(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に延設され、外面と、内面と、吸気口と、排気口とを有する流路と、
上記流路内に収容された流体媒体と、
熱を発生させる電子部品に隣接して配設され、外面において該電子部品に熱伝導可能に連結されるとともに、上記流路に熱伝導可能に配設され、該電子部品と該流路との間の温度差を維持する熱伝導部材と、
タービンを有するエネルギ変換器を備える冷却装置。
【請求項２】
上記エネルギ変換器は、蓄電装置に接続されていることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
上記流路は、上記流体媒体の流速を速め、最大化するノズル部を備えることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項４】
上記タービンは、上記流体媒体の流速を速めるノズル部に取付けられていることを特徴とする請求項３記載の冷却装置。
【請求項５】
それぞれ筐体内に平行に延設され、該筐体を貫通し、流体媒体を吸入する吸気口と、該流体媒体を該筐体から排出する排気口とを有する複数の流路と、
それぞれ熱を発生させる電子部品に隣接して配設され、接触熱抵抗を低下させる熱良導性ゲルが塗布された熱良導体を有し、各電子部品を上記流路に熱伝導可能に連結する複数の熱伝導部材と、
上記排気口に着脱可能に取付けられ、上記流路の長さを延長することにより、上記流体媒体の流速を速める伸縮自在流路とを備え、
上記各流路は、水平な形状を有する筐体の一方の側部から他方の側部に平行に延びる曲線状の形状を有している冷却装置。
【請求項６】
それぞれ筐体内に平行に延設され、該筐体を貫通し、流体媒体を吸入する吸気口と、該流体媒体を該筐体から排出する排気口とを有する複数の流路と、
それぞれ熱を発生させる電子部品に隣接して配設され、接触熱抵抗を低下させる熱良導性ゲルが塗布された熱良導体を有し、各電子部品を上記流路に熱伝導可能に連結する複数の熱伝導部材と、
上記排気口に着脱可能に取付けられ、上記流路の長さを延長することにより、上記流体媒体の流速を速める伸縮自在流路とを備え、
上記各流路は、薄型の形状を有する筐体の頂部から底部に平行に延びるノズル型の形状を有する冷却装置。
【請求項７】
それぞれ筐体内に平行に延設され、該筐体を貫通し、流体媒体を吸入する吸気口と、該流体媒体を該筐体から排出する排気口とを有する複数の流路と、
それぞれ熱を発生させる電子部品に隣接して配設され、接触熱抵抗を低下させる熱良導性ゲルが塗布された熱良導体を有し、各電子部品を上記流路に熱伝導可能に連結する複数の熱伝導部材と、
上記排気口に着脱可能に取付けられ、上記流路の長さを延長することにより、上記流体媒体の流速を速める伸縮自在流路とを備え、
上記伸縮自在の流路の排気口に取付けられ、該伸縮自在の流路を上昇する流体媒体の流れによって駆動されて電力を生成するタービンを有するエネルギ変換器を備える冷却装置。
【請求項８】
電子部品から発生した熱を自然対流によって冷却する冷却装置において、
少なくとも１つの共通流路であって、該共通流路に熱を放射し、該共通流路内の温度差を維持する少なくとも１つの電子部品がそれぞれ装着された少なくとも１つの回路基板を収納する少なくとも１つの共通流路と、
上記少なくとも１つの共通流路のそれぞれの上方に隣接して配設されたマニホルドと、
上記マニホルドに着脱可能に装着され、上記少なくとも１つの流路の長さを長くする伸縮自在の流路と、
上記伸縮自在の流路の排気口に取付けられ、電力を生成するタービンを有するエネルギ変換器を備える冷却装置。
【請求項９】
電子部品から発生する熱を冷却する冷却方法において、
ａ．熱を発生する少なくとも１つの電子部品を収納する筐体内に流路を配設するステップと、
ｂ．上記熱を発生する少なくとも１つの電子部品を上記流路に熱的に連結するステップと、
ｃ．上記熱を発生する少なくとも１つの電子部品と上記流路との間の温度差を維持し、該温度差により自然対流を生じさせ、該流路内に熱せられた流体媒体の流れを生成するステップと、
