(57)【要約】【課題】  発電機能および冷却機能を発揮でき、容易に小型化することができる冷却システムおよび電子機器を提供する。【解決手段】  燃料電池の燃料１０を冷却媒体として用いる構成を有してなる冷却システム１であって、燃料１０が冷却媒体として通過する集熱器１６と、集熱器１６に燃料を供給する流路をなす冷却流路１０１と、燃料１０が供給されて燃料電池をなす発電用スタック２０と、発電用スタック２０に燃料１０を供給する流路をなす発電流路１０２とを有することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の燃料を冷却媒体として用いる構成を有してなる冷却システムであって、
前記燃料が冷却媒体として通過する集熱器と、
前記集熱器に前記燃料を供給する流路をなす冷却流路と、
前記燃料が供給されて燃料電池をなす発電用スタックと、
前記発電用スタックに前記燃料を供給する流路をなす発電流路とを有することを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
前記冷却流路と前記発電流路とは、並列に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記冷却流路における前記集熱器の下流側に配置されている放熱器を有し、
前記放熱器は、前記発電用スタックの近傍に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記燃料を移動させるポンプと、
前記ポンプによって移動させられた燃料を少なくとも２方向に分岐する分岐部とを有し、
前記冷却流路の上流側端は、前記分岐部の第１分岐端に接続されており、
前記発電流路の上流側端は、前記分岐部の第２分岐端に接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記冷却流路は、前記燃料が少なくとも前記集熱器を通って循環する循環流路の全部又は一部を構成しており、
前記発電流路は、前記燃料が少なくとも前記発電用スタックを通って循環する循環流路の全部又は一部を構成していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記燃料を蓄えるとともに、蓄えられた該燃料が流出する流出口を備えるリザーバタンクを有し、
前記リザーバタンクの流出口は、前記ポンプの流入口に接続されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の冷却システム。
【請求項７】
前記リザーバタンクは、複数の流入口を有し、
前記冷却流路の下流側端は、前記リザーバタンクの第１流入口に接続されており、
前記発電流路の下流側端は、前記リザーバタンクの第２流入口に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記放熱器に対して空気を供給するエアブロアーを有し、
前記エアブロアーによって発生した空気の流れにおける前記放熱器の下流側に前記発電用スタックが配置されていることを特徴とする請求項３から７のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項９】
前記冷却流路に配置された第１弁と、
前記発電流路に配置された第２弁とを有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項１０】
前記第１弁は、前記冷却流路における集熱器の上流側に配置されており、
前記第２弁は、前記発電流路における発電用スタックの上流側に配置されており、
前記第１弁および第２弁の開閉を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記集熱器による冷却が要求されないときは前記第１弁を閉じ、前記発電用スタックによる発電が要求されないときは前記第２弁を閉じる制御をすることを特徴とする請求項９に記載の冷却システム。
【請求項１１】
前記リザーバタンクに供給される前記燃料を蓄える燃料タンクと、
前記燃料タンクと前記リザーバタンクとを接続する供給用流路と、
前記供給用流路に配置された供給用ポンプとを有することを特徴とする請求項６から１０のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の冷却システムを有することを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
前記集熱器の近傍に配置された被冷却装置と、
前記発電用スタックから出力された電力を用いて動作する電子装置とを有することを特徴とする請求項１２に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却システムおよび電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷却システムとしては、冷却媒体を循環させる管路、その管路に配置された吸熱装置（吸熱用ラジエタ）および放熱装置（放熱用ラジエタ）からなる水冷システムがある。吸熱装置の近傍には、被冷却装置（例えば車のエンジン又はコンピュータのＣＰＵなど）が配置される。そして、被冷却装置から発せられた熱は吸熱装置で吸収され、その熱は冷却媒体を加熱し、加熱された冷却媒体は放熱装置で冷却される。
