(57)【要約】【課題】  発熱体の冷却システムの冷却能力を向上させる。【解決手段】  ヒートシンク８の大気側に凹凸状とするとともに、凹部８ｂに吸着剤１０を充填する。これにより、ヒートシンク８から直接的に大気中に放熱される熱に加えて、吸着剤１０の脱離に伴う吸熱作用により発熱体である中央演算装置（ＣＰＵ）が冷却されるので、ヒートシンク８の放熱面積を拡大することなく、発熱体の冷却システムの冷却能力を向上させることができる。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体（６、１５）で発生した熱を大気に放熱する発熱体の冷却システムであって、
発熱体（６、１５）で発生した熱を大気に放熱するためのヒートシンク（８、５ａ、１２ａ）と、
大気に晒された状態で前記ヒートシンク（８、５ａ、１２ａ）と熱交換可能に配置された吸着剤（１０）とを備えることを特徴とする発熱体の冷却システム。
【請求項２】
発熱体（６）で発生した熱を大気に放熱する発熱体の冷却システムであって、
前記発熱体（６）で発生した熱を輸送する熱輸送手段（７、８、９、９ａ）と、
前記熱輸送手段（７、８、９、９ａ）にて輸送された熱を大気に放熱するためのヒートシンク（８）と、
大気に晒された状態で前記ヒートシンク（８）と熱交換可能に配置された吸着剤（１０）とを備えることを特徴とする発熱体の冷却システム。
【請求項３】
前記ヒートシンク（８、５ａ、１２ａ）のうち大気と接触部位は、凹凸形状に形成されており、
さらに、前記吸着剤（１０）は、前記前記ヒートシンク（８、５ａ、１２ａ）のうち凹凸状に形成された部位の凹部（８ｂ）に充填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発熱体の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体で発生した熱を大気に放熱する発熱体の冷却システムに関するもので、いわゆるノートパソコン等の小型パーソナルコンピュータに搭載されたＣＰＵ（中央演算装置）等の冷却、又は携帯電話基地局内に収納された電子機器等の冷却に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
ノートパソコン等の携帯型のパーソナルコンピュータにおいて、冷却用の送風機を廃止すべく、従来は、中央演算装置等の発熱体から熱を回収した流体を、表示用の液晶パネルの裏面側に設けられたヒートシンクの放熱部から大気中に放熱している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１４２８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の発明では、ヒートシンクから大気（空気）への放熱は、冷却用送風機等を用いない自然放熱、つまり自然対流熱伝達によるものであるので、その放熱能力は、ヒートシンクの放熱面積によってほぼ決定されてしまう。
【０００４】
このため、例えばＡ４サイズの液晶パネルを有するノート型パーソナルコンピュータにおいては、２０W程度の放熱量が限界であるので、中央演算装置の動作周波数を現状以上に引き上げることが難しい。
【０００５】
なお、中央演算装置の発熱量は、動作周波数の略２乗に比例して増大するので、中央演算装置の動作周波数を上げるためには、中央演算装置の冷却能力を確実に増大させることが必要である。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な発熱体の冷却システムを提供し、第２には、発熱体の冷却システムの冷却能力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、発熱体（６、１５）で発生した熱を大気に放熱する発熱体の冷却システムであって、発熱体（６、１５）で発生した熱を大気に放熱するためのヒートシンク（８、５ａ、１２ａ）と、大気に晒された状態でヒートシンク（８、５ａ、１２ａ）と熱交換可能に配置された吸着剤（１０）とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、本発明では、ヒートシンク（８、５ａ、１２ａ）から大気中に放熱される熱に加えて、吸着剤（１０）の脱離に伴う吸熱作用により発熱体（６、１）を冷却することとなるので、ヒートシンク（８、５ａ、１２ａ）の放熱面積を拡大することなく、発熱体の冷却システムの冷却能力を向上させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、発熱体（６）で発生した熱を大気に放熱する発熱体の冷却システムであって、発熱体（６）で発生した熱を輸送する熱輸送手段（７、８、９、９ａ）と、熱輸送手段（７、８、９、９ａ）にて輸送された熱を大気に放熱するためのヒートシンク（８）と、大気に晒された状態でヒートシンク（８）と熱交換可能に配置された吸着剤（１０）とを備えることを特徴とする。
【００１０】