ｄ．上記熱せられた流体媒体を上記流路を介して筐体の外部に排出することにより、対流冷却を行うステップと、
ｅ．上記熱せられた流体媒体の流れによってエネルギ変換器を駆動し、電力を生成するステップとを有する冷却方法。
【請求項１０】
上記流路を上記筐体外部に延長し、上記熱せられた流体媒体の流速を速めるステップを有する請求項９記載の冷却装置。
【請求項１１】
上記筐体内の最も抵抗が低いパスに複数の流路を平行に配列し、熱を発生する少なくとも１つの電子部品から、熱せられた流体媒体を対流させるステップを有する請求項９記載の冷却方法。
【請求項１２】
上記複数の流路の排気口を１つのマニホルドに連結し、上記エネルギ変換器を駆動する熱せられた流体の流れを加速するステップを有する請求項９記載の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱を発生する機器を冷却する冷却装置及び冷却方法に関し、特に、熱を発生する機器を冷却するとともに、この熱を他の形式のエネルギに変換する冷却装置及び冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱力学第２法則によれば、熱は、温度が高い媒体から温度が低い媒体に伝わる。更に、周知のように、熱せられた空気は、膨張し、気圧がより低い領域に移動しようとし、これにより自然対流が発生する。この現象は、一般的に「煙突効果」とも呼ばれる。
【０００３】
固体又は流体の熱力学的「利用可能性」又はエネルギコンテンツは、絶対温度の上昇とともに著しく高まるため、熱源からの電力は、通常、６００℃〜８００℃の範囲に高められた温度において生成される。高温変換の分野では、システムは、通常、巨大であり、各発電ユニットは、メガワット（ＭＷ）単位の電力を生成し、１０ｍ３〜１００ｍ３の容積を占有する。また、太陽光集光により加熱された液体、地熱及び高温変換システムから排出される廃熱を利用する、１００℃〜２００℃の範囲の、より低い温度で動作する設備も開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
市場では、多くの製品が１５０℃以下の範囲の熱を発生している。例えば、コンピュータ用の中央演算処理装置（central processor unit：以下、ＣＰＵという。）を含む集積回路等、電子機器内の閉じられた空間内で密集して動作する電子部品は、熱を発生する。閉じた電子機器内で電子部品が熱により動作不良を引き起こすことを防止するために、この熱を放熱する必要がある。このような閉じた電子機器としては、例えば、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ディスプレイモニタ、コンピュータ周辺機器、テレビジョンセット、プロジェクタ、映写モニタ、携帯型個人情報端末（handheld personal digital assistant：ＰＤＡ）、携帯電話機、ファクシミリ、ビデオテープレコーダ、デジタルバーサタイルディスク（digital versatile disc：ＤＶＤ）プレイヤ、オーディオシステム及びこれらに類似する機器等がある。更に、これらより大型の電子機器、例えば、冷蔵庫、洗濯機、乾燥機及びこれらに類似する機器も、この低い範囲の熱を発生することがある。
【０００５】
閉じた電子機器内の電子部品の熱管理は、この閉じた電子機器を正常に動作させ、及び電子機器の寿命を長くするために必要である。例えば、パーソナルコンピュータにおいて動作する一般的なＣＰＵは、最大７０℃までは、熱による動作不良を生じないが、この一般的なＣＰＵが発生する熱は、通常、１００℃に達し、この熱のために、動作不良が生じることがある。
【０００６】
そこで、本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、自然対流を利用して例えば電子部品等の熱源を効果的に冷却する冷却装置及び冷却方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電子部品の自然対流冷却を促進する「煙突効果」を利用した冷却システム、冷却方法及び冷却装置を提供する。