【０００３】
また、近年では、クリーンな電力源として燃料電池が注目されている。燃料電池は、化学反応により水素と酸素から電気エネルギーを取り出す装置である。例えば、メタノール水溶液を発電用スタックに直接供給して発電を行う直接メタノール形燃料電池がある。この直接メタノール形燃料電池は、構造がシンプルで小型化、軽量化が容易であり、携帯電話又はノート型パーソナルコンピュータなどの電源として注目されている（例えば、特許文献１参照）。また、従来においては、電解質膜を挟んでアノード側電極とカソード側電極を対設した燃料電池構造体と、この燃料電池構造体を挟持するセパレータとを備えた燃料電池も考え出されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−５５４７４号公報
【特許文献２】特開平１０−５５８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の冷却システムでは、少なくとも冷却媒体を循環させる管路、ポンプ、吸熱装置および放熱装置が必要となり、電力発生手段又は電源装置の構成要素を利用しようとする技術思想がなかった。また、上記従来の燃料電池では、少なくとも燃料を循環させる管路、ポンプ、燃料電池構造体が必要となり、燃料電池の構成要素を用いて冷却システムを構成しようとする技術思想がなかった。
【０００５】
そこで、従来においては、例えば、パーソナルコンピュータの電源として燃料電池を用いて、且つ、そのパーソナルコンピュータのＣＰＵを冷却させるために水冷システムを用いた場合、燃料電池用の管路、燃料タンクおよびラジエタと、水冷システム用の管路、冷媒タンクおよびラジエタとが必要となる。したがって、従来においては、上記燃料電池および水冷を用いた装置を構成しようとすると、部品点数が増大して装置が大型化してしまい、製造コストも増大してしまうという問題点があった。またこのような従来の装置は、部品点数の増大および熱エネルギーの無駄な大量消費などにより、エネルギー効率の点でも問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、発電機能および冷却機能を発揮でき、容易に小型化することができる冷却システムおよび電子機器を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、容易に小型化することができ、エネルギー効率を向上させることができる冷却システムおよび電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を供給する。
【０００９】
本発明の冷却システムは、燃料電池の燃料を冷却媒体として用いる構成を有してなる冷却システムであって、前記燃料が冷却媒体として通過する集熱器と、前記集熱器に前記燃料を供給する流路をなす冷却流路と、前記燃料が供給されて燃料電池をなす発電用スタックと、前記発電用スタックに前記燃料を供給する流路をなす発電流路とを有することを特徴とする。ここで、前記冷却流路と前記発電流路とは、並列に設けられていることしてもよい。
【００１０】
この発明に係る冷却システムにおいては、燃料電池（発電手段）の燃料を冷却媒体として用いて、集熱器（冷却手段）の近傍に配置された被冷却装置を冷却することができる。すなわち、本発明の冷却システムによれば、燃料電池の燃料で被冷却装置を冷却しながら、同じ燃料で発電することができる。したがって本発明は、冷却媒体と燃料電池の燃料とを共通化することができ、その燃料を輸送する流路などを冷却手段と発電手段とで共用することができる。そこで、本発明は、発電手段および冷却手段を有しながら、コンパクト化でき設置スペースを削減できる冷却システムを簡便に提供することができる。また、本発明の冷却システムは、上記のようにコンパクト化することができるので、燃料を輸送するためのエネルギー損を低減でき、エネルギー効率を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明の冷却システムは、前記冷却流路における前記集熱器の下流側に配置されている放熱器を有し、前記放熱器は、前記発電用スタックの近傍に配置されていることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明に係る冷却システムによれば、放熱器から放出される熱で発電用スタックを加熱することができ、発電用スタックでの発電効率を向上させることができる。また、発電スタックは一般に常温よりも高い温度で安定に発電するので、発電用スタックの発電開始時間を短縮することができる。ここで、発電開始時間とは、発電用スタックへの燃料供給開始時からその発電用スタックが所定の電力を出力し始める時までの時間をいう。
