JP2003309387A - Heat radiation device - Google Patents

Heat radiation device

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JP2003309387A
JP2003309387A JP2002114420A JP2002114420A JP2003309387A JP 2003309387 A JP2003309387 A JP 2003309387A JP 2002114420 A JP2002114420 A JP 2002114420A JP 2002114420 A JP2002114420 A JP 2002114420A JP 2003309387 A JP2003309387 A JP 2003309387A
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JP
Japan
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heat
water
fuel cell
radiator
cell unit
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Application number
JP2002114420A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Okada
充弘 岡田
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Hitachi Kokusai Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat radiation device which is small in size, light in weight, and whose radiation quantity is large. <P>SOLUTION: Water which is generated at the reaction of hydrogen and oxygen at a fuel cell unit 5 is led from a drain pipe 6 and a conduit pipe 8 to a water-holding member 13 of a radiation 7, which is constituted at the upper part of a heating part 4. When the radiator 7 is heated by the heat from the heating part 4, the water soaked into the water-holding member 13 evaporates. At this evaporation time, a large amount of heat of vaporization is deprived of the radiator 7 to radiate the heating part 4. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池を電源に
用いた機器における発熱部品を冷却する放熱装置に関す
る。 【0002】 【従来の技術】一般的な電子機器等においては、電気を
消費する部分で熱が発生する。例えばCPUに代表され
るLSIやハードディスクなどは、特に発熱量が大き
く、発生した高熱による部品の破損や信頼性の低下を招
いている。そこで従来の電子機器においては、発熱部に
放熱器を付けたり、FANによる送風によって放熱を行
なっていた。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おける電子機器の放熱装置は、何れの場合も熱を空気の
対流により運ぶものであるため、放熱できる熱量に限界
があった。またFANを用いた放熱装置では騒音を発生
し、回転部分があるため機械的な故障の発生や寿命低下
の要因となっている。放熱器を用いた放熱装置では放熱
効果を高めるために表面積を大きくしなければならず、
大型化して重量が増大してしまう。ところで、近年、燃
料電池は小型化され、近い将来には携帯機器にも搭載さ
れようとしている。ここで問題となるのは、燃料電池は
その原理により、電気を発生させる場合に水を合成し排
出するため、この水をどう処理するである。設置されて
いる機器に燃料電池を付属させる場合、排水または溜め
ておくためのタンクを準備すればよいが、携帯機器では
排水によって周囲が濡れたり、携帯機器の電子回路に水
が入って故障を引き起こす恐れがあると共に、排水タン
クを付設することは携帯機器の小型軽量化に反するため
あまりよい方法とは思えない。 【0004】本発明の目的は、小型軽量で放熱量の大き
い放熱装置を提供することにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、電解質を介して酸素と水素を反応させて直
流電源を得ると共に水を発生させる燃料電池ユニット
と、この燃料電池ユニットから供給した電力によって作
動する機器とを有し、この機器の発熱部品から発生する
熱を放熱する放熱装置において、上記発熱部品に放熱器
を設け、この放熱器に上記燃料電池ユニットの作動時に
発生した水を供給する供給手段を設けたことを特徴とす
る。 【0006】本発明による放熱装置は、機器に電力を供
給する燃料電池ユニットから発生する水を発熱部品に取
り付けた放熱器に供給して、発熱部品の放熱に利用して
いるため、電源である燃料電池ユニットの特徴を生かし
て発生した水による発熱部品の冷却を行なうことがで
き、小型軽量で放熱効果の大きな放熱装置とすることが
できる。 【0007】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施の形態に
よる放熱装置を採用した携帯機器を示す斜視図である。
携帯機器、例えばノートパソコン1は、その本体収納部
2内に主回路基板3やCPU等の発熱部品4を収納して
周知の如く構成されている。この発熱部品4に近接した
本体収納部2内には燃料電池ユニット5が配置され、こ
の燃料電池ユニット5は本体収納部2内に一体的に取り
付けても良いが、ここでは本体収納部2内の図示の矢印
方向に着脱可能に構成している。燃料電池ユニット5に
は着脱方向に延びた排水パイプ6が取り付けられ、発熱
部品4の上部に構成した放熱器7の導水パイプ8に収納
状態での燃料電池ユニット5における排水パイプ6が取
り外し可能に接続されている。詳細を後述するようにこ
の排水パイプ6および導水プ8によって、燃料電池ユニ
ット5で発生した水を放熱器7へ供給する供給手段を構
成している。 【0008】図2は、上述した燃料電池ユニット5の取