【０００８】
すなわち、本発明は、電子部品から発生した熱を電子機器の外部に放出する冷却システム、冷却方法及び冷却装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、比較的低温の廃熱を他の有用な形式のエネルギに変換する冷却システム、冷却方法及び冷却装置を提供する。本発明は、特に、比較的低い温度から電力を生成する場合に有効である。
【００１０】
一具体例においては、本発明により、比較的低温の熱エネルギが流路内の流体媒体に伝導され、この流体媒体の自然対流を利用して、例えば電力等の他の有用なエネルギを生成する。ここで使用する「流体媒体」という用語は、特に指定する場合を除き、気体又は流体等の流動可能なあらゆる媒体を含むものとする。
【００１１】
一具体例においては、本発明は、熱を仕事エネルギに変換する冷却方法及び冷却装置を提供する。電子部品から発生した熱は、筐体内に設けられた流路を介して冷却される。
【００１２】
一具体例においては、流路は、吸気口と、排気口と、この流路内で流体媒体の流速を速めるノズル部とを備えていてもよい。
【００１３】
一具体例においては、電子機器内に並列に配列されるよう設計された複数の流路を設ける。
【００１４】
一具体例においては、本発明に係る冷却装置は、熱を発生させる電子部品に隣接して配設された熱伝導部材を備える。各熱伝導部材は、各電子部品を流路の側壁に熱伝導可能に連結し、電子部品と流路との間の温度差を維持する。この温度差により、流路を介して排気口から排出される流体媒体の流れが生成される。
【００１５】
一具体例においては、複数の流路からの熱せられた流体媒体の流れを制御するために、マニホルドを設け、このマニホルドは、複数の流路の各排気口を熱的に連結し、各排気口から排出される流体媒体を合流させ、筐体の外部に排出する。
【００１６】
更に、一具体例においては、冷却装置は、流体媒体の流れによって駆動されて電力を生成するエネルギ変換器を備える。エネルギ変換器は、流路の排気口に装着されたタービンを備える。これに代えて、タービンは、流路内のいかなる部分に装着してもよく、例えば上述のように、流路内のノズル部に装着してもよい。エネルギ変換器は、タービンにより生成された電力を外部負荷に供給するための蓄電装置に接続される。
【００１７】
一具体例においては、筐体外への流体媒体の流れを速めるために、流路に着脱自在に装着される伸縮自在の流路を設ける。この伸縮自在の流路は、手動により延出するものであってもよく、或は適切な自動駆動手段を設けてもよい。
【００１８】
更に、本発明は、このような冷却装置を用いた冷却方法を提供する。
【００１９】
すなわち、本発明に係る冷却方法は、電子部品から流路に熱を伝導するステップと、流路内に収容された流体媒体に熱を伝導するステップと、熱の伝導により流体媒体に自然対流を発生させるステップと、流体媒体の対流により生成されるエネルギを他の形式のエネルギに変換するステップとを有する。
【００２０】
一具体例においては、他の形式のエネルギは、電気エネルギである。
【００２１】
一具体例においては、流体媒体の対流により生成されるエネルギを他の形式のエネルギに変換するステップは、流体媒体の流れを利用して、エネルギ変換器に接続されたタービンを駆動するステップを含む。
【００２２】
本発明は、多くの利点を有する。この利点は、電子部品の冷却を促進し、電子部品から発生した熱から電力を生成することに関連している。
【００２３】
すなわち、本発明により、熱を発生する電子部品から熱を奪い、この熱を流体媒体に伝導することにより、自然対流を発生させることができる。
【００２４】
更に、本発明により、自然対流を利用して電力を生成し、この電力を蓄電装置に供給することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る冷却装置及び冷却方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