【００１３】
また、本発明の冷却システムは、前記燃料を移動させるポンプと、前記ポンプによって移動させられた燃料を少なくとも２方向に分岐する分岐部とを有し、前記冷却流路の上流側端は、前記分岐部の第１分岐端に接続されており、前記発電流路の上流側端は、前記分岐部の第２分岐端に接続されていることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明に係る冷却システムによれば、１つのポンプによって燃料を冷却流路と発電流路との両方に供給することができる。したがって、冷却手段と発電手段とでポンプを共用することができ、よりコンパクト化することができる。
【００１５】
また、本発明の冷却システムは、前記冷却流路は前記燃料が少なくとも前記集熱器を通って循環する循環流路の全部又は一部を構成しており、前記発電流路は前記燃料が少なくとも前記発電用スタックを通って循環する循環流路の全部又は一部を構成していることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明に係る冷却システムによれば、冷却流路および発電流路の双方で燃料を循環させることができる。したがって本発明の冷却システムは、燃料を無駄にすることなく有効利用することができ、よりエネルギー効率の高い冷却システムを提供することができる。
【００１７】
また、本発明の冷却システムは、前記燃料を蓄えるとともに、蓄えられた該燃料が流出する流出口を備えるリザーバタンクを有し、前記リザーバタンクの流出口は、前記ポンプの流入口に接続されていることを特徴とするものである。
【００１８】
この発明に係る冷却システムによれば、リザーバタンクを冷却手段と発電手段とで共用することができる。そこで、本発明は、発電手段および冷却手段を有しながら、よりコンパクトで高性能な冷却システムを提供することができる。
【００１９】
また、本発明の冷却システムは、前記リザーバタンクが複数の流入口を有し、前記冷却流路の下流側端は、前記リザーバタンクの第１流入口に接続されており、前記発電流路の下流側端は、前記リザーバタンクの第２流入口に接続されていることを特徴とするものである。
【００２０】
この発明に係る冷却システムによれば、リザーバタンクを冷却流路と発電流路との接合手段として機能させることができる。そこで、本発明は、発電手段および冷却手段を有しながら、よりコンパクトで高性能な冷却システムを提供することができる。
【００２１】
また、本発明の冷却システムは、前記放熱器に対して空気を供給するエアブロアーを有し、前記エアブロアーによって発生した空気の流れにおける前記放熱器の下流側に前記発電用スタックが配置されていることを特徴とするものである。
【００２２】
この発明に係る冷却システムによれば、エアブロアーを冷却手段の放熱器と発電手段の発電用スタックとで共用することができる。そこで、本発明は、発電手段および冷却手段を有しながら、よりコンパクトで高性能な冷却システムを提供することができる。
【００２３】
また、本発明の冷却システムは、前記冷却流路に配置された第１弁と、前記発電流路に配置された第２弁とを有することを特徴とするものである。
【００２４】
この発明に係る冷却システムによれば、冷却流路への燃料の供給・停止を第１弁によって制御でき、発電流路への燃料の供給・停止を第２弁によって制御することができる。ここで、第１弁および第２弁は、開閉動作できるものであればよいが、燃料の流量を段階的に又は滑らかに可変制御できるものとしてもよい。また、第１弁および第２弁については直接的に人手によって開閉および開度を調節してもよく、機械的および電子的な制御手段によって開閉および開度を調節してもよい。
【００２５】
また、本発明の冷却システムは、前記第１弁が前記冷却流路における集熱器の上流側に配置されており、前記第２弁は、前記発電流路における発電用スタックの上流側に配置されており、前記第１弁および第２弁の開閉を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記集熱器による冷却が要求されないときは前記第１弁を閉じ、前記発電用スタックによる発電が要求されないときは前記第２弁を閉じる制御をすることを特徴とするものである。
【００２６】
この発明に係る冷却システムによれば、冷却する必要がない場合、第１弁を閉じてポンプから出力された燃料のほとんど全てを発電に用いることができ、発電出力を増大させることができる。また、冷却する必要がなく発電電力も特に大きくする必要がない場合は、第１弁を閉じるとともにポンプの駆動電力を低減することができる。また、本発明の冷却システムにおいて、発電する必要がない場合、第２弁を閉じてポンプから出力された燃料のほとんど全てを冷却に用いることができ、冷却能力を高めることができる。また、発電する必要がなく冷却能力も特に大きくする必要がない場合は、第２弁を閉じるとともにポンプの駆動電力を低減することができる。
