と、燃料電池と、前記電子部品及び前記燃料電池に熱的に接続された伝熱手段と、この伝熱手段に熱的に接続された放熱部とを備ええたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
請求項１記載の電子機器において、前記伝熱手段は、前記電子部品の発熱による熱を前記燃料電池へ伝熱するとともに、前記電子部品の発熱による熱及び前記燃料電池の発熱による熱を前記放熱部に伝熱するようにしたことを特徴とする電子機器。
【請求項３】
請求項１に記載の電子機器において、前記放熱部へ冷却空気を送風するための送風手段を備え、前記送風手段から送風された冷却空気の少なくとも一部を前記燃料電池の空気流入口に導く導風流路を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項４】
請求項１に記載の電子機器において、前記放熱部へ冷却空気を送風するための送風手段を備え、前記送風手段から送風されて前記放熱部から流出する空気流通路に、前記燃料電池の排気通路の出口を配置したことを特徴とする電子機器。
【請求項５】
請求項３に記載の電子機器において、前記送風手段から送風された冷却空気の少なくとも一部を前記燃料電池の空気流入口に導く導風流路を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項６】
電子部品と、燃料電池と、前記電子部品及び前記燃料電池の発熱による熱を放熱するための放熱部と、前記電子部品、前記燃料電池、及び前記放熱部を循環する流体冷媒が流れる冷却流路と、前記流体冷媒を流動するためのポンプ手段とを備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の電子機器において、前記燃料電池の外囲器を貫通して外部に突出した電極を前記伝熱手段に熱的に接続してあることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＣＰＵ等のごとく発熱する電子部品を備えると共に、電源として燃料電池を備えた電子機器に係り、さらに詳細には、前記電子部品の発熱を燃料電池の加熱に利用可能の電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばノートＰＣ，ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話等のごとき電子機器における電源としては二次電池が主流である。この種の電子機器においては長期間使用の要望等から燃料電池による電源の開発が進められている。上記燃料電池として、常温付近で動作可能な直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）が注目されている。上記ＤＭＦＣは、燃料としてメタノール水溶液を燃料極に直接供給するタイプの燃料電池である。
【０００３】
上記ＤＭＦＣが燃料電池として適正に動作する温度範囲は大略５０℃〜８０℃である。したがって、外気温が低い場合には、特に始動時には補助的に設けられたヒーター等によって適正温度に加熱する必要がある。
【０００４】
そこで、電子機器に備えた例えばＣＰＵ等のごとく発熱する電子部品の発熱を利用して燃料電池の加熱を行う構成が開発されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２３１２９０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献に記載の構成においては、電子部品の発熱を伝熱手段を介して燃料電池に伝熱し、始動初期に燃料電池を加熱することができる。しかし、燃料電池は動作を開始すると燃料電池自身が発熱するので、前記電子部品及び燃料電池が適正温度を越えて高温になり、動作不良や熱暴走を生じる危険がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、電子部品と、燃料電池と、前記電子部品及び前記燃料電池に熱的に接続された伝熱手段と、この伝熱手段に熱的に接続された放熱部とを備えた電子機器である。
【０００８】
また、本発明は、上記電子機器において、前記伝熱手段は、前記電子部品の発熱による熱を前記燃料電池へ伝熱するとともに、前記電子部品の発熱による熱及び前記燃料電池の発熱による熱を前記放熱部に伝熱するようにした構成である。