これにより、本発明では、ヒートシンク（８）から大気中に放熱される熱に加えて、吸着剤（１０）の脱離に伴う吸熱作用により発熱体（６）を冷却することとなるので、ヒートシンク（８）の放熱面積を拡大することなく、発熱体の冷却システムの冷却能力を向上させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、ヒートシンク（８、５ａ、１２ａ）のうち大気と接触部位は、凹凸形状に形成されており、さらに、吸着剤（１０）は、ヒートシンク（８、５ａ、１２ａ）のうち凹凸状に形成された部位の凹部（８ｂ）に充填されていることを特徴とするものである。
【００１２】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る発熱体の冷却システムをノート型パーソナルコンピュータ内に収納された中央演算装置の冷却に適用したものである。
【００１４】
そして、図１はノート型パーソナルコンピュータ１の外観斜視図であり、図２はノート型パーソナルコンピュータ１のうち冷却システムに関する部分の構造を示す説明図であり、図３は表示部の断面図であり、図４はヒートシンク（放熱部）の断面図である。
【００１５】
ノート型パーソナルコンピュータ１は、図１に示すように、液晶パネル２等の表示手段が収納された表示部３、及びキーボード４やマウスバッド等の入力手段が設けられた本体部５等からなるもので、表示部３と本体部５とは、ヒンジ３ａ等の揺動可能なヒンジ手段を介して連結されている。
【００１６】
そして、本体部５内のうち、キーボード４やマウスバッド等の入力手段の下方側には、図２に示すように、発熱体をなす中央演算装置６、ＨＤＤ等の磁気記録型不揮発性記憶装置、ＣＤ（コンパクトディスク）若しくはＤＶＤ（多目的用途ディスク）等の光ディスクに記憶されたを読み込みためのディスクドライブ等が収納されている。
【００１７】
また、集熱器７は中央演算装置６で発生する熱を水等の熱輸送媒体に回収するための廃熱回収器であり、ヒートシンク８（図３又は図４参照）は集熱器７にて回収された熱を大気（空気）中に放熱するための放熱器である。なお、集熱器７の内部には、熱輸送媒体との熱交換を促進するための櫛歯状のフィンが設けられている。
【００１８】
また、ポンプ９は集熱器７とヒートシンク８との間で熱輸送媒体を循環させる電動ポンプであり、集熱器７、ポンプ９及びヒートシンク８は、配管９ａにて繋がれており、本実施形態では、集熱器７、ポンプ９、ヒートシンク８及び配管９ａにて中央演算装置６で発生した熱を輸送する熱輸送手段が構成されている。
【００１９】
因みに、本実施形態では、熱輸送媒体として、エチレングリコール系の不凍液が混入された水を採用している。
【００２０】
また、ヒートシンク８は、図３に示すように、表示部３のうち液晶パネル２の裏面側に収納されており、このヒートシンク８には、図４に示すように、熱輸送媒体が流通する複数本の冷却水通路８ａ、及び吸着剤１０が充填された凹部８ｂが形成されている。
【００２１】
そして、冷却水通路８ａ及び凹部８ｂは、ヒートシンク８が表示部３に装着された状態において、ヒンジ部３ａから遠ざかる方向、つまりユーザから液晶パネル２を視認することができるように表示部３を開いたときに上下方向に延びるように形成されているとともに、凹部８ｂが形成された凹凸形状部分側が大気（空気）に晒されるようになっている。
【００２２】
つまり、ヒートシンク８のうち凹部８ｂが形成された凹凸形状部分側が大気（空気）に晒され、冷却水通路８ａが液晶パネル２側に位置するとともに、ユーザから液晶パネル２を視認することができるように表示部３を開いたときに、冷却水通路８ａ及び凹部８ｂの長手方向が上下方向に略一致するようにヒートシンク８は表示部３の裏面側に搭載されている。
【００２３】
カバー１１は、ヒートシンク８のうち凹部８ｂが形成された凹凸形状部分側を保護するとともに、冷却用空気の通路１１ａを構成するもので、ユーザから液晶パネル２を視認することができるように表示部３を開いたときには、図３に示すように、冷却用空気は、自然対流により通路１１ａの下方側、つまりヒンジ３ａ側から通路１１ａ内に進入し、上方側から排出する。
【００２４】
なお、ヒートシンク８は、アルミニウム又は銅等の熱伝導率が高い金属製であり、本実施形態では、押し出し加工又は引き抜き加工にて冷却水通路８ａ及び凹部８ｂとともに成形されている。
【００２５】
また、吸着剤１０は、雰囲気中（厳密には、吸着剤１０の表面近傍における）の相対湿度（関係湿度）に応じて水分を吸着・脱離するもので、図５に示すように、相対湿度（関係湿度）が大きくなるほど水分吸着量が大きくなり、相対湿度（関係湿度）が小さくなるほど水分吸着量が小さくなる。
【００２６】
したがって、吸着剤１０が加熱されて吸着剤１０及び吸着剤１０の表面近傍における温度が上昇すると、相対湿度が低下するので、吸着剤１０は吸着していた水分を脱離放出する。
【００２７】
また、本実施形態では、吸着剤１０としてゼオライト又はシリカゲル等の固体吸着剤を採用するとともに、吸着剤１０の水分吸着量が相対湿度の低下に対して非線形的変化するもの採用している。
【００２８】
