JP2009092257A - 電子機器の排熱を利用した保温・暖房装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大掛かりな設備や動力を用いずに、電子機器の冷却と操作者の寒さ対策とを、同時にかつ効率良く行うことができる。
【解決手段】本発明の一実施形態による保温・暖房装置は、内部に冷媒が流れる管が設けられ、電子機器（ＰＣ）１の発熱部に接触するシート部２と、内部に冷媒が流れる管が設けられ、ＰＣ１の操作者の身体に接触するマット４部と、シート部２とマット部４とを接続し、内部に冷媒が流れる管部３及び５と、を備えている。シート部２では、冷媒が、ＰＣ１から吸収した熱により気化し、気化した冷媒は、管部３を通ってマット部４に到達する。マット部４では、気化した冷媒が、熱を放出することにより液化する。液化した冷媒は、管部５を通って再びシート部２に循環する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器の排熱を利用した保温・暖房装置に関する。

パーソナルコンピュータ等の電子機器を用いての事務作業の環境は、空調システムによる冷房の効いた事務所内であることが多い。長時間の冷房下や冬場に作業を行うと、空調システムによって、事務所の構造やレイアウトに依存した温度差が発生する。その為に、冷えすぎた場所や、暑い場所が存在するという現象が発生する。このような環境下で長時間の作業を行うと、体調低下や冷え性等、作業者の健康に影響を与える可能性がある。

一方、パーソナルコンピュータの高性能化に伴って、消費電力や内部温度が上昇するようになっている。ヒートシンクのみでは、その放熱に限界が生じ、強制空冷ファンや水冷ファンが用いられるようになり、消費電力が更に増加するようになっている。

特開２００１−２４３７２号公報（特許文献１）には、ポンプにより流体冷媒を循環させるノート型パーソナルコンピュータの冷却装置が開示されている。又、特開２００４−１２７２８８号公報（特許文献２）にも、同様の冷却モジュールが開示されている。又、特開２００３−３４３９５５号公報（特許文献３）には、複数の電子機器から排熱により温められた温水を蓄熱槽に集めて利用する大規模な電子機器用液体冷却蓄熱装置が開示されている。

特開２００１−２４３７２号公報 特開２００４−１２７２８８号公報 特開２００３−３４３９５５号公報

上述のように、パーソナルコンピュータ等の電子機器は、大量の熱を発生しているにも拘わらず、操作者は冷房下で長時間作業をする為に、身体の冷えを感じている。しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示された冷却装置では、このような課題は解決されない。一方、特許文献３の冷却蓄熱装置においては、温水による床暖房を示唆する開示はあるものの、電子機器操作者の冷えに直接かつ効果的に効くものではない。更に、これら特許文献記載の技術においては、大掛かりな設備やポンプ等の動力が必要不可欠である。

本発明の目的は、上述した課題を解決する電子機器の排熱を利用した保温・暖房装置を提供することにある。

本発明の電子機器の廃熱を利用した保温・暖房装置は、内部に冷媒が流れる管が設けられ、電子機器の発熱部に接触するシート部と、内部に冷媒が流れる管が設けられ、前記電子機器の操作者の身体に接触するマット部と、前記シートとマット部とを接続し、内部に冷媒が流れる管部と、を備え、前記シート部では、前記冷媒が、前記電子機器から吸収した熱により気化し、前記気化した冷媒は、前記管部を通って前記マット部に到達し、前記マット部では、前記気化した冷媒が、熱を放出することにより液化し、前記液化した冷媒は、前記管部を通って再び前記シート部に循環する、ことを特徴とする。

