JP2007072846A - 熱電気変換機能を有するコンピューター - Google Patents

Abstract

【課題】従来の技術による諸問題を解決するため、電気素子による高熱を熱電気変換で再利用するコンピューターを提供する。
【解決手段】コンピューターは、高温を発生する１個以上の高温源と、低温を発生する１個以上の低温源と、高温源と低温源とそれぞれ接続され、高温源と低温源の間の温度差を利用して対応する電力に変換する１個以上の熱電気変換モジュールと、電力を受けて駆動される負荷とを含む。
【選択図】図１

Description

この発明はコンピューターに関し、特に熱電力機能を有するコンピューターに関する。

昨今のコンピューターでは、電気素子（例えば中央処理装置ＣＰＵ）による高熱をファンなどの手段で放散するしかできず、余熱を十分に利用することができない。のみならず、ノートブック型コンピューターの開発は従来、電池の容量と充電効率にのみ重点を置き、高熱と電気供給との関連性は未だに重視されていないのが現状である。

この発明は前述の問題を解決するため、電気素子による高熱を熱電気変換で再利用するコンピューターを提供することを課題とする。

この発明は熱電気変換機能を有するコンピューターを提供する。該コンピューターは、高温を発生する１個以上の高温源と、低温を発生する１個以上の低温源と、高温源と低温源とそれぞれ接続され、高温源と低温源の間の温度差を利用して対応する電力に変換する１個以上の熱電気変換モジュールと、電力を受けて駆動される負荷とを含む。

この発明はもう一つの熱電気変換機能を有するコンピューターを提供する。該コンピューターは、表面に作動時の熱を伝導する高温伝導体が設けられる電気素子と、低温を発生する１個以上の低温伝導体と、高温伝導体と低温伝導体とそれぞれ接続され、高温伝導体と低温伝導体間の温度差を利用して対応する電力に変換する熱電気変換モジュールと、電力を受けて駆動される放熱ファンとを含む。

この発明によるコンピューターは作動時に発生する高熱を十分に利用し、それを電力に変換して放熱を更によくし、または充電池を充電するか、もしくはその他の電気装置に提供することができる。これによりエネルギーを十分に利用することが可能となる。

かかる装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図示を参照にして以下に説明する。以下の説明において、類似の素子は同じ番号を付けられている。

図１を参照する。この実施例によるコンピューター１（デスクトップ型、携帯型、マイクロコンピューター、端末装置またはサーバー）はＣＰＵ１０（高温源とされる。その代わりにメモリーまたはチップなど高熱を発する素子を高温源とすることも可能である）と、放熱フィン１１と、放熱ファン１２と、熱電気変換モジュール１３と、低温伝導体１４（低温源とされる。その代わりにハウジングなど低温を提供する素子もしくは部品を低温源とすることも可能である）と、もう一つの放熱ファン１５（負荷）とを含む。

ＣＰＵ１０は表面１００を有し、その表面１００には高温伝導体１０１が設けられる。高温伝導体１０１は銅、アルミニウムまたはその他熱伝導係数の高い材質からなる。

網状を呈する低温伝導体１４は銅、アルミニウムまたはその他熱伝導係数の高い材質からなり、放熱フィン１１と放熱ファン１２の間に設けられる。放熱ファン１２は空気を低温伝導体１４から低温伝導体１４より離れているところに吹き、そのため低温伝導体１４は高温伝導体１０１より温度が低い。

熱電気変換モジュール１３はＰ型半導体とＮ型半導体からなり、その一端は高温伝導体１０１に接続され、その他の一端は低温伝導体１４に接続される。この両端に温度差が生じれば、高温領域の担体濃度が低温領域より高くなるとともに、担体は高温領域から低温領域に拡散しはじめる。このように担体の分布が不均一になると、起電力により電流が発生する（これはゼーベック効果と称される）。この原理を利用して、熱電気変換モジュール１３は高温伝導体１０１と低温伝導体１４の間の温度差による熱を電力に変換することができる。

２本の導線で熱電気変換モジュール１３に接続される放熱ファン１５（負荷）は、熱電気変換モジュール１３からの電力を受けて作動する。

コンピューターが作動する際、ＣＰＵ１０による高熱が表面１００を通して高温伝導体１０１に伝導されると、熱電気変換モジュール１３は温度差による熱を電力に変換し、更にそれを放熱ファン１５に提供して作動させる。これによりＣＰＵ１０が発する高熱は放熱ファン１５によって放散される。

図２によれば、この発明の実施例２は前記実施例１と異なり、チップ２０を高温源とし、ハウジング２２を低温源とする。なお、実施例２では負荷２３が設けられ、その負荷２３には変圧ユニット２３０と、変圧ユニット２３０に接続される充電池２３１と、電気素子２３２が含まれる。

コンピューターが作動する際、チップ２０による高熱が熱電気変換モジュール１３に伝導されると、熱電気変換モジュール１３は高温のチップ２０と低温のハウジング２２との間の温度差による熱を電力に変換して変圧ユニット２３０に送り、変圧ユニット２３０はそれを電圧に変換して、充電池２３１を充電するとともに電気素子２３２にも供給する。

図３によれば、この発明の実施例３と前記実施例２の相違点は、熱電気変換モジュール１３の出力が電気装置２４（例えば指示用のスクリーンまたは指示灯（非表示））に接続されることにある。音楽を再生するまたはスクリーンがオフにされるとき、熱電気変換モジュール１３は指示用のスクリーンまたは指示灯に電力を供給する。この際、もしコンピューターがシャットダウンモードで音楽を再生すれば、デコードチップを高温源とすることも可能である。