因みに、本実施形態では、吸着剤１０とエポキシ系樹脂とを混ぜたものを凹部８ｂに緻密に充填した後、１６０℃程度で略１０分加熱して吸着剤１０をヒートシンク８の凹部８ｂに焼結させることにより、吸着剤１０をヒートシンク８に配置固定している。
【００２９】
次に、本実施形態に係る冷却システムの作動を述べる。
【００３０】
パーソナルコンピュータの起動スイッチ（図示せず。）が投入されると、ポンプ９が稼動してヒートシンク８と集熱器７との間で熱輸送媒体が循環する。このため、中央演算装置６で発生した熱は集熱器７にて熱輸送媒体に伝達され、熱輸送媒体に伝達された中央演算装置６の熱は、ヒートシンク８に伝達される。
【００３１】
そして、熱輸送媒体からヒートシンク８に伝達された熱の一部は、ヒートシンク８のうち大気に晒されている部位から大気中に放熱され、その他の熱は吸着剤１０に吸熱されて吸着剤１０を加熱する。
【００３２】
このとき、吸着剤１０の水分吸着量は、相対湿度の低下に対して非線形的に低下するので、吸着剤１０が加熱されて相対湿度が低下しても熱輸送媒体の温度、つまり中央演算装置６の温度が比較的低いときには、水分吸着量が殆ど変化（低下）しない。
【００３３】
したがって、中央演算装置６の温度が比較的低いときには、中央演算装置６で発生した熱の多くは、図６に示すように、ヒートシンク８の表面から大気中に放熱される。
【００３４】
一方、中央演算装置６の温度が高いときには、相対湿度の低下に対して吸着剤１０の水分吸着量が大きく低下するので、吸着剤１０に吸着されていた水分が吸着剤１０から脱離放出される。
【００３５】
このとき、吸着剤１０から脱離する水分は、吸着剤１０及びその周囲のヒートシンク８から蒸発潜熱相当の熱を吸熱して水蒸気として大気中に放出する。したがって、中央演算装置６の温度が高いときには、図７に示すように、ヒートシンク８の表面から直接的に大気中に放熱される熱と吸着剤１０に吸着された水分を脱離放出させる熱（蒸発潜熱）とが存在するので、中央演算装置６の温度が低いときに比べて大きな冷却能力を発揮される。
【００３６】
なお、吸着剤１０に吸着されていた水分は、パーソナルコンピュータ１が停止しているとき等の吸着剤１０の温度が低いときに雰囲気から吸着したものである。
【００３７】
以上に述べた作動を具体例に述べれば以下のようになる。
【００３８】
例えば、ヒートシンク８に約２００ｇの吸着剤１０が充填され、かつ、パーソナルコンピュータ１が停止しているときに十分な量の水分（約６０ｇ）が吸着されている状態で、相対湿度が約５０％、温度が約２０℃の雰囲気中でパーソナルコンピュータ１を起動したときに、熱輸送媒体の温度が約３５℃になったとき、吸着剤表面の相対湿度は、５０％から約３０％に低下する。
【００３９】
このとき、用いられている吸着剤１０の特性として、相対湿度５０％と相対湿度３０％とでは、水分吸着量が殆ど変化しないため、中央演算装置６で発生した熱の多くは、ヒートシンク８の表面から大気中に放熱され、その放熱能力は約１０Ｗ〜２０Ｗである。
【００４０】
一方、中央演算装置６の温度が上昇して熱輸送媒体の温度が３５℃を超えて吸着剤表面の相対湿度が３０％を下回ると、用いられている吸着剤１０の特性として、水分吸着量が５０％のときに比べて大きく低下するので、吸着剤１０から水分の脱離放出がされ始め、熱輸送媒体の温度が３５℃以下のときに比べて大きな冷却能力が発生する。
【００４１】
なお、上記仕様環境では、６０ｇの水分を脱離させるには約２時間必要であるので、２時間は、自然対流によりヒートシンク８の表面から直接的に大気中に放熱される量（１０Ｗ〜２０Ｗ）と吸着剤１０に吸着された水分を脱離放出させる熱（約２０Ｗ）との合計、つまり約４０Ｗの冷却能力を発揮させることができる。
【００４２】
次に、本実施形態に係る冷却システムの作用効果を延べる。
【００４３】
本実施形態に係る発熱体の冷却システムでは、上述のごとく、ヒートシンク８から直接的に大気中に放熱される熱に加えて、吸着剤１０の脱離に伴う吸熱作用により発熱体である中央演算装置６を冷却することとなるので、ヒートシンク８の放熱面積を拡大することなく、発熱体の冷却システムの冷却能力を向上させることができる。
【００４４】
ところで、本実施形態に係る冷却システムの冷却能力は、吸着剤１０から脱離放出させることができる水分量が多いほど大きくなるが、吸着剤１０から脱離放出させることができる水分量、つまり吸着剤１０に吸着されている水分量を増大させるには、吸着剤１０の総量を増大させる必要がある。しかし、単純に吸着剤１０を増大させると、ヒートシンク８の大型化を招いてしまう。
【００４５】
これに対して、本実施形態では、吸着剤１０の水分吸着特性、つまり相対湿度と水分吸着量との関係を、図５に示すように、所定相対湿度以上の領域では水分吸着量が殆ど変化せず、かつ、所定相対湿度未満の領域では水分吸着量が急激変化するような非線形特性としているので、前述のごとく、発熱体、つまり中央演算装置６の温度が低く、相対湿度が比較的に高いときには、吸着剤１０による吸熱作用が殆ど発生せず、ヒートシンク８の表面から直接的に大気中に放熱され、中央演算装置６の温度が低く、相対湿度が比較的に低いときには、ヒートシンク８の表面からの直接放熱と吸着剤１０による吸熱作用の両者で冷却されることとなる。