【００２７】
また、本発明の冷却システムは、前記リザーバタンクに供給される前記燃料を蓄える燃料タンクと、前記燃料タンクと前記リザーバタンクとを接続する供給用流路と、前記供給用流路に配置された供給用ポンプとを有することを特徴とするものである。
【００２８】
この発明に係る冷却システムによれば、燃料タンクに蓄えられた燃料をリザーバタンクに供給することができる。そこで、本発明の冷却システムは、発電用スタックで燃料が消費されて、リザーバタンク内の燃料が少なくなったときに、リザーバタンク内に新たな燃料を補充することができる。
【００２９】
さらに本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
【００３０】
本発明の電子機器は、前記冷却システムを有することを特徴とするものである。
【００３１】
この発明に係る電子機器によれば、例えば、燃料電池を電源として備え、その燃料電池の燃料によりＣＰＵなどの発熱要素を冷却することができる。したがって、本発明によれば、発電手段および冷却手段を有し、かつ、コンパクト化および製造コストの低減化ができる電子機器を提供することができる。また、本発明によれば、高いエネルギー効率で発電機能および冷却機能を発揮できるので、稼働コストが低い電子機器を提供することができる。例えば、本発明によれば、ＣＰＵを被冷却装置としてＣＰＵの高速度化および高集積化を促進でき、そのＣＰＵを冷却する冷却手段と、そのＣＰＵなどに電力を供給する発電手段とをコンパクトに構成することができる。そこで、本発明は、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話などの電子機器を高性能化しながら従来よりもコンパクト化および低価格化することができる。
【００３２】
また、本発明の電子機器は、前記集熱器の近傍に配置された被冷却装置と、前記発電用スタックから出力された電力を用いて動作する電子装置とを有することを特徴とするものである。ここで、前記被冷却装置と前記電子装置とが同一物であることが好ましい。
【００３３】
この発明に係る電子機器によれば、ＣＰＵなどの被冷却装置を燃料により冷却しながら、その燃料で発電した電力で被冷却装置を駆動させ続けることができる。また、本発明によれば、発電能力を発揮する必要がないとき、例えば商用電力を使用できるときは、第１弁および第２弁を制御して冷却機能だけを発揮させることができ、ポンプの負荷を低減でき、エネルギー消費を低減することができる。また、本発明によれば、冷却能力を発揮する必要がないとき、例えばＣＰＵを低速で駆動させているとき又はＣＰＵを停止させているときは、第１弁および第２弁を制御して発電機能だけを発揮させることもできる。そして、余分な電力が発生したときは、蓄電池などの充電に用いることもできる。この蓄電池は、本発明の電子機器が備えるものとしてもよい。そして、本発明の電子機器の始動時に、前記蓄電池からポンプおよびＣＰＵなどに電力を供給することとしてもよい。これらにより、本発明によれば、燃料の無駄な消費およびポンプの無駄な動作などを低減でき、燃料をより効率よく用いることができる。
【００３４】
また、本発明の電子機器は、前記冷却システムが、前記電子機器の本体に対して着脱自在に取り付けられていることとしてもよい。このようにすれば、例えば本発明の冷却システムにつき燃料がなくなった場合又は故障した場合は、新たな本発明の冷却システムを電子機器本体に取り付けることで、不具合を迅速かつ簡便に解決することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、発電機能および冷却機能を発揮でき、容易に小型化することができる冷却システムおよび電子機器を提供することができる。
【００３６】
また、本発明によれば、容易に小型化することができ、エネルギー効率を向上させることができる冷却システムおよび電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（冷却システム）
以下、本発明に係る冷却システムについて、図面を参照して説明する。
【００３８】
図１は、本発明の実施形態に係る冷却システムの構成を示す概念図である。本冷却システム１は、燃料電池の燃料を冷却媒体として用いている。そして本冷却システム１は、燃料電池を用いた発電手段と、燃料電池の燃料１０を冷却媒体とした冷却手段とを有している。本冷却システムの具体的な構成について次に説明する。
【００３９】
本冷却システム１は、燃料タンク１１と、燃料供給用ポンプ１２と、リザーバタンク１３と、燃料循環用ポンプ１４と、分岐部１５と、集熱器１６と、放熱器１７と、エアブロアー１８と、発電用スタック２０とを有している。また、本冷却システム１は、冷却流路１０１と、発電流路１０２と、供給用流路１０３と、冷却流路に配置された第１弁Ｇ１と、発電流路に配置された第２弁Ｇ２とを有している。
【００４０】