【０００９】
また、本発明は、上記電子機器において、前記放熱部へ冷却空気を送風するための送風手段を備え、前記送風手段から送風された冷却空気の少なくとも一部を前記燃料電池の空気流入口に導く導風流路を備えた構成である。
【００１０】
また、本発明は、上記電子機器において、前記放熱部へ冷却空気を送風するための送風手段を備え、前記送風手段から送風されて前記放熱部から流出する空気流通路に、前記燃料電池の排気通路の出口を配置した構成である。
【００１１】
また、本発明は、上記電子機器において、前記送風手段から送風された冷却空気の少なくとも一部を前記燃料電池の空気流入口に導く導風流路を備えた構成である。
【００１２】
また、本発明は、電子部品と、燃料電池と、前記電子部品及び前記燃料電池の発熱による熱を放熱するための放熱部と、前記電子部品、前記燃料電池、及び前記放熱部を循環する流体冷媒が流れる冷却流路と、前記流体冷媒を流動するためのポンプ手段とを備えた構成である。
【００１３】
また、本発明は、上記電子機器において、前記燃料電池の外囲器を貫通して外部に突出した電極を前記伝熱手段に熱的に接続した構成である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１、図２及び図３を参照するに、本発明の第１の実施形態に係る電子機器１は、箱状の筐体３を備えており、この筐体３内に備えた基板５には、例えばＣＰＵ等のごとき発熱する電子部品７が装着してある。そして、上記電子部品７には、当該電子部品７を適正に冷却するために、伝熱手段の一例としてのヒートシンク９が熱的に接続してある。
【００１５】
前記ヒートシンク９は板状のベース部１１を備えると共に放熱部１３の例として複数の冷却フィン１５を平行に備えた構成である。上記冷却フィン１５は放熱のための伝熱面積を大きくするためのものであって、例えば円柱形状など種々の形状を採用することができるものである。
【００１６】
前記ヒートシンク９における前記ベース部１１は前記冷却フィン１５の長手方向に対して直交する方向に延伸した延伸部１１Ａを一体に備えており、この延伸部１１Ａには燃料電池１７が熱的に接続して装着してある。したがって、前記電子部品７の発熱による熱をヒートシンク９のベース部１１を介して前記燃料電池１７へ伝熱し、燃料電池１７を加熱することができる。
【００１７】
なお、伝熱をより効果的に行うために、前記電子部品７とヒートシンク９の前記ベース部１１との間及び前記ベース１１と燃料電池１７との間の熱的接続部に、高熱伝導性のグリスやフェーズチェンジと称される熱接続材を塗布することや、柔軟性を有するシート状のサーマルコンパウンドを挟み込むことが望ましいものである。また、前記ヒートシンク９のベース部１１と前記電子部品７、燃料電池１７との間にヒートパイプや高熱伝導部材等を介在した構成とすることも可能である。
【００１８】
既に理解されるように、初期において、電子機器１に内装した電池により電子部品７を動作し、当該電子部品７が発熱したときの熱を、ヒートシンク９のベース部１１を介して燃料電池１７に伝熱し、燃料電池１７を加熱することができる。したがって、初期においては前記燃料電池１７を適正温度範囲に比較的短時間で加熱することができるものである。
【００１９】
ところで、燃料電池１７は動作を開始すると発熱するものである。したがって、燃料電池１７を長時間使用する場合には、燃料電池１７の温度上昇により適正な動作温度範囲を越える危険があり、また燃料電池１７の熱がヒートシンク９のベース部１１を介して前記電子部品７へ伝熱されて動作不良等を生じる虞がある。
【００２０】
そこで、本例においては、前記放熱部１３へ冷却空気を送風するための送風手段の一例として、前記筐体３内に冷却ファン１９を備えている。この冷却ファン１９は前記燃料電池１７又は前記電子部品７の温度を監視し、前記燃料電池１７又は電子部品７の温度が適正な動作温度範囲を越えたとき、前記放熱部１３に対して冷風を供給する作用をなすものである。
【００２１】
すなわち、前記冷却ファン１９が駆動されると、前記筐体３に設けた外気流入口２１から外気が吸引され、前記放熱部１３方向へ送風される。そして、放熱部１３において冷却フィン１５に接触して冷却した後の空気は冷却フィン１５に沿って流れて、筐体３に設けた流出口２３から外部へ流出するものである。
