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1. (JP2003269817 ) COOLING SYSTEM
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却装置に関する。特に本発明は、消費電力を低減し、効率を高める冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、環境問題やエネルギー問題の観点から、電気機器や輸送機器等の各種機器の省エネルギー化が推進されている。そして、パーソナルコンピュータ(PC)やサーバ等の計算機、外部記憶装置、及び通信機器等を含む情報処理装置においては、CPUやロジックIC等の集積回路の周波数及び性能の向上に伴い消費電力が上昇する傾向にあるため、低消費電力化を実現する技術が開発されている。
【0003】例えば、特開2001−282396は、コンピュータ装置を含む電子機器の発熱部品から発生する熱を利用して熱電変換により発電を行う技術を開示する。特開2001−282396においては、発電した電力を、例えば電子機器内の各ブロックを駆動するために用いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】情報処理装置を含む電気機器や、輸送機器等の各種機器の多くは、機器を電気的又は機械的に動作させる過程で熱を発する。特開2001−282396は、この熱を利用して発電を行っている。一方、熱を発生する機器においては、発熱する部品を冷却する等の熱処理を行う必要があるため、発電と冷却の両方を効率良く実現することが望ましい。
【0005】そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる冷却装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の第1の形態によると、外部の発熱体から伝導される熱を受け受熱部と、前記受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記受熱部を冷却する冷却モードと、前記受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する熱電変換部と、前記発熱体の温度条件に基づき、前記熱電変換部をいずれの動作モードで動作させるかを選択する選択部とを備えることを特徴とする冷却装置及びこれを用いた電気機器を提供する。
【0007】また、本発明の第2の形態によると、外部から伝導される熱を受ける第1受熱部及び第2受熱部と、前記第1受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記第1受熱部を冷却する冷却モードと、前記第1受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する第1熱電変換部と、前記第2受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記第2受熱部を冷却する冷却モードと、前記第2受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する第2熱電変換部とを備え、前記第1熱電変換部が前記発電モード、前記第2熱電変換部が前記冷却モードでそれぞれ動作する場合に、前記第2熱電変換部は、前記第1熱電変換部が出力する電流を前記第2受熱部の冷却に用いることを特徴とする冷却装置及びこれを用いた電気機器を提供する。
【0008】また、本発明の第3の形態によると、熱を発生する発熱部を冷却する冷却方法であって、前記発熱部から伝導される熱を受熱部に受けるステップと、前記受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記受熱部を冷却する冷却モードと、前記受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する熱電変換部の動作モードを、前記発熱部の温度条件に基づき選択するステップとを備えることを特徴とする冷却方法を提供する。
【0009】また、本発明の第4の形態によると、熱を発生する第1発熱部及び第2発熱部を冷却する冷却方法であって、第1発熱部から伝導される熱を第1受熱部に受けるステップと、第2発熱部から伝導される熱を第2受熱部に受けるステップと、前記第1受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記第1受熱部を冷却する冷却モードと、前記第1受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する第1熱電変換部が前記発電モードで、前記第2受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記第2受熱部を冷却する冷却モードと、前記第2受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する第2熱電変換部が前記冷却モードでそれぞれ動作する場合に、前記第2熱電変換部に、前記第1熱電変換部が出力する電流を入力することにより前記第2受熱部を冷却させることを特徴とする冷却方法を提供する。