ここで、冷却流路１０１は、集熱器１６に燃料を供給する流路をなすものであって、燃料１０が冷却媒体として通る流路である。そして、冷却流路１０１には、上流側から第１弁Ｇ１、集熱器１６および放熱器１７が直列に配置されている。発電流路１０２は、発電用スタックに燃料１０を供給する流路をなすものである。そして、発電流路１０２には、上流側から第２弁Ｇ２および発電用スタック２０が直列に配置されている。なお、冷却流路１０１を通る燃料１０と発電流路１０２を通る燃料１０とは、同一物、すなわちリザーバタンク１３に蓄えられた燃料１０である。
【００４１】
冷却流路１０１と発電流路１０２との上流側は分岐部１５で接続されており、冷却流路１０１と発電流路１０２との下流側はリザーバタンク１３で接続されている。したがって冷却流路１０１と発電流路１０２とは並列に設けられている。また、リザーバタンク１３の下流側には燃料循環用ポンプ１４が接続されており、燃料循環用ポンプ１４の下流側には分岐部１５に接続されている。このような構成により、リザーバタンク１３から出された燃料１０は、燃料循環用ポンプ１４、分岐部１５および冷却流路１０１（第１弁Ｇ１、集熱器１６、放熱器１７を含む）を通ってリザーバタンク１３に戻ることとなる。換言すれば、冷却流路１０１は、集熱器１６で冷却媒体として用いられる燃料１０についての循環流路の一部を構成している。また、リザーバタンク１３から出された燃料１０は、燃料循環用ポンプ１４、分岐部１５および発電流路１０２（第２弁Ｇ２、発電用スタック２０を含む）を通ってリザーバタンク１３に戻ることとなる。換言すれば、発電流路１０２は、燃料１０が発電用スタックを通って循環する循環流路の一部を構成している。次に、本冷却システム１の各構成要素について説明する。
【００４２】
燃料電池の燃料１０としてはメタノール水溶液が好適である。ただし、燃料１０としては、燃料電池の燃料であれば適用可能であり、メタノール以外の液体、溶体などからなるものであってもよい。例えば、燃料１０として、メタノール、ボロハイドライドナトリウム（ＮａＢＨ４）、ジメチルエーテル、ナフサ、バイオマス、灯油などを適用することもできる。ただし、燃料１０の種類に応じて、発電用スタック２０の構成を変える必要があり、集熱器１６での集熱効果も異なることとなる。そこで、メタノール水溶液は、発電用スタック２０に直接供給されることで発電でき、集熱器１６での集熱効果も大きいので、コンパクト化および省エネルギー化を図る本実施形態の冷却システム１の燃料１０として好適である。
【００４３】
燃料タンク１１は、燃料電池の燃料１０を蓄えるタンクである。燃料タンク１１は、燃料１０を燃料タンク１１内に入れるための流入口１１ａを有している。また流入口１１ａには弁又は栓が設けられていることとしてもよく、その弁を介して他の燃料タンクなどの燃料供給装置と接続されることとしてもよい。
【００４４】
燃料供給用ポンプ１２は、燃料タンク１１とリザーバタンク１３とを接続する供給用流路１０３に配置されている。そして、燃料供給用ポンプ１２は、燃料タンク１１内の燃料１０をリザーバタンク１３に送り出すポンプである。燃料供給用ポンプ１２の動作は、本冷却システム１の制御手段（図示せず）によって制御される。制御手段は、例えばリザーバタンク１３内の燃料１０の水位が所定値以下となったときに燃料供給用ポンプ１２を駆動させて、燃料１０を燃料タンク１１からリザーバタンク１３へ移動させる。
【００４５】
リザーバタンク１３は、燃料タンク１１から送られてきた燃料１０を一旦蓄えるタンクである。そして、リザーバタンク１３は、本冷却システム１における燃料１０の循環流路（冷却流路１０１を一部とする循環流路と、発電流路１０２を一部とする循環流路）の一部をなすものである。具体的には、リザーバタンク１３は、３つの流入部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃと、１つの流出部１３Ｄとを有している。流入部１３Ａは、燃料タンク１１から燃料供給用ポンプ１２を介して送られてきた燃料１０の流入口をなすものである。流出部１３Ｄは、リザーバタンク１３内の蓄えられた燃料１０の流出口をなすものである。流入部１３Ｂは、本発明の第１流入口をなすものであり、冷却流路１０１の下流側端に接続されていて、放熱器１７から出された燃料１０の流入口をなすものである。流入部１３Ｃは、本発明の第２流入口をなすものであり、発電流路１０２の下流側端に接続されていて、発電用スタック２０から出された燃料１０の流入口をなすものである。
【００４６】
燃料循環用ポンプ１４は、冷却流路１０１および発電流路１０２に燃料１０を循環させるポンプである。そして、燃料循環用ポンプ１４の流入口は、リザーバタンク１３の流出部１３Ｄに接続されている。分岐部１５は、燃料循環用ポンプ１４から出された燃料を２方向に分岐するものである。そして分岐部１５は、流入口１５ａ、第１分岐端１５ｂおよび第２分岐端１５ｃを有している。分岐部１５の流入口１５ａは、燃料循環用ポンプ１４の流出口に接続されている。分岐部１５の第１分岐端１５ｂは、冷却流路１０１の上流側端すなわち第１弁Ｇ１の流入口に接続されている。分岐部１５の第２分岐部１５ｃは、発電流路１０２の上流側端すなわち第２弁Ｇ２の流入口に接続されている。