上述のような本発明は、電子部品等の熱源から、変換されていない又は残りの熱を効率的に冷却する冷却装置及び冷却方法を提供する。更に、本発明は、熱源からの熱を例えば仕事エネルギ等の他の形式のエネルギに変換する冷却装置及び冷却方法を提供する。
【００２７】
また、本発明では、例えば７５℃〜１５０℃の温度範囲にある廃熱を他の有用なエネルギに変換する。上述し、及び後に詳細に説明するように、本発明の原理に基づくエネルギ変換器は、体積が数ｃｍ３程度の小型な装置であり、廃熱から約１Ｗ〜１０Ｗの電力を生成する。本発明に基づいて廃熱から生成された電力は、例えば、ファンや小型冷却器（miniature refrigerator）等の冷却を目的とする他の装置の動作電力、バッテリ寿命の延長、消耗したバッテリの充電、家庭用又は業務用の配電網における消費電力の低減等のために利用される。
【００２８】
図１は、本発明の原理に基づいて熱エネルギ又は廃熱を仕事エネルギに変換する冷却装置２０又は冷却構成体の断面を示している。図１に示すように、冷却装置２０は、電子機器２２の電子部品２４に熱伝導可能に連結されている。
【００２９】
電子部品２４は、電子機器２２の一部を形成する複数の電子部品２４のうちの１つであってもよい。電子部品２４は、動作時又は電力供給時に発熱するいかなる部品であってもよい。電子部品２４は、熱による動作不良を生じるまでに最大１５０℃の熱を発生する熱源であってもよい。図１に示すように、電子機器２２は、例えば回路基板２６を備え、回路基板２６は、電子部品２４に電気的に接続され、この電子部品２４を機械的に支持している。電子機器２２は、ハウジング又は筐体２８を備え、筐体２８は、回路基板２６及び電子部品２４を実質的に収容している。電子部品２４から発生する熱は、適切で信頼できる動作を保証するために、筐体２８の外部に放出する必要がある。本発明は、電子部品２４から発生した熱が電子機器２２の外部に放出されず、筐体２８内に籠もってしまうことを防ぐ。
【００３０】
図１に示すように、冷却装置２０は、流路（channel）３０を備え、流路３０は、熱を受け取る外面３２と熱を放出する内面３４とを備える。更に、冷却装置２０は、流路３０を実質的に満たし、熱対流性を有する流体媒体３６を備える。流体媒体３６は、流路３０に対する腐食作用を有さない媒体であることが望ましい。なお、流体媒体３６は、通常の空気である気体であってもよい。この流路３０は、熱エネルギを伝導する効果がある部分３８を有する。部分３８は、流路３０の外面３２と電子部品２４とが接触する流路３０の一部分又は複数の部分を占める領域であってもよい。したがって、部分３８は、流路３０の片側のみに設けてもよく、図１に示すように、流路３０の両側に設けてもよい。
【００３１】
部分３８は、基本的に、ヒートシンクとして機能する。図１に示す具体例では、様々な電子部品２４が部分３８に熱伝導可能に接触し、これにより電子部品２４から部分３８に熱が伝導される。なお、電子部品２４と部分３８との間に、熱伝導性接着剤等、熱伝導性を有する媒介物が存在していてもよい。或は、このような媒介物を用いず、電子部品２４と部分３８とを単純に接触させるだけでもよい。電子部品２４は、当業者に周知の手法により回路基板２６に装着されている。流路３０は、１以上の電子部品２４から発生した熱を冷却する。
【００３２】
図１に示すように、流路３０は、吸気口４０及び排気口４２を備える。吸気口４０は、筐体２８内に収容されている、又は筐体２８外部の流体媒体３６を流路３０に吸入し、排気口４２は、流体媒体３６を筐体２８の外部に排出する。冷却装置２０は、通常、外面３２を介して、電子部品２４から発生した熱を受け取る。外面３２が熱を受け取ると、外面３２の温度は、例えば１５０℃程度の第１の温度に上昇する。一方、流路３０の内面３４は、室温に近い第２の温度を有する。周知のように、外面３２から内面３４に熱が伝導すると、流体媒体３６に温度勾配が生じ、これにより、流体媒体３６が流路３０内を移動する。流路３０は、基本的に、小さな煙突として機能し、すなわち、熱せられた流体媒体３６は、流路３０内を上昇し、流路３０の排気口４２から排出される。図１に示す具体例では、冷却装置２０は、流路３０を包囲する断熱層４４を備え、これにより流路３０の熱損失を小さくして効率を高めている。