又、本発明の電子機器の廃熱を利用した保温・暖房装置において、前記シート部の内部に設けられた前記冷媒が流れる管は、波状に蛇行していても良い。

又、本発明の電子機器の廃熱を利用した保温・暖房装置において、前記マット部の内部に設けられた前記冷媒が流れる管は、波状に蛇行していても良い。

又、本発明の電子機器の廃熱を利用した保温・暖房装置において、前記シート部から前記マット部へ前記気化した冷媒を流す前記管部が、断熱用の保温材を備えていても良い。

又、本発明の電子機器の廃熱を利用した保温・暖房装置において、前記管部が、前記冷媒の逆流を防止する弁を備えていても良い。

又、本発明の電子機器の廃熱を利用した保温・暖房装置において、前記管部は、前記シート部から前記マット部へ前記気化した冷媒を流す気体流用管部と、前記マット部から前記シート部へ前記液化した冷媒を流す液体流用管部とが、別々に設けられて構成されていても良い。

又、本発明の電子機器の廃熱を利用した保温・暖房装置において、前記管部は、前記シート部から前記マット部へ前記気化した冷媒を流す気体流用管部と、前記マット部から前記シート部へ前記液化した冷媒を流す液体流用管部とが、１つにまとめられて構成されていても良い。

本発明においては、電子機器の排熱を操作者の身体の所望部分に、局部的かつ直接的に伝えることができるので、電子機器の冷却と操作者の寒さ対策とを、同時にかつ効率良く行うことができる。又、ポンプ等の動力を必要としない為、トータルでの消費電力の上昇を抑える事もできる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の構成を示す外観図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態における保温・暖房装置は、シート部２と、気体流用管部３と、マット部４と、液体流用管部５とを備えている。シート部２とマット部４とは、気体流用管部３及び液体流用管部５により接続されている。本発明の一実施形態の内部には、冷媒が封入され、後に詳述するように、液体状態と気体状態との変化を繰り返しながら、循環が行なわれる。

シート部２は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと称する）１の高温部に接触するように設置され、ＰＣ１から放散される熱を吸収する。後述のように、シート部２内部には管が形成され、その内部を冷媒が流れる。本実施形態においては、ＰＣ１はノート型のＰＣであり、一般的に、その底面の発熱が大きく高温となる。従って、シート部２はノート型ＰＣ１の底面に接触するように配置されている。ＰＣ１はノート型に限定されず、タワー型であっても良い。タワー型ＰＣの場合は、その背面が高温となる事が多いので、背面にシート部２が接触するように配置される。

気体流用管部３は、熱伝導率が低く、保温効果の高い管であり、その内部には、シート部２からマット部４に向けて気体状の冷媒が流れる。

マット部４は、シート部２から流れ込む気体状の冷媒からの熱を放出する。後述のように、マット部４内部には管が形成され、その内部を冷媒が流れる。マット部４は、ＰＣ１操作者の冷える部分、即ち、身体の温めたい所望箇所に接触させて、保温・暖房に利用するように、適度に柔軟性のある素材で構成することが好ましい。

液体流用管部５の内部には、マット部４によって放熱された後の液体状の冷媒がシート部２に向けて流れ、循環される。

次に、図２を参照して、本発明の一実施形態における、熱伝導の流れの仕組みを説明する。シート部２内部の管、気体流用管部３、マット部４内部の管、及び、液体流用管部５により、循環式の気体流／液体流通路が形成されており、その内部には冷媒７が封入されている。シート部２が、ＰＣ１の熱源により暖められると、冷媒７が熱を吸収して気化されて気体流となり、気体流用管部３を流れる。気体の冷媒７は、低温状態のマット部４に到達すると、熱を放出して液化されて液体流となる。液体の冷媒７は、液体流用管部５を流れ、再度シート部２に到達する。このように、冷媒７が、熱吸収、熱放出を繰り返しながら循環する流れが形成される。

次に、図３を参照して、気体流用管部３の構成を説明する。気体流用管部３は、気体流通路８と、保温材９と、保護材１０とを備えている。気体流通路８は、気体状態の冷媒７が流れる通路である。冷媒７からの放熱を防ぐ断熱用として、気体流通路８の周りには、熱伝導率の低い保温材９が設けられている。更に、保温材９の周りには、人的要因や偶発的な要因による破損、折り曲げなどから気体流通路８の気道を確保するための保護材１０が設けられている。本発明の一実施形態の取扱性を良くする為に、気体流用管部３は、ホースのように適度な柔軟性を備えることが好ましい。