【００４７】
このような構成により、リザーバタンク１３内の燃料１０は、燃料循環用ポンプ１４により分岐部１５へ送られ、分岐部１５で冷却流路１０１と発電流路１０２に分流され、その冷却流路１０１および発電流路１０２を通ってリザーバタンク１３に戻ってくる。
【００４８】
第１弁Ｇ１は、冷却流路１０１への燃料１０の供給又は停止を行うものである。第２弁Ｇ２は、発電流路１０２への燃料１０の供給又は停止を行うものである。第１弁Ｇ１および第２弁Ｇ２は、開閉動作できるものであればよいが、燃料１０の流量を段階的に又は滑らかに可変制御できるものとしてもよい。また、第１弁Ｇ１および第２弁Ｇ２は、直接的に人手によって開閉又は開度を調節できるものでもよく、機械的および電子的な制御手段によって開閉又は開度を調節されるものでもよい。
【００４９】
集熱器１６は、燃料１０を冷却媒体とする吸熱装置（吸熱用熱交換機）をなすものである。集熱器１６は、被冷却装置３０の近傍に配置され、被冷却装置３０に密着していてもよい。被冷却装置３０は、本冷却システム１によって冷却される装置であり、例えばパーソナルコンピュータ又は携帯電話におけるＣＰＵなどの発熱デバイスが適用される。被冷却装置３０としては、ＣＰＵに限らず、高密度で且つ高速動作の集積回路、表示装置をなすプロジェクタの構成要素が適用でき、車のエンジンなどの機械要素も適用できる。
【００５０】
放熱器１７は、冷却流路１０１を通る燃料１０が持つ熱を放出するものである。すなわち、集熱器１６で加熱された燃料１０は、放熱器１７で冷却される。放熱器１７としては燃料１０の熱を放出するものであればよく、各種のものが適用できる。また、放熱器１７は、発電用スタック１７の近傍に配置されているのが好ましい。
【００５１】
エアブロアー１８は、送風機（ファン）をなすものであり、放熱器１７に空気を供給して強制空冷する。そして、エアブロアー１８によって発生した空気４０の流れにおける放熱器１７の下流側に、発電用スタック２０が配置されていることが好ましい。
【００５２】
発電用スタック２０は、燃料１０を燃料とする燃料電池をなすものである。すなわち、発電用スタック２０は、燃料電池をなすものであれば各種の燃料電池を適用することができる。発電用スタック２０としてダイレクトメタノール形燃料電池（ＤＭＦＣ）を適用した場合は、以下のような構成とすることができる。発電用スタック２０は、電解質の両側を負極と正極とで挟んで接合し、その負極に液体の燃料１０としてのメタノール水溶液を供給する構成を有し、正極に酸化剤ガスとしての空気４０を供給する構成を有するセルが複数個積層されたセルスタックからなる。また、各セルでの電気化学反応によって生成された反応生成物を排出するための流路溝とマニホールドを有するセパレータが、各セル間に挿入されている。
【００５３】
そして、発電用スタック２０の各セルの負極に燃料１０（メタノール水溶液）を供給し、正極に空気４０を供給する。すると、負極ではメタノールと水とが反応して二酸化炭素を生成し、正極では空気４０中の酸素が電解質を通過してきた水素イオンと電子を取り込んで水を生成し、正極と負極間には電気エネルギーが発生する（発電される）。この電気エネルギーは、正極と負極間に電気的に接続された外部回路（図示せず）に出力される。発電用スタック２０で余った燃料１０、すなわち発電に用いられなかった燃料１０は、リザーバタンク１３へ送られる。
【００５４】
これらにより、本実施形態の冷却システム１によれば、燃料電池の燃料１０を冷却媒体として用いて、集熱器１６の近傍に配置された被冷却装置３０を冷却することができる。
そして、冷却システム１は、燃料電池の燃料１０で被冷却装置３０を冷却しながら、同じ燃料１０を用いて発電用スタック２０で発電することができる。したがって、冷却システム１は、冷却媒体をなす燃料１０と燃料電池の燃料１０とを共通化することができ、循環流路の一部をなすリザーバタンク１３および燃料循環用ポンプ１４を冷却手段と発電手段とで共用することができる。また、冷却システム１は、燃料タンク１１および燃料供給用ポンプ１２を冷却手段と発電手段とで共用することができる。そこで、冷却システム１は、発電手段および冷却手段を有しながら、コンパクトな構成となることができ、設置スペースを削減することができる。また、冷却システム１は、上記のように燃料１０、燃料タンク１１リザーバタンク１３および燃料循環用ポンプ１４などを、発電手段と冷却手段とで共用できるので、燃料を輸送するためのエネルギー損などを低減でき、エネルギー効率を向上させることができる。
【００５５】