【0010】なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0012】図1は、本発明の実施形態に係る情報処理装置10の外観を示す。本実施形態に係る情報処理装置10は、本発明に係る電気機器の一例である。本実施形態に係る情報処理装置10は、情報処理装置本体12及び表示ユニット16を備える。
【0013】情報処理装置本体12は、アプリケーションプログラムやオペレーティングシステム等のプログラムを実行し、使用者等によって指定された情報処理を行う。情報処理装置本体12は、電子的に動作する集積回路等の電子部品や、機械的に動作するハードディスクドライブ等の機械部品等を有し、バッテリ又は外部電源を用いてこれらの部品を動作させる。また、情報処理装置本体12は、使用者が情報処理装置本体12に対してコマンド等の指示やデータを入力するために用いるキーボードユニット14を有する。表示ユニット16は、アプリケーションプログラムやオペレーティングシステムが生成する画像を、情報処理装置10の使用者に対して表示する。
【0014】図2は、本発明の実施形態に係る情報処理装置本体12の内部構造を示す。本実施形態に係る情報処理装置本体12は、内部にマザーボード28、ハードディスクドライブ30、CPUカード24、冷却ユニットA40、及び冷却ユニットB41を有する。マザーボード28は、ROMやRAM等のメモリや、情報処理装置10内各部を制御する制御用の集積回路等を実装する基板である。ハードディスクドライブ30は、情報処理装置10が使用するプログラム及びデータを格納する。
【0015】CPUカード24は、CPU20及びホストコントローラ22等を実装し、これらをマザーボード28に接続する。CPU20は、メモリ等に格納されたプログラムに基づいて動作し、情報処理や情報処理装置10各部の制御等を行う集積回路である。ホストコントローラ22は、CPU20とメモリや各種の入出力装置との間でプログラムやデータを転送する集積回路である。CPU20及びホストコントローラ22は、情報処理装置10に搭載されたバッテリ又は外部電源からの電力を用いて動作し、動作に伴い熱を発生する。CPU20及びホストコントローラ22は、本発明に係る発熱体及び発熱部の一例である。
【0016】冷却ユニットA40は、CPU20の冷却や、CPU20が発生する熱を利用した発電を行う。冷却ユニットA40は、熱電変換モジュール60A、ヒートシンク42、及びファン44を含む。
【0017】熱電変換モジュール60Aは、CPU20の冷却及び/又はCPU20が発生する熱を利用した発電を行うモジュールである。本実施形態に係る熱電変換モジュール60Aは、ヒートシンク42の下面に位置するヒートシンク底面42Aを、CPU20との間に挟む形態で接着され、熱電変換モジュール60A下面からCPU20の熱を受熱する。また、本実施形態に係る熱電変換モジュール60Aは、熱電変換モジュール60Aの外部から入力された電流を用いて熱電変換モジュール60Aの下面を冷却する冷却モードと、熱電変換モジュール60Aの下面から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する。
【0018】ヒートシンク42は、例えばアルミニウム等からなり、熱電変換モジュール60Aの上面を冷却する空気を通過させる通気路である。ファン44は、ヒートシンク42による通気路内部に配置され、CPUカード24に設けられた吸気孔25を通してヒートシンク42内に外部の空気を吸入する。ファン44が吸入した空気は、熱電変換モジュール60Aの上面を冷却した後、排気口48から排出される。そして、排気口48から排出された空気は、筐体13の側面に設けられた排気部50を通過して、情報処理装置10の外部に放出される。以上に示したヒートシンク42及びファン44は、熱電変換モジュール60Aの上面、すなわちCPU20の熱を吸収する下面部分の裏面部分、を冷却する冷却部の一例である。