【００３３】
上述のように、電子部品２４と流路３０とを熱伝導可能な接着剤により接着してもよい。更に冷却効率を高めるために、図２に示すように、熱伝導部材４６を使用してもよい。図２に示す具体例では、熱伝導部材４６は、各電子部品２４に隣接して配設されている。熱伝導部材４６は、熱良導体４８を備え、熱良導体４８は、電子部品２４に熱伝導可能に接触するテーパ状の断面を有している。更に、熱良導体４８は、図２に示すように、部分３８において外面３２に取付けられている。熱良導体４８は、電子部品２４と外面３２との間の温度差を維持し、熱は、電子部品２４から外面３２を介して内面３４に伝導され、これにより流体媒体３６が熱せられる。
【００３４】
熱抵抗を下げるために、熱良導体４８としては、熱伝導性が高い材料を用いる。なお、熱伝導性が高い材料としては、以下に限定されるものではないが、例えば、銅やアルミ等がある。また、図２に示す具体例では、電子部品２４、熱良導体４８及び外面３２間の接触抵抗を低減するために、熱良導体４８の周囲には、以下に限定されるものではないが、シリコンをベースとするアルミ粉末コンパウンド（silicone based aluminum powder compound）等の界面接合材料又は熱良導性ゲル５０が塗布されている。
【００３５】
これにより、電子部品２４と流路３０との間の熱抵抗は、電子部品２４からの他のいかなる伝熱パスの熱抵抗よりも小さくなる。流路３０を断熱するために、流路３０は、ポリスチレン及びアクリル−ブタジエン−スチレン等の熱伝導性が低い材料を用いて設計されている。更に、断熱効果をより高めるために、図２に示す具体例では、外面３２は、例えば放射率が低い（０．０１以下）薄膜金属層である断熱層４４により被覆されている。通常の環境では、電子部品２４は、第１の端部側で回路基板２６にはんだ付けされており、第２の端部側で熱良導体４８に接触している。したがって、熱伝導を外面３２に集中させるために、電子部品２４と流路３０との間の熱抵抗は、電子部品２４から回路基板２６又は筐体２８等への他のいかなる伝熱パスの熱抵抗よりも小さくされている。
【００３６】
冷却装置２０は、様々な電子機器に適用されるため、流路３０も様々な電子機器に応じて設計される。流路３０は、筐体２８を貫通し、電子機器２２の内部の部品構成に応じて、可能な限り真っ直ぐに形成され、これにより抵抗が最も小さいパスが形成されている。流路３０の最も効率的な形状は、真っ直ぐな形状であるが、電子機器２２の構成に応じて、流路３０は、屈曲し又は湾曲した形状を有していてもよい。
【００３７】
例えば、図３は、以下に限定されるものではないが、例えばデスクトップコンピュータやノート型コンピュータ等の垂直な構成を有する機器に適用される流路３０を示している。ここでは、流路３０は、直立型の形状（upright form）５２を有している。
【００３８】
図４は、以下に限定されるものではないが、例えばビデオテープレコーダ等の水平な構成を有する機器に適用される流路３０を示している。ここでは、流路３０は、曲線状の形状５４を有している。
【００３９】
図５は、以下に限定されるものではないが、例えば携帯電話機等の薄い構成を有する機器に適用される流路３０を示している。ここでは、流路３０は、ノズル形状（nozzle form）５６を有している。
【００４０】
図６は、本発明の一具体例である、電子部品２４から発生した熱を冷却する冷却装置２０の断面図である。この具体例では、熱良導体４８を用いず、流路３０は、電子部品２４を取り囲むようにして電子部品２４に接触している。すなわち、図６に示すように、電子部品２４の側面及び頂部は、物理的に流路３０の内側に配設され、流路３０の内面３４に接触している。この具体例では、少なくとも１つの電子部品２４が流路３０内部に設けられている。このような構成により、電子部品２４から発生した熱は、流路３０に直接放出され、これにより流体媒体３６の自然対流が生じる。
【００４１】