また、本実施形態の冷却システム１は、エアブロアー１８によって生じる空気４０の流れにおける放熱器１７の下流側に発電用スタック２０を配置しているので、エアブロアー１８を放熱器１７と発電用スタック２０とで共用できるとともに、放熱器１７で加熱された空気４０を発電用スタック２０に供給することができる。したがって、冷却システム１は、放熱器１７から放出される熱で発電用スタック２０を加熱でき、これにより発電用スタック２０での発電効率を向上させることができる。冷発電スタック２０は一般に常温よりも高い温度で安定に発電するので、冷却システム１は発電用スタック２０の発電開始時間を短縮することもできる。発電用スタック２０において発電電力を安定して得るには、直接メタノール形燃料電池の場合、雰囲気温度を３０℃から９０℃にして運転することが好ましい。
【００５６】
また、本実施形態の冷却システム１において、被冷却装置３０を冷却する必要がない場合、第１弁Ｇ１を閉じ第２弁Ｇ２は開いて、燃料循環用ポンプ１４から出力された燃料１０の全てを発電流路１０２に流すこととしてもよい。このようにすると、第１弁Ｇ１および第２弁Ｇ２を開いた場合よりも、発電用スタック２０での発電出力を増大させることができる。また、冷却システム１において、被冷却装置３０を冷却する必要がなく発電電力も特に大きくする必要がない場合は、第１弁Ｇ１を閉じ第２弁Ｇ２は開くとともに、燃料循環用ポンプ１４の駆動電力を低減することができる。これにより、燃料循環用ポンプ１４での消費電力を低減でき、エネルギー効率を向上させることができる。また、冷却システム１において、発電する必要がない場合、第１弁Ｇ１を開き第２弁Ｇ２を閉じることにより、燃料循環用ポンプ１４から出力された燃料１０のほとんど全てを冷却媒体として用いることができ、冷却能力を高めることができる。また、冷却システム１において、発電する必要がなく冷却能力も特に大きくする必要がない場合は、第１弁Ｇ１を開き第２弁Ｇ２を閉じるとともに、燃料循環用ポンプ１４の駆動電力を低減することができる。
【００５７】
また、本実施形態において、発電用スタック２０の電解質として高分子電解質膜を用いることで、その発電用スタック２０は固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）を構成することができる。
【００５８】
（電子機器）
図２は、本発明の実施形態に係る電子機器の外観を示す斜視図である。図３は、図２に示す電子機器の内部構成を示す模式断面図である。本実施形態の電子機器５０は、図１に示す冷却システム１を構成要素としている。図２および図３において図１の構成要素と同一のものには同一符号を付けている。
【００５９】
本電子機器５０は、ノート形パーソナルコンピュータをなすものである。そして、電子器機器５０は、冷却システム１と、本体部５１と、表示部５２と、キーボード部５３と、ディスクドライブ５４とを有している。冷却システム１は、燃料電池ユニットを構成しており、本体部５１に着脱自在に取り付けられている。そこで、本体部５１から冷却システム１を取り外して従来の一般的なノート形パーソナルコンピュータとして使用することもできる。また、冷却システム１が故障した場合などは新たな冷却システム１を本体部５１に取り付けることもできる。
【００６０】
本体部５１は、ノート形パーソナルコンピュータをなす電子機器５０の本体をなすものであり、ディスクドライブ５４およびマザーボード５５を有している。ディスクドライブ５４は、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ又はＤＶＤなどにデータを読み書きするものである。マザーボード５５は、半導体チップからなるＣＰＵ、メモリ、ＢＩＯＳ（Basic Input Output System）、拡張スロットなど、コンピュータシステムを構成するための基本的なデバイス群を１枚の基板に搭載したものである。このマザーボード５５には、冷却システム１の集熱器１６も搭載されている。
【００６１】
本電子機器５０において、被冷却装置３０はノート形パーソナルコンピュータのＣＰＵ３０ａおよびチップセット３０ｂとしている。チップセット３０ｂは、例えばＣＰＵ３０ａとその周辺のチップとのＩ／Ｏを司る各種バスを流れるデータを制御する回路を有している。また、チップセット３０ｂとしては、ＣＰＵ３０ａに関連しかつマザーボード５５に必要な機能を複数のＬＳＩにまとめたものとしてもよい。例えば、チップセット３０ｂには、タイマ、割り込み制御回路、ＤＭＡ（Direct Memory Access）回路、メモリ制御回路、バスインターフェイスなどが含まれることとしてもよい。
【００６２】
そして、集熱器１６の表面にＣＰＵ３０ａおよびチップセット３０ｂを配置している。また、図３に示すように、冷却システム１における集熱器１６および集熱器１６に接続される配管のみを本体部５１内に配置している。また、冷却システム１の発電用スタック２０は、電子機器５０の電源をなすものとしてもよい。
【００６３】