図４によれば、この発明の実施例４は前記実施例２と異なり、並列接続された複数の熱電気変換モジュール３１−１〜３１−ｎを備え、複数の熱電気変換モジュール３１−１〜３１−ｎはそれぞれ対応する高温源（例えばＣＰＵ、メモリーチップまたはコンピューターに設けられるいずれかのチップ（非表示））３０−１〜３０−ｎと低温源（例えば低温伝導体またはハウジング）３２−１〜３２−ｎに電気的に接続される。複数の熱電気変換モジュール３１−１〜３１−ｎは高温源と低温源の温度差による熱を電力に変換する。

複数の熱電気変換モジュール３１−１〜３１−ｎにカップリングされる負荷（例えば放熱ファン、クーリングデバイス、変圧ユニットまたは電気装置（非表示））３３は、複数の熱電気変換モジュール３１−１〜３１−ｎからの総電力を受けて作動する。
以上はこの発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。

この発明によるコンピューターは作動時に発生する高熱を十分に利用し、それを電力に変換して放熱を更によくし、または充電池を充電するか、もしくはその他の電気装置に提供することができる。これによりエネルギーを十分に利用することが可能となる。

この発明の実施例１による熱電気変換機能を有するコンピューターを表す説明図である。 この発明の実施例２による熱電気変換機能を有するコンピューターを表すブロック図である。 この発明の実施例３による熱電気変換機能を有するコンピューターを表すブロック図である。 この発明の実施例４による熱電気変換機能を有するコンピューターを表すブロック図である。

符号の説明

１ コンピューター
１０ ＣＰＵ
１１ 放熱フィン
１２、１５ 放熱ファン
１３、３１−１〜３１−ｎ 熱電気変換モジュール
１４ 低温伝導体
２０、３０−１〜３０−ｎ チップ
２２ ハウジング
２３、３３ 負荷
２４ 電気装置
３２−１〜３２−ｎ 低温源
１００ 表面
１０１ 高温伝導体
２３０ 変圧ユニット
２３１ 充電池
２３２ 電気素子

Claims (18)

1. 熱電気変換機能を有するコンピューターであって、
   高温を発生する１個以上の高温源と、
   低温を発生する１個以上の低温源と、
   高温源と低温源とそれぞれ接続され、高温源と低温源の間の温度差を利用して対応する電力に変換する１個以上の熱電気変換モジュールと、
   電力を受けて駆動される負荷とを含むことを特徴とするコンピューター。
2. 前記高温源が電気素子であることを特徴とする請求項１記載のコンピューター。
3. 前記電気素子が中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリーまたはチップのうちいずれかであることを特徴とする請求項２記載のコンピューター。
4. 前記ＣＰＵの表面には高温を伝導するための高温伝導体が設けられ、前記熱電気変換モジュールの一端は高温伝導体に接続されることを特徴とする請求項３記載のコンピューター。
5. 前記低温源がハウジング表面または低温伝導体のうちいずれかであることを特徴とする請求項１記載のコンピューター。
6. 前記負荷が放熱ファンであることを特徴とする請求項１記載のコンピューター。
7. 前記負荷がクーリングデバイスであることを特徴とする請求項１記載のコンピューター。
8. 前記負荷は、
   電力を受けて供給電力に変換する変圧ユニットと、
   供給電力により充電される充電池とを含むことを特徴とする請求項１記載のコンピューター。
9. 前記コンピューターは更に、供給電力によりイネーブルされる電気素子を含むことを特徴とする請求項８記載のコンピューター。
10. 前記負荷は、
    電力を受けて供給電力に変換する変圧ユニットと、
    供給電力によりイネーブルされる電気素子とを含むことを特徴とする請求項１記載のコンピューター。
11. 前記負荷が電気装置であることを特徴とする請求項１記載のコンピューター。
12. 前記電気装置が指示用スクリーンまたは指示灯のうちいずれかであることを特徴とする請求項１１記載のコンピューター。
13. 前記コンピューターはデスクトップ型、携帯型、マイクロコンピューター、端末装置またはサーバーのうちいずれかであることを特徴とする請求項１記載のコンピューター。
14. 熱電気変換機能を有するコンピューターであって、
    表面に作動時の熱を伝導する高温伝導体が設けられる電気素子と、
    低温を発生する１個以上の低温伝導体と、
    高温伝導体と低温伝導体とそれぞれ接続され、高温伝導体と低温伝導体間の温度差を利用して対応する電力に変換する熱電気変換モジュールと、
    電力を受けて駆動される放熱ファンとを含むことを特徴とするコンピューター。
15. 前記電気素子がＣＰＵであることを特徴とする請求項１４記載のコンピューター。
16. 前記コンピューターは更に、ＣＰＵと低温伝導体間に設けられる放熱フィンを含むことを特徴とする請求項１５記載のコンピューター。
17. 前記コンピューターは更に、低温伝導体の上に設けられ、空気を低温伝導体から離れる方向に流動させるもう一つの放熱ファンを含むことを特徴とする請求項１６記載のコンピューター。
18. 前記コンピューターはデスクトップ型、携帯型、マイクロコンピューター、端末装置またはサーバーのうちいずれかであることを特徴とする請求項１４記載のコンピューター。

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