【００４６】
したがって、大きな冷却能力が必要なときのみ、吸着剤１０による吸熱作用が発揮されることとなるので、吸着剤１０を増大させることなく、効率よく冷却能力を高めることができる。
【００４７】
（第２実施形態）
第１実施形態では、熱輸送媒体を介して中央演算装置６で発生した熱をヒートシンク８に輸送したが、本実施形態では、図８に示すように、ヒートシンク８のうち凹部８ｂと反対側を中央演算装置６に接触させることにより、熱輸送媒体を介さずに中央演算装置６で発生した熱をヒートシンク８に直接に輸送するものである。
【００４８】
なお、基板６ａは中央演算装置６が固定された電気基板である。
【００４９】
（第３実施形態）
第１実施形態では、ノート型パーソナルコンピュータに本発明を適用したが、本実施形態は、図９に示すように、表示部３と本体部５とが別体となっている、いわゆるデスクトップ型のパーソナルコンピュータ１に本発明を適用したものでる。
【００５０】
なお、本実施形態では、本体部５を構成する筐体５ａ自体が特許請求の範囲に記載されたヒートシンクに相当し、筐体５ａの外周部にヒートシンク８の外表面と同様に凹凸形状が設け、その凹部８ｂに吸着剤１０を充填している。
【００５１】
また、筐体５ａは、アルミニウム合金又は銅等の熱伝導率に優れた金属製である。
【００５２】
（第４実施形態）
第１実施形態では、ノート型のパーソナルコンピュータ１に本発明に係る発熱体の冷却システムを適用したが、本実施形態は、図１０に示すように、携帯電話基地局１２に用いたものである。なお、図１０中、支柱１３は、中継アンテナ１４及び携帯電話基地局１２を支持する柱部材である。
【００５３】
そして、携帯電話基地局１２を構成する筐体１２ａの外周部には、図１１、１２に示すように、ヒートシンク８の外表面と同様に凹凸形状が設けられており、その凹部８ｂには、図１２に示すように、吸着剤１０が充填されている。
【００５４】
なお、筐体１２ａは、アルミニウム合金又は銅等の熱伝導率に優れた金属に押し出し加工又は引き抜き加工を施すことにより成形されたもので、内部には、送受信モデムやアンプ等の電気部品１５が収納されており、この電気部品１５が特許請求の範囲に記載された発熱体に相当し、筐体１２ａが特許請求の範囲に記載されたヒートシンクに相当する。
【００５５】
（その他の実施形態）
第１実施形態では、冷却水通路８ａを角穴としたが、これは熱輸送媒体とのヒートシンク８との熱伝達率を向上させるためであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば丸穴としてもよい。
【００５６】
また、本発明の適用は上述の実施形態に示されたものに限定されるものではなく、いわゆるテレビゲーム等その他のものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るノート型パーソナルコンピュータの外観斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るノート型パーソナルコンピュータのうち冷却システムに関する部分の構造を示す説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】吸着剤の特性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る冷却システムの作動説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る冷却システムの作動説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る冷却システムの模式図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るデスクトップ型パーソナルコンピュータの外観図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る携帯電話基地局の説明図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る筐体の斜視図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る筐体の断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
８…ヒートシンク、８ｂ…凹部、１０…吸着剤、１１…カバー、１１ａ…空気通路。
【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】
2005064093.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005064093.tif 000011
【図１０】
2005064093.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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