【0019】冷却ユニットB41は、ホストコントローラ22の冷却や、ホストコントローラ22が発生する熱を利用した発電を行う。冷却ユニットB41は、熱電変換モジュール60B及びフィン45を含む。熱電変換モジュール60Bは、ホストコントローラ22の冷却や、ホストコントローラ22が発生する熱を利用した発電を行うモジュールである。熱電変換モジュール60Bは、下面でホストコントローラ22からの熱を受熱できる様に、例えば熱伝導性の高い接着剤等によりホストコントローラ22に接着される。また、本実施形態に係る熱電変換モジュール60Bは、熱電変換モジュール60Aと同様に、冷却モードと発電モードとを含む動作モードを有する。
【0020】フィン45は、熱電変換モジュール60Bの上面に接着され、熱電変換モジュール60Bの上面の熱を筐体13内部に放出する。筐体13内部に放出された熱は、例えば筐体13内に設けられたファン又はファン44による気流によって、排気部50等から情報処理装置10の外部に放出される。本実施形態に係るフィン45は、熱電変換モジュール60Bの上面、すなわちホストコントローラ22の熱を吸収する下面部分の裏面部分、を冷却する冷却部の一例である。
【0021】図3は、本発明の実施形態に係る冷却ユニットA40及び冷却ユニットB41周辺の断面を示す。本実施形態に係る冷却ユニットA40及び冷却ユニットB41は、筐体13内部において、マザーボード28の上面と、キーボードユニット14の下面に設けられた支持プレート15との間に配置される。以下、冷却ユニットA40及び冷却ユニットB41の機能を詳細に説明する。
【0022】冷却ユニットA40は、CPU20の上面に設けられる。冷却ユニットA40は、以下に示す2種類の方法によりCPU20を冷却する。(1) CPU20が発生した熱は、ヒートシンク底面42Aから熱電変換モジュール60A及びヒートシンク42全体に拡散する。そして、熱電変換モジュール60Aの上面及びヒートシンク42全体に拡散した熱は、ファン44によりヒートシンク42内部に吸入された空気中に放出され、排気口48及び排気部50を通過して情報処理装置10の外部に排出される。この場合において、熱電変換モジュール60Aは、CPU20が発生する熱を利用して発電を行ってもよい。あるいは、熱電変換モジュール60Aは、CPU20により熱せられる熱電変換モジュール60A下面と、ヒートシンク42及びファン44によって冷却される熱電変換モジュール60A上面の温度差を利用して発電を行ってもよい。
【0023】(2) (1)においてCPU20の冷却が不十分な場合、情報処理装置10は、熱電変換モジュール60Aに電流を入力することにより、CPU20を更に冷却する。この場合、熱電変換モジュール60Aは、CPU20から伝導される熱を、ヒートシンク底面42Aを介して熱電変換モジュール60Aの下面に受ける。そして、熱電変換モジュール60Aは、入力された電流を使用して、熱電変換モジュール60A下面の熱を強制的に熱電変換モジュール60A上面に移動させる。そして、熱電変換モジュール60Aの上面に移動された熱は、ファン44によりヒートシンク42内部に吸入された空気中に放出され、排気口48及び排気部50を通過して情報処理装置10の外部に排出される。
【0024】以上の様にして、冷却ユニットA40は、ヒートシンク42、ファン44、及び熱電変換モジュール60Aが協働することにより、CPU20を効果的に冷却し、またCPU20が発生する熱を利用して発電を行うことができる。
【0025】冷却ユニットB41は、ホストコントローラ22の上面に設けられる。冷却ユニットB41は、以下に示す2種類の方法によりホストコントローラ22を冷却する。
【0026】(1) ホストコントローラ22が発生した熱は、熱電変換モジュール60B及び熱伝導性の高いクッション材74を介してフィン45に伝導される。そして、フィン45は、クッション材74を介して伝導される熱電変換モジュール60B上面の熱を筐体13内部に放熱する。この場合において、熱電変換モジュール60Bは、熱電変換モジュール60Aと同様にして、ホストコントローラ22が発生する熱を利用して発電を行ってもよい。
【0027】(2) (1)においてホストコントローラ22の冷却が不十分な場合、情報処理装置10は、熱電変換モジュール60Bに電流を入力することにより、ホストコントローラ22を更に冷却する。この場合、熱電変換モジュール60Bは、ホストコントローラ22から伝導される熱を、熱電変換モジュール60Bの下面に受ける。そして、熱電変換モジュール60Bは、入力された電流を使用して、熱電変換モジュール60B下面の熱を強制的に熱電変換モジュール60B上面に移動させる。そして、熱電変換モジュール60Bの上面に移動された熱は、クッション材74を介してフィン45に伝導され、筐体13内部に放熱される。