また、本電子機器５０の冷却システム１は、排気口２１、隔壁２２および吸気口２３を有している。空気４０は、吸気口２３から入って放熱器（ラジエータ）１７に行き、その放熱器１７から発電用スタック２０に行く。すると、発電用スタック２０は二酸化炭素（および水）を生成するので、その二酸化炭素（および水）は排気口２１から排気される。隔壁２２は、発電用スタック２０で発生した熱がリザーバタンク１３および本体部５１などに伝わることを回避するための断熱材である。
【００６４】
また、電子機器５０は、発電用スタック２０で発電された電力を蓄積する蓄電池（バッテリー）を有することとしてもよい。そして、被冷却装置３０を含むノート形パーソナルコンピュータの回路の稼働初期（例えば電子機器５０のメインスイッチＯＮからの数分間）においては蓄電池によりその回路へ電力を供給し、その後、発電用スタック２０が安定に発電するようになったら、発電用スタック２０から蓄電池および回路へ電力を供給することとしてもよい。ここで、メインスイッチＯＮと同時に燃料循環用ポンプ１４が蓄電池の電力で駆動され、冷却システム１の冷却機能および発電機能が起動されることとしてもよい。このようにすると、発電用スタック２０が安定に発電するまで、蓄電池の電力で電子機器５０を稼働させることができるとともに、その蓄電池の容量を従来のノート型パーソナルコンピュータのものより大幅に低減することができる。
【００６５】
これらにより、本電子機器５０は、燃料電池を電源として備えているので、高エネルギー効率で駆動でき、排出ガスもクリーンであり環境に良い装置となる。また、本電子機器５０は、燃料電池を電源として備えているので、非常に低騒音であり、コンパクトとしながら充電せずに長期間駆動でき、携帯機器として好適なものとなる。
【００６６】
さらに本電子機器５０は、燃料電池を電源として備え、その燃料電池の燃料１０によりＣＰＵ３０ａおよびチップセット３０ｂなどの発熱要素を冷却することができる。したがって、本電子機器５０は、発電手段および冷却手段を有し、かつコンパクトであってＣＰＵ３０ａおよびチップセット３０ｂなどの高速度化および高集積化を促進でき、高性能で且つ安価なノート型パーソナルコンピュータとなることができる。
【００６７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００６８】
例えば、上記実施形態における電子機器は、パーソナルコンピュータに限定されるものではなく、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、カメラ、時計、プロジェクタ、自動車の電子制御回路など各種の電子機器に適用することができる。また、本発明の冷却システム１は、適用対象が電子機器に限定されるものではなく、自動車のエンジン自体又は発電装置のモータ自体などの各種装置を被冷却装置３０として適用でき、各種の機械装置および電力装置などに適用することができる。
【００６９】
上記実施形態の電子機器５０において、燃料タンク１１内の燃料１０が無くなった場合は、燃料タンク１１の流入口１１ａから燃料を供給することとしてもよい。また、燃料タンク１１がカートリッジ式となっていて冷却システム１に着脱自在に取り付けられていて、燃料タンク１１内の燃料１０が無くなった場合はその燃料タンク１１自体を別の満タンの燃料タンク１１に交換することとしてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態の電子機器５０は、冷却システム１１の発電用スタック２０から出力される電力の電圧を変換するＤＣ−ＤＣコンバータを有することとしてもよい。そしてこのＤＣ−ＤＣコンバータにおける発熱素子を上記被冷却装置３０としてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態の冷却システム１において、集熱器１６および放熱器１７を複数個設けてもよく、そのうちの１つの集熱器１６が冷却する被冷却装置３０として発電用スタック２０を冷却する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係る冷却システムの構成を示す概念図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電子機器の外観を示す斜視図である。
【図３】同上の電子機器の内部構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１…冷却システム
１０…燃料
１１…燃料タンク
１２…燃料供給用ポンプ
１３…リザーバタンク
１４…燃料循環用ポンプ
１５…分岐部
１６…集熱器
１７…放熱器
１８…エアブロアー
２０…発電用スタック
２５…燃料流路
２６…供給用流路
３０…被冷却装置
４０…空気
５０…電子機器
５１…本体部
５２…表示部
５３…キーボード部
５４…ディスクドライブ
１０１…冷却流路
１０２…発電流路
１０３…供給用流路
Ｇ１…第１弁
Ｇ２…第２弁
【図１】
2005317430.tif 000003
【図２】
2005317430.tif 000004
【図３】
2005317430.tif 000005