り出し状態を示す斜視図である。燃料電池ユニット5
は、基本的には燃料電池9と燃料タンク10とから構成
され、燃料電池9には空気取り入れ口および排気ロ11
と、電力を出力する電力出力用電極12と、発生した水
を放熱器7へ供給する排水パイプ6とを備えている。 【0009】この燃料電池ユニット5は、正極側に酸素
や空気を供給し、負極側に水素を一般的にはLPガスや
天然ガス、メタノール、灯油などの炭化水素化合物を触
媒を敷き詰めためた容器に通し、そこで水素だけを分離
して供給し、両者を反応させて水ができる過程によって
電流を発生させるものである。この燃料電池ユニット5
によって発生した電力は、電力出力用電極12に接続さ
れたノートパソコン1の電源として利用される。この燃
料電池ユニット5としては、固体酸化物燃料電池など種
々の燃料電池が知られているが、ここでは反応時に水を
出すものであればどの燃料電池であっても使用できる。 【0010】この種の燃料電池において、水素と酸素の
反応時に発生した水は供給手段によって発熱部品4の上
部に構成した放熱器7へと導かれるようにしている。つ
まり、燃料電池ユニット5で発生した水は、排水パイプ
6に接続した導水パイプ8に導かれ、この導水パイプ8
から発熱部品4の上部に構成した放熱器7へと供給する
ようにしている。この放熱器7は、図3に示すようにア
ルミニウム板等の熱伝導のよい金属板等で作られ、その
片面に不織布等の水を吸収すると共に保持する保水部材
13を張り付けて構成している。燃料電池ユニット5か
ら導水パイプ8を介して導かれた水は、この保水部材1
3に吸収されるため水滴になってたれることはない。 【0011】保水部材13を貼り付けた放熱器7の反対
側の面には、発熱部品4があるため、発熱部品4からの
熱は放熱器7によって放出される。このとき、放熱器7
は発熱品4からの熱によって加熱され、保水部材13に
しみ込んでいる水を蒸発させ、この蒸発時に放熱器7か
ら大きな熱を奪う。ちなみに水は1mIを蒸発するのに
約538Kcalもの気化熱を要するため、この熱量分
に対応する放熱が可能となる。従って、放熱器7を介し
て簡単な構成で効率的に発熱部品4からの熱を空中に発
散させたり、発熱部品4を冷却することができる。 【0012】しかも、ノートパソコン1の電源を入れて
いる間、燃料電池ユニット5から電力が供給されている
ため、燃料電池ユニット5は水を発生させる。この水の
量は電力の消費量に比例するため、消費電力が大きくな
って大きい発熱量が必要な場合には供給される水の量が
多くなり、大きな放熱効果を得られる。一方、ノートパ
ソコン1が停止している場合は、電気を消費していない
ため水を発生しないが、ノ一トパソコン1の待機電力に
より多少量の水が発生したとしても、外気温による蒸発
が起こるので、水が溜まってしずくとなって周辺部を濡
らしてしまうことはない。従って、望ましい実施の形態
では、ノートパソコン1が停止している場合に、発生し
た水を保水部材13に供給しないように止める機構を設
ける必要がなく、簡潔な構造となる。 【0013】この説明から分かるように、ノートパソコ
ン1のような携帯機器に、燃料電池ユニット5を搭載
し、この燃料電池ユニット5から発生する水を発熱部品
4の冷却のために利用しているため、電源である燃料電
池ユニット5の特徴を生かして発生した水による発熱部
品4の冷却を効率的に行なうことができる。 【0014】尚、上述した実施の形態では、放熱器7の
表面に不織布等の保水部材13を貼りけているが、放熱
器7を構成する金属板の表面を低張力、つまり表面張力
が発生しないような加工を施すならば、放熱器7の金属
板そのものに直接水を供給するようにすることも可能で
ある。例えば、放熱器フの金属板の表面に細い溝を切っ
て表面張力で水を保つことも有効な手段の一つである。
また上述した実施の形態では携帯機器に燃料電池ユニッ
ト5を搭載したが、従来、例えばヒートパイプや、導熱
性のもので機器の内部から外壁へ熱を運んで放熱する機
構を持った機器に対しても適用することができ、燃料電
池ユニット5とそこで発生する水を利用した放熱装置と
を設けることにより、小型で効率的な放熱効果を期待す
ることができる。 【0015】 【発明の効果】以上説明したように本発明による放熱装
置は、燃料電池ユニットにおける副産物としての水を積
極的に利用して発熱部品の放熱を行なうことができ、し
かも小型軽量で放熱効率のよい放熱を行なうことができ
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat radiating device for cooling a heat-generating component in a device using a fuel cell as a power supply. 2. Description of the Related Art In general electronic equipment and the like, heat is generated at a portion where electricity is consumed. For example, an LSI or a hard disk represented by a CPU, for example, generates a large amount of heat, causing damage to components and a decrease in reliability due to the generated high heat. Therefore, in a conventional electronic device, a heat radiator is attached to a heat generating portion or heat is radiated by blowing air by a fan. [0003] However, in any case, the heat radiating device of the conventional electronic device carries the heat by the convection of air, so that the amount of heat that can be radiated is limited. In addition, the heat dissipating device using the FAN generates noise and has a rotating portion, which causes mechanical failure and shortens the service life. In a radiator using a radiator, the surface area must be increased in order to enhance the radiation effect.