【００２２】
したがって、燃料電池１７の発熱による過剰な熱は放熱部１３から外部へ放熱されることとなり、前記電子部品７、燃料電池１７の温度は適正な温度範囲に維持されるものであって、温度上昇による電子部品７の動作不良等を生じるようなことはないものである。
【００２３】
前述の説明より理解されるように、ヒートシンク９は、初期においては電子部品７の発熱による熱を燃料電池１７へ伝達する機能を奏し、燃料電池１７の動作後においては、電子部品７と燃料電池１７両方を適正な温度範囲に維持する冷却手段を兼ねる構成であるから、燃料電池１７用の冷却手段を格別に設ける必要がなく、構成の簡素化を図ることができるものである。また、ヒートシンク９が電子部品７と燃料電池１７との冷却手段を兼ねる構成であることにより、冷却ファン１９は１台でもって電子部品７と燃料電池１７との両方の温度制御を行う態様となり、全体的構成のコンパクト化がより向上するものである。
【００２４】
図４は本発明の第２の実施形態を示すもので、この第２の実施形態においては、前記燃料電池１７の空気流入口２５に、送風手段としての前記冷却ファン１９から送風される空気の一部を導くための導風流路２７を設けたものである。
【００２５】
上記構成によれば、燃料電池１７に対して空気を供給するための専用の送風手段を省略することができ、より一層の簡素化を図ることができる。
【００２６】
この際、前記燃料電池１７へ供給される空気は電子部品等の適宜の発熱部品の冷却を行った後の空気であることが望ましい。
【００２７】
図５は本発明の第３の実施形態を示すもので、この第３の実施形態においては、前記燃料電池１７におけるアノード側及びカソード側の出口と連通した排気通路２９の出口３１を、前記放熱部１３から出口２３を経て筐体３の外部へ流出する空気流通路内に配置した構成であって、前記出口３１は前記筐体３の外部へ指向してある。
【００２８】
上記構成によれば、燃料電池１７における発電の際の反応生成物としてのＣＯ２  ，Ｈ２Ｏを、放熱部１３を冷却した空気と共に筐体３の外部へ速やかに排出することができ、出口３１付近での凝縮を効果的に防止することができるものである。
【００２９】
ところで、前記放熱部１３における冷却フィン１５の間を流れる空気の流路の一部に空気の流速が速くなる絞り部分を形成し、この部分に前記出口３１を臨ませた構成とすることも可能である。このような構成とすることにより、冷却フィン１５の間隔を狭くした絞り部分に負圧を生じ、燃料電池１７の出口３１部分に吸引作用を生じて、前記反応生成物を吸引排出できるものである。
【００３０】
また、前述した第２の実施形態と第３の実施形態とを組合せた構成とすることも可能である。この場合には、冷却ファン１９によって送風される空気の一部を燃料電池１７に対して供給し、かつ冷却ファン１９からの冷却空気によって放熱部１３の冷却を行った後の空気でもって、燃料電池１７の出口３１から反応生成物を筐体３の外部へ排出する構成となるものであって、空気の供給、反応生成物の排出を効率的に行い得るものである。
【００３１】
図６は本発明の第４の実施形態を示すもので、この実施形態においては、燃料電池１７における外囲器（ケーシング）３３を貫通して外部に突出した電極３５が前記ヒートシンク９の延伸部１１Ａに熱的に接続した構成である。より詳細には、前記燃料電池１７の外囲器３３内においては電解質膜３７を間に挟み込んだ状態で電極としてのアノード３９とカソード４１が配置してある。そして、前記アノード３９とカソード４１が前記外囲器３３から突出した部分においては、前記電解質膜３７に替えて電気絶縁膜４３が設けられ、前記アノード３９，カソード４１は電気絶縁膜４３によって絶縁された状態にあり、この絶縁した状態でもって前記ヒートシンク９におけるベース１１の延伸部１１Ａに熱的に接続してあるものである。
【００３２】
上記構成によれば、燃料電池１７におけるアノード３９，カソード４１に対して効果的に伝熱を行うことができ、初期においての触媒の活性を効率良く高めることができ、発電効率を向上することができるものである。
【００３３】