次に、図４を参照して、液体流用管部５の構成を説明する。液体流用管部５は、液体流通路１１と、保護材１０とを備えている。液体流通路１１は、液体状態の冷媒７が流れる通路である。更に、液体流通路１１の周りには、人的要因や偶発的な要因による破損、折り曲げなどから液体流通路１１の気道を確保するための保護材１０が設けられている。本発明の一実施形態の取扱性を良くする為に、液体流用管部５は、ホースのように適度な柔軟性を備えることが好ましい。

次に、図５を参照して、シート部２の内部構成を説明する。シート部２内部には、冷媒７が流れる管が、波状に蛇行して形成されており、冷媒７が熱を効率的に吸収できるように構成されている。液体流用管部５からシート部２に流入してくる冷媒７は液体であり、ＰＣ１からの熱を吸収して冷媒７が気化して気体流となり、気体流用管部３に流れ込む。液体流用管部５とシート部２との境界部分には、冷媒７の一方向のみの流れを許可する弁１２ａが設けられており、冷媒７の気体流が逆流しない構成になっている。液体流用管部５から冷媒７の液体流が次々と供給され、冷媒７が循環される。

尚、シート部２は、ＰＣ１の高温部に対して、接触させたり、離したりすることが容易にできる。又、シート部２を、気体流用管部３及び液体流用管部５から着脱式にしても良い。その場合、着脱時に冷媒７が漏れない構造にする必要がある。シート部２が着脱式の場合は、ＰＣ１とシート部２とを常に接触させておいて、必要時に気体流用管部３及び液体流用管部５を装着して使えるという自由度の高い使用方法が実現出来る。

次に、図６を参照して、マット部４の内部構成を説明する。マット部４内部には、冷媒７が流れる管が、波状に蛇行して形成されており、冷媒７が熱を効率的に放出できるように構成されている。気体流用管部３からマット部４に流入してくる媒体７は気体であり、周囲への放熱によって冷媒７が液化して液体流となる。この液体流は、気体流用管部３からの圧力によって、液体流用管部５に流れ込む。気体流用管部３とマット部４との境界部分には、冷媒７の一方向のみの流れを許可する弁１２ｂが設けられており、冷媒７の液体流が逆流しない構成になっている。気体流用管部３から冷媒７の気体流が次々と供給され、冷媒７が循環される。

次に、本発明の実施の形態の動作について説明する。図１において、本装置の使用開始時、シート部２に冷媒７を充満させておき、ＰＣ１の高温となる部分に接触するようにシート部２を設置する。次に、マット部４を、ＰＣ操作者の冷える部分に付けておく。ＰＣ１の電源を投入し、しばらく時間が経過すると、ＰＣ１が熱を持つようになる。図２の熱伝導の流れに従って、ＰＣ１の熱源によって暖められたシート部２内の冷媒７が熱を吸収し、気体流が発生する。図５のシート部２内部において、気体流通路は波状に蛇行しているため、効率的に冷媒７への熱の吸収が行われる。

発生した気体流は、図３に示した気体流用管部３内の気体流通路８を流れていく。液体流用管部５には、一方向のみの流れを許可する弁１２ａによって、気体流が流れ込まないようになっている。気体流用管部３から熱が逃げないように保温材９で断熱され、図６に示したマット部４に冷媒７の熱が供給される。

マット部４において、蛇行する管を流れる気体状の冷媒７から熱が効率的に放出されるため、マット部４が温められる。その結果、マット部４が接触している操作者の身体へ熱が供給され、寒さ対策を行うことが出来る。身体の冷えを感じる部分に、局部的かつ直接的に熱を与え、温めることが可能となる。熱が放出された冷媒７は液体となり、図４に示した液体流用管部５に流れ込む。気体流用管部３には、一方向のみの流れを許可する弁１２ｂによって、液体流が流れ込まないようになっている。