電子部品２４のレイアウトは、筐体２８の構成及び寸法をはじめとする様々な条件により決定されるため、全ての電子部品２４を熱的に連結するために、追加的な流路３０が必要となることもある。例えば、図７に示す変形例では、３つの流路３０が並列に配設されている。電子部品２４のレイアウトは、電気的な接続や筐体２８の空間的制約に応じて決定されるため、１つの筐体２８内に複数の流路３０を設ける必要がある場合もある。このような構成では、各流路３０は、それぞれ独立して、又は平行に設けることができる。この具体例では、流路３０は、例えばコンピュータの外筐である筐体２８内に設けられ、各流路３０の排気口４２側の端部は、共通の流路終端又はマニホルド５８としてまとめられている。すなわち、マニホルド５８は、複数の流路３０の各排気口４２に熱的に連結され、流路３０において熱せられた空気流を合流させ、筐体２８の外部に熱を排出する。
【００４２】
図８は、本発明の他の具体例の斜視図である。図８に示すように、この具体例では、電子部品２４は、共通の流路６０に熱伝導可能に連結されている。共通の流路６０の端部にはマニホルド５８が設けられ、このマニホルド５８を介して筐体２８から熱せられた空気が排気される。
【００４３】
なお、これに代えて、マニホルド５８を設けず、共通の流路６０から筐体２８の外部に直接排気を行ってもよい。また、共通の流路６０は、電子部品２４を収納し、回路基板２６も共通の流路６０の内部に納めるようにしてもよい。
【００４４】
流路３０には、流体媒体３６から電力を生成するために、例えば発電機であるエネルギ変換器６２を取付けてもよい。エネルギ変換器６２は、図８に示す具体例のように、例えばマニホルド５８に取付けられる。図９及び図１０に示すように、エネルギ変換器６２は、流路３０の断面に適合し、排気口４２に装着されたタービン６４を使用してもよい。また、エネルギ変換器６２は、ノズル形状の流路３０内において流体媒体３６の流速が最も速くなる位置に配設してもよい。熱せられた空気の流速は極めて遅いため、タービン６４は、流体抵抗とエネルギ利得とのバランスを考慮して最適化される。タービン６４は、エネルギ変換器６２に直接接続され、これにより、周知の手法によって、運動エネルギが適切な負荷を有する回路を流れる電流に変換される。
【００４５】
図９及び図１０に示すように、タービン６４は、筐体２８の構成に応じて、異なる形状を有していてもよい。例えば、図９に示すように、タービン６４は、円形タービン（round turbine）６６を有していてもよい。排気口４２が狭い場合は、円形タービン６６が用いられる。一方、排気口４２が細長い場合、図１０に示すように、円柱形タービン（column turbine）６８を用いてもよい。
【００４６】
電子機器２２は、電荷を保存する蓄電器（condenser）やバッテリ等の蓄電装置７０を備えていてもよい。冷却装置２０は、電力の形式で仕事エネルギ（Ｗ）を蓄電装置７０に伝達してもよい。蓄電装置７０は、負荷装置（図示せず）に接続され、負荷装置に電力を供給する。負荷装置は、例えば、蓄電装置７０からの電力を利用して電子機器２２を冷却するボックスファン（box fan）又は他の冷却装置であってもよい。
【００４７】
蓄電装置７０の内部回路を図１１に示す。蓄電装置７０は、エネルギ変換器６２の正電極（図示せず）に接続される正入力端子７２と、エネルギ変換器６２の負電極（図示せず）に接続される負入力端子７１とを備える。蓄電装置７０は、エネルギ変換器６２から電圧を受け取り、保存する。蓄電装置７０は、負荷装置に接続され、負荷装置に電力を供給する第１及び第２の出力端子７６、７８を備える。
【００４８】
更に、蓄電装置７０は、標準的な全波整流器８０と、全波整流器８０に電気的に接続されたコンデンサ８２とを備えていてもよい。全波整流器８０は、エネルギ変換器６２から供給された非同期電流（asynchronous current）を直流電圧に変換し、この直流電圧はコンデンサ８２に蓄電される。蓄電装置７０は、更に、蓄電装置７０の第１及び第２の出力端子７６、７８間に接続され、負荷装置に供給される電流を制御する抵抗器８４を備えていてもよい。なお、蓄電装置７０は、交流電流を受け取り、交流電流を直流電流に変換し、直流電流から取り出された電圧を保存する周知のいかなる構造を有していてもよい。このように、エネルギ変換器６２は、流体媒体３６の運動エネルギを、蓄電装置７０に保存できる他のエネルギ、好ましくは電気エネルギに変換する。