図７は本発明の第５の実施形態を概念的、概略的に示すものである。すなわち、この実施形態においては、電子部品７の発熱による熱を燃料電池１７へ伝熱するための冷媒が流れる冷媒流路４５を備えてなる伝熱手段４７を備え、この伝熱手段４７に、前記冷媒を流動するためのポンプ手段４９及び燃料電池１７の発熱による過剰の熱を放熱するための放熱部５１を備えた構成である。
【００３４】
前記冷媒流路４５は冷媒が循環するように環状に構成してあって、電子部品７の下流側に燃料電池１７を配置し、この燃料電池１７の下流側に放熱部５１が配置してある。そして、冷媒流路４５の適宜位置に前記ポンプ手段４９が配置してある。
【００３５】
ところで、例えばノートＰＣ等のごとき電子機器において、発熱する電子部品７としての例えばＣＰＵの動作温度は大略７０℃〜９０℃であり、冷媒としての液体冷媒で前記電子部品７の冷却を行う液体冷媒温度は大略４０℃〜６０℃で使用される。したがって、前記電子部品７の部分に流入する液体冷媒の温度は大略４０℃であり、前記電子部品７の部分を通過したときには大略６０℃に温度上昇した状態にある。
【００３６】
よって、初期状態であって燃料電池１７の温度が低く動作適正温度に達していない場合には、燃料電池１７は大略６０℃の前記液体冷媒によって加熱されるものであり、燃料電池１７の動作適正温度への温度上昇を促進するものである。
【００３７】
そして、前記燃料電池１７が発電を開始して例えば８０℃に上昇した場合には、この燃料電池１７から大略６０℃の前記液体冷媒への熱伝達が行われ、燃料電池１７の冷却が行われるものである。すなわち、燃料電池１７は適正温度に維持されることになる。
【００３８】
上述のように燃料電池１７を冷却することによってさらに高温になった液体冷媒は放熱部５１において大略４０℃に冷却され、ポンプ４９によって冷媒流路４７内を循環するものである。
【００３９】
既に理解されるように、上記構成によれば、初期においては電子部品７の発熱を利用して燃料電池１７を加熱することができ、燃料電池１７自体の発熱による過剰な熱は放熱部５１において放熱され、電子部品７及び燃料電池１７を動作適正温度に維持することができるものである。すなわち、伝熱手段４７は、発熱部品７の発熱による熱を燃料電池１７へ伝達する機能を奏すると共に電子部品７と燃料電池１７とを適正温度に冷却する冷却手段を兼ねるものであり、前記第１の実施形態と同様の効果を奏するものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上のごとき説明より理解されるように、本発明によれば、電子機器において発熱する電子部品の発熱を利用して燃料電池を加熱することができ、燃料電池自体が発熱したときには過剰な熱を放熱部でもって放熱でき、前記電子部品及び燃料電池を動作適正温度に維持することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る主要部を概略的、概念的に示した平面説明図である。
【図２】図１における  ＩＩ−  ＩＩ線に沿った断面説明図である。
【図３】図１における  ＩＩＩ−  ＩＩＩ線に沿った断面説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る主要部を概略的、概念的に示した平面説明図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る主要部を概略的、概念的に示した平面説明図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る主要部分を概略的、概念的に示した説明図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る主要部分を概略的、概念的に示した説明図である。
【符号の説明】
１…電子機器
３…筐体
７…電子部品
９…ヒートシンク（伝熱手段）
１１…ベース部
１１Ａ…延伸部
１３…放熱部
１５…冷却フィン
１７…燃料電池
１９…冷却ファン
２５…空気流入口
２７…導風流路
２９…排気通路
３１…出口
３５…電極
４５…冷媒流路
４７…伝熱手段
４９…ポンプ手段
５１…放熱部
【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】
2004303536.tif 000008
【図７】
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