液体流用管部５からの冷媒７は、再び、図５のシート部２に液体として供給される。液体となった冷媒７は、ＰＣ１からの排熱によって、再度気体流となり、循環システムが繰り返される。

次に、図面を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。図７は、本発明の他の実施形態の構成を示す外観図である。本実施形態においては、図７に示すように、シート部２を、タワー型ＰＣ１３の外部ではなく、内部に設置している。このように、ＰＣ１３の内部にシート部２を配置することで、より高温であるＰＣ１３の高温部１４から大量の熱を直接吸収する事が出来る。

次に、図面を参照して、本発明の更に他の実施形態について説明する。図８は、本発明の更に他の実施形態の構成を示す外観図である。本実施形態においては、図８に示すように、図１の気体流用管部３及び液体流用管部５を、１本の気体／液体流用管部１５にまとめている。このように、冷媒の流通路を２本に分けずに１本にまとめることで、作業者におけるホース（気体／液体流用管部）取扱の煩わしさを軽減することが出来る。

尚、本発明は上述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが出来る。

本発明の一実施形態の構成を示す外観図である。 本発明の一実施形態における熱の流れを説明する模式図である。 本発明の一実施形態における気体流用管部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態における液体流用管部の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態におけるシート部の内部構成を示す図である。 本発明の一実施形態におけるマット部の内部構成を示す図である。 本発明の他の実施形態の構成を示す外観図である。 本発明の更に他の実施形態の構成を示す外観図である。

符号の説明

１ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
２ シート部
３ 気体流用管部
４ マット部
５ 液体流用管部
７ 冷媒
８ 気体流通路
９ 保温材
１０ 保護材
１１ 液体流通路
１２ａ 弁
１２ｂ 弁
１３ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
１４ 高温部
１５ 気体／液体流用管部

Claims (7)

1. 内部に冷媒が流れる管が設けられ、電子機器の発熱部に接触するシート部と、
   内部に冷媒が流れる管が設けられ、前記電子機器の操作者の身体に接触するマット部と、
   前記シート部とマット部とを接続し、内部に冷媒が流れる管部と、
   を備え、
   前記シート部では、前記冷媒が、前記電子機器から吸収した熱により気化し、
   前記気化した冷媒は、前記管部を通って前記マット部に到達し、
   前記マット部では、前記気化した冷媒が、熱を放出することにより液化し、
   前記液化した冷媒は、前記管部を通って再び前記シート部に循環する、
   ことを特徴とする電子機器の廃熱を利用した保温・暖房装置。
2. 前記シート部の内部に設けられた前記冷媒が流れる管は、波状に蛇行していることを特徴とする請求項１記載の電子機器の廃熱を利用した保温・暖房装置
3. 前記マット部の内部に設けられた前記冷媒が流れる管は、波状に蛇行していることを特徴とする請求項１記載の電子機器の廃熱を利用した保温・暖房装置。
4. 前記シート部から前記マット部へ前記気化した冷媒を流す前記管部が、断熱用の保温材を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の電子機器の廃熱を利用した保温・暖房装置。
5. 前記管部が、前記冷媒の逆流を防止する弁を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の電子機器の廃熱を利用した保温・暖房装置。
6. 前記管部は、前記シート部から前記マット部へ前記気化した冷媒を流す気体流用管部と、前記マット部から前記シート部へ前記液化した冷媒を流す液体流用管部とが、別々に設けられて構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１つに記載の電子機器の廃熱を利用した保温・暖房装置。
7. 前記管部は、前記シート部から前記マット部へ前記気化した冷媒を流す気体流用管部と、前記マット部から前記シート部へ前記液化した冷媒を流す液体流用管部とが、１つにまとめられて構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１つに記載の電子機器の廃熱を利用した保温・暖房装置。

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