【００４９】
流路３０の寸法は、筐体の寸法により制限されるため、上述したような構成では、熱伝導に関する必要な性能が実現できない場合もある。このような場合、熱せられた流体媒体３６の更なるフローが必要となる。図１２〜図１６に示す変形例では、流路３０を筐体２８の外部に延出させ、これにより電子部品２４からの熱伝導効率を高めている。図１２〜１６に示す具体例では、筐体２８の外部に延出する伸縮自在の流路８６を使用しており、この流路８６は、外部から断熱されていてもよい。
【００５０】
すなわち、これらの具体例では、熱流を促進するために、伸縮自在の流路８６を設けている。この伸縮自在の流路８６は、伸縮自在の流路８６を適切な伸張位置で停止させる図示しないストッパを備えていてもよい。伸縮自在の流路８６は、図示しないハンドルを操作することにより、機械的に駆動できるものであってもよい。ハンドルは、手動操作を容易にするために設けられ、このハンドルを押し上げたり引き下げたりすることにより、伸縮自在の流路８６を伸張させたり収縮させたりすることができる。
【００５１】
更に、伸縮自在の流路８６は、伸縮自在の流路８６を自動的に伸張させる機構により駆動してもよい。一具体例においては、伸縮自在の流路８６を自動的に伸張させる機構は、モータを備える。なお、伸縮自在の流路８６を自動的に伸張させる機構としては、以下に限定されるものではないが、圧電アクチュエータ、形状記憶アクチュエータ、サーモスタットを含む周知のいかなる機構を用いてもよい。すなわち、伸縮自在の流路８６を自動的に伸張させる機構には、ここに挙げた機構のみではなく、これらの機構に等価な構造、等価な動作又は等価な材料が含まれる。この機構は、図示しない温度感知器により制御され、温度感知器が適切な閾値以上の温度を感知した場合、伸縮自在の流路８６を伸張させ、温度感知器が適切な閾値より低い温度を感知した場合、伸縮自在の流路８６を収縮させる。このように、収縮自在の流路８６は、電子部品２４の温度に基づいて自動的に制御される。
【００５２】
図１２は、コンピュータモニタ等のモニタ装置に設けられた伸縮自在の流路８６の伸張された状態を示している。図１３は、携帯電話機又はラップトップ型コンピュータに設けられた伸縮自在の流路８６の伸張されていない状態を示し、図１４は、この伸縮自在の流路８６の伸張された状態を示している。図１５は、伸縮自在の流路８６の断面を示している。図１６は、ビデオテープレコーダに設けられた伸縮自在の流路８６を示している。更に、図１６では、伸縮自在の流路８６に取付けられた円柱形タービン６８を用いたエネルギ変換器６２も示している。
【００５３】
図１７は、電子部品２４から発生した熱を外部の空気に放熱し、及びこの廃熱から電力を生成する手順を示すフローチャートである。
【００５４】
先ず、少なくと１つの電子部品が収納された筐体内に流路を配設する（ステップ１）。そして、少なくとも１つの電子部品を流路に熱伝導可能に連結する（ステップ２）。電子部品が駆動され熱を帯びると、流体媒体が流れ、この流体媒体の流れにより、電子部品と流路との間の温度差を維持する（ステップ３）。そして、流路内で流体媒体を流通させることにより筐体における対流冷却を行う（ステップ４）。この流体媒体の流れを利用して、エネルギ変換器で電力を生成する（ステップ５）。また、伸縮自在に形成された流路を筐体外部に延長することにより、熱伝導効率を高める（ステップ６）。また、流路をマニホルドで結合し、流体媒体の流速を速めるようにしてもよい（ステップ７）。
【００５５】
以上のような本発明によれば、例えばファン等を駆動するための更なる電力を必要とすることなく、電子部品２４を冷却することができる。熱は、電子部品２４から流路３０の内面３４に伝導される。流路３０の内面３４において、熱は流体媒体３６（例えば空気）に伝導され、熱せられた流体媒体３６は、膨張し、流路３０内に気圧差が生じ、密度が下がった流体媒体３６が流路３０内を上昇することによる自然対流が発生する。