The size increases and the weight increases. By the way, in recent years, fuel cells have been miniaturized, and are going to be mounted on portable devices in the near future. The problem here is how the fuel cell processes water in accordance with its principle in order to synthesize and discharge water when generating electricity. When attaching a fuel cell to the installed equipment, it is sufficient to prepare a tank for draining or storing.However, in portable equipment, the surroundings get wet due to drainage, or water enters the electronic circuit of the mobile equipment, causing damage. Attaching a drainage tank may not be a very good method because it may cause it, and it is against the size and weight reduction of portable devices. An object of the present invention is to provide a heat radiating device which is small and lightweight and has a large heat radiation amount. [0005] In order to achieve the above object, the present invention provides a fuel cell unit which obtains a DC power supply and generates water by reacting oxygen and hydrogen via an electrolyte, A device that operates by electric power supplied from the battery unit, wherein a heat radiator is provided for the heat generating component, and the operation of the fuel cell unit is performed on the heat radiator. It is characterized by providing a supply means for supplying water generated at the time. The heat radiating device according to the present invention is a power source because water generated from the fuel cell unit that supplies power to the equipment is supplied to the radiator attached to the heat generating component and used for heat radiation of the heat generating component. The heat-generating component can be cooled by water generated by utilizing the characteristics of the fuel cell unit, and a small and light-weight heat radiation device having a large heat radiation effect can be obtained. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a portable device employing a heat dissipation device according to an embodiment of the present invention.
A portable device, for example, a notebook personal computer 1, has a main circuit board 3 and a heat-generating component 4 such as a CPU housed in a main body housing portion 2, and is configured in a known manner. A fuel cell unit 5 is disposed in the main body storage portion 2 adjacent to the heat generating component 4, and the fuel cell unit 5 may be integrally mounted in the main body storage portion 2. Is detachable in the direction of the arrow shown in FIG. The fuel cell unit 5 is provided with a drain pipe 6 extending in the attachment / detachment direction, and the drain pipe 6 of the fuel cell unit 5 in a state of being housed in a water guide pipe 8 of a radiator 7 formed above the heat-generating component 4 is detachable. It is connected. As will be described in detail later, the drainage pipe 6 and the water guide 8 constitute a supply means for supplying water generated in the fuel cell unit 5 to the radiator 7. FIG. 2 is a perspective view showing the state of taking out the fuel cell unit 5 described above. Fuel cell unit 5
Is basically composed of a fuel cell 9 and a fuel tank 10, and the fuel cell 9 has an air intake port and an exhaust
And a power output electrode 12 for outputting power, and a drain pipe 6 for supplying generated water to the radiator 7. The fuel cell unit 5 is a container for supplying oxygen and air to the positive electrode side and supplying hydrogen to the negative electrode side, generally using a catalyst such as a hydrocarbon compound such as LP gas, natural gas, methanol, or kerosene. Through which hydrogen is separated and supplied, and the two are reacted to generate water through the process of producing water. This fuel cell unit 5
The generated power is used as a power source for the notebook computer 1 connected to the power output electrode 12. As the fuel cell unit 5, various fuel cells such as a solid oxide fuel cell are known, but any fuel cell that emits water during the reaction can be used here. In this type of fuel cell, water generated during the reaction between hydrogen and oxygen is guided by a supply means to a radiator 7 provided above the heat generating component 4. That is, the water generated in the fuel cell unit 5 is guided to the water guide pipe 8 connected to the drain pipe 6, and the water guide pipe 8
To the radiator 7 arranged above the heat-generating component 4. As shown in FIG. 3, the radiator 7 is made of a metal plate or the like having good heat conductivity such as an aluminum plate, and has a water retention member 13 for absorbing and holding water such as a nonwoven fabric attached to one surface thereof. . Water guided from the fuel cell unit 5 via the water guide pipe 8 is supplied to the water retaining member 1.