【００５６】
また、流路３０の一部を空力的に狭い形状に設計し、これにより、筐体２８内部の流路３０における流体媒体３６の流れを集中させてもよい。この集中された流体媒体３６の流れにより発電機等のエネルギ変換器６２を駆動してもよい。
【００５７】
これにより、流体抵抗は若干大きくなるが、流体媒体３６の局所的な流速が速くなり、タービン６４により生成される電力が大きくなる。エネルギ変換器６２は、タービン６４から取り出された電力を外部負荷に供給する電気回路に接続されている。
【００５８】
更に、タービン６４に接続されたエネルギ変換器６２は、タービン６４のタービンブレードの始動に用いてもよい。
【００５９】
以上、本発明の様々な具体例を用いて、本発明を詳細に説明し、本発明を実現する最良の形態を開示したが、当業者は、上述した詳細な具体例の構造及び構成を様々に変形及び変更することが可能であり、このような変形及び変更は、本発明の範囲内にある。
【００６０】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る冷却装置は、筐体内に延設され、外面と、内面と、吸気口と、排気口とを有する流路と、流路内に収容された流体媒体と、熱を発生させる電子部品に隣接して配設され、外面において電子部品に熱伝導可能に連結され、及び流路に熱伝導可能に配設され、電子部品と流路との間の温度差を維持する熱伝導部材とを備える。これにより、自然対流を利用して例えば電子部品等の熱源を効果的に冷却することができる。
【００６１】
また、本発明に係る冷却方法は、熱を発生する少なくとも１つの電子部品を収納する筐体内に流路を配設するステップと、熱を発生する少なくとも１つの電子部品を上記流路に熱的に連結するステップと、熱を発生する少なくとも１つの電子部品と流路との間の温度差を維持し、温度差により自然対流を生じさせ、流路内に熱せられた流体媒体の流れを生成するステップと、熱せられた流体媒体を流路を介して筐体の外部に排出することにより、対流冷却を行うステップと、熱せられた流体媒体の流れによってエネルギ変換器を駆動し、電力を生成するステップとを有する。これにより、自然対流を利用して例えば電子部品等の熱源を効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した冷却装置の第１の具体例の断面図である。
【図２】本発明を適用した冷却装置の第２の具体例の断面図である。
【図３】本発明を適用した流路の一具体例の断面図である。
【図４】本発明を適用した流路の他の具体例の断面図である。
【図５】本発明を適用した流路の他の具体例の断面図である。
【図６】本発明を適用した冷却装置の第３の具体例の断面図である。
【図７】本発明を適用した冷却装置の第４の斜視図の斜視図である。
【図８】本発明を適用した冷却装置の第５の具体例の斜視図である。
【図９】タービンの第１の具体例の斜視図である。
【図１０】タービンの第２の具体例の斜視図である。
【図１１】本発明に基づく蓄電装置の回路図である。
【図１２】本発明を適用した陰極線管の斜視図である。
【図１３】本発明を適用した携帯電話機又はラップトップコンピュータの斜視図である。
【図１４】図１３に示す機器の第２の状態を示す斜視図である。
【図１５】図１２に示す陰極線管に用いられる流路の断面図である。
【図１６】本発明を適用したビデオテープレコーダの斜視図である
【図１７】本発明に基づいて熱を冷却し、及び熱から他のエネルギを生成する手法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
２０  冷却装置、２２  電子機器、２４  電子部品、２６  回路基板、２８  筐体、３０  流路、３２  外面、３４  内面、３６  流体媒体、４０  吸気口、４２  排気口、４４  断熱層
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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