No water drops because it is absorbed by 3. Since the heat-generating component 4 is provided on the surface opposite to the radiator 7 to which the water retention member 13 is attached, heat from the heat-generating component 4 is released by the radiator 7. At this time, the radiator 7
Is heated by the heat from the heat-generating product 4 to evaporate the water permeating the water retaining member 13 and, at the time of this evaporation, take large heat from the radiator 7. By the way, since water requires about 538 Kcal heat of vaporization to evaporate 1 ml, it is possible to release heat corresponding to this calorific value. Therefore, the heat from the heat-generating component 4 can be efficiently radiated into the air or the heat-generating component 4 can be cooled with a simple configuration via the radiator 7. In addition, since the power is supplied from the fuel cell unit 5 while the notebook personal computer 1 is turned on, the fuel cell unit 5 generates water. Since the amount of water is proportional to the amount of power consumption, when the power consumption increases and a large amount of heat is required, the amount of supplied water increases, and a large heat radiation effect can be obtained. On the other hand, when the notebook computer 1 is stopped, no water is generated because it does not consume electricity. However, even if a small amount of water is generated due to the standby power of the notebook computer 1, evaporation occurs due to the outside temperature. As a result, there is no possibility that water will accumulate and drop and wet the surrounding area. Therefore, in a preferred embodiment, it is not necessary to provide a mechanism for stopping generated water from being supplied to the water retention member 13 when the notebook computer 1 is stopped, and the structure is simple. As can be seen from this description, the fuel cell unit 5 is mounted on a portable device such as the notebook personal computer 1, and water generated from the fuel cell unit 5 is used for cooling the heat generating component 4. Therefore, it is possible to efficiently cool the heat-generating component 4 by the water generated by utilizing the characteristics of the fuel cell unit 5 as the power supply. In the above-described embodiment, the water retaining member 13 such as a nonwoven fabric is attached to the surface of the radiator 7, but the surface of the metal plate constituting the radiator 7 has low tension, that is, surface tension is generated. If such processing is not performed, it is possible to supply water directly to the metal plate itself of the radiator 7. For example, one of the effective means is to cut a thin groove on the surface of the metal plate of the radiator so as to keep water with surface tension.
Further, in the above-described embodiment, the fuel cell unit 5 is mounted on the portable device. By providing the fuel cell unit 5 and a heat radiating device utilizing water generated therein, a small and efficient heat radiating effect can be expected. As described above, the heat radiating device according to the present invention can radiate heat from the heat-generating parts by positively utilizing water as a by-product in the fuel cell unit, and can radiate heat with small size and light weight. Efficient heat radiation can be performed.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施の形態による放熱装置を採用し
たノートパソコンを示す斜視図である。 【図2】図1に示したノートパソコンの燃料電池ユニッ
トを示す斜視図である。 【図3】図1に示したノートパソコンの放熱器を示す斜
視図である。 【符号の説明】 2 本体収納部 4 発熱部品 5 燃料電池ユニット 6 排水パイプ 7 放熱器 8 導水パイプ 13 保水部材
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing a notebook computer employing a heat radiating device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a fuel cell unit of the notebook computer shown in FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a radiator of the notebook computer shown in FIG. 1; [Description of Signs] 2 Main body storage section 4 Heat generating component 5 Fuel cell unit 6 Drain pipe 7 Radiator 8 Water guide pipe 13 Water retaining member

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 電解質を介して酸素と水素を反応させて
直流電源を得ると共に水を発生させる燃料電池ユニット
と、この燃料電池ユニットから供給した電力によって作
動する機器とを有し、この機器の発熱部品から発生する
熱を放熱する放熱装置において、上記発熱部品に放熱器
を設け、この放熱器に上記燃料電池ユニットの作動時に
発生した水を供給する供給手段を設けたことを特徴とす
る放熱装置。
Claims 1. A fuel cell unit that obtains a DC power supply and generates water by reacting oxygen and hydrogen via an electrolyte, and a device that is operated by power supplied from the fuel cell unit. In a heat radiating device for radiating heat generated from a heat generating component of the device, a heat radiator is provided on the heat generating component, and a supply unit for supplying water generated during operation of the fuel cell unit is provided on the heat radiator. A heat radiator characterized by the above-mentioned.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007065499A (en) * 2005-09-01 2007-03-15 Yamaha Corp Electronic musical instrument
JP2011519503A (en) * 2008-06-30 2011-07-07 インテル コーポレイション Leaching cooling and fuel cells for ultra mobile applications
US8315747B2 (en) 2007-04-06 2012-11-20 Casio Hitachi Mobile Communications Co., Ltd. Electronic device comprising fuel cell power system

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