【0028】本実施形態に代えて、ヒートシンク42とファン44からなる冷却部、及び/又はフィン45とクッション材74からなる冷却部は、それぞれ熱電変換モジュール60A又は熱電変換モジュール60Bを冷却するヒートパイプを有してもよい。具体的には、フィン45からなる冷却部は、例えばクッション材74に代えてヒートパイプを用いて熱電変換モジュール60Bの熱をフィン45に伝導してもよい。この場合、例えば、排気口48と排気部50の間にフィン45を配置し、ヒートパイプを用いて熱電変換モジュール60Bの熱をフィン45に伝導してもよい。これにより、フィン45は、排気口48から排出される空気に対して放熱することができ、その結果、熱電変換モジュール60Bを冷却することができる。
【0029】図4は、本発明の実施形態に係る熱電変換モジュール60A及び熱電変換モジュール60B等の構成要素である熱電素子60の構成を示す。熱電変換モジュール60Aは、以下に示す熱電素子60を4個格子状に配置した構成をとる。熱電変換モジュール60Bは、熱電素子60と略同様の構成をとる。
【0030】本実施形態に係る熱電素子60は、受熱部62、放熱部64、及び熱電変換部65を含む。受熱部62は、CPU20やホストコントローラ22等の、熱電素子60外部の発熱体から伝導される熱を受ける、熱伝導性の高い絶縁体である。受熱部62は、図2及び図3において、熱電変換モジュール60A及び熱電変換モジュール60Bの下面に位置する。放熱部64は、受熱部62から伝導された熱を、冷却部に対して放熱する熱伝導性の高い絶縁体である。
【0031】熱電変換部65は、n型半導体66、p型半導体68、及び電極70を含む。n型半導体66及びp型半導体68は、受熱部62及び放熱部64の間に交互に配列され、電極70を介して電気的に直列に接続されてπ型結合を構成する。熱電変換部65は、受熱部62の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して受熱部62を冷却する冷却モードと、受熱部62から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する。
【0032】本実施形態に係る熱電変換部65は、冷却モードにおいてペルチェ効果を利用して受熱部62を冷却する。具体的には、冷却モードの場合、情報処理装置10は、n型半導体66において放熱部64から受熱部62に対する方向に、p型半導体68において受熱部62から放熱部64に対する方向にそれぞれ電流が流れるように電流を入力する。このため、n型半導体66においては、電子が受熱部62側の電極70において熱エネルギーを吸収して放熱部64側の電極70に移動し、放熱部64側の電極70において熱エネルギーを放出する。同様に、p型半導体68においては、正孔が受熱部62側の電極70において熱エネルギーを吸収して放熱部64側の電極70に移動し、放熱部64側の電極70において熱エネルギーを放出する。この結果、受熱部62側の電極70の熱エネルギーが、n型半導体66及びp型半導体68を介して放熱部64側の電極70に移動する。
【0033】一方、本実施形態に係る熱電変換部65は、発電モードにおいてゼーベック効果を利用して受熱部62の熱を電流に変換する。具体的には、発電モードの場合、n型半導体66においては、受熱部62側の電極70の電子が熱エネルギーを受けて運動エネルギーを高める結果、放熱部64側の電極70に移動する。同様に、p型半導体68においては、放熱部64側の電極70の正孔が熱エネルギーを受けて運動エネルギーを高める結果、放熱部64側の電極70に移動する。そして、放熱部64側の電極70において、電子及び正孔の運動エネルギーは、熱エネルギーに変換され、放熱部64を介して放出される。この様にして、電子及び正孔が移動する結果、n型半導体66、p型半導体68及び電極70に電流が流れることにより、熱電素子60は発電を行うことができる。
【0034】図5は、本発明の実施形態に係る熱電変換モジュール60Aの構成を示す。本実施形態に係る熱電変換モジュール60Aは、図4に示した熱電素子60の4個を格子状に配置した構成をとる。
【0035】熱電変換モジュール60Aの下面には、第1〜第4の熱電素子60のそれぞれに対応して、CPU20から伝導される熱を受ける4つの受熱部62が格子状に配置される。そして、第1〜第4の熱電素子60における熱電変換部65は、熱電変換モジュール60Aを複数の領域に分割した、互いに異なる領域に設けられる。これらの熱電変換部65は、4つの受熱部62のそれぞれに対応して設けられ、電流を入力して対応する受熱部62を冷却する冷却モードで動作するか、受熱部62から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードで動作するかを独立に選択可能である。
【0036】CPU20は、例えば命令デコーダ、整数演算器、浮動小数点演算器、キャッシュメモリ、及びメモリ制御回路等の各種の論理ブロックを有する。そして、CPU20が実行するプログラムの種類により、各論理ブロックの消費電力が異なる。従って、CPU20上の複数の領域は、例えばある領域は冷却が必要となり、他の領域は発電に使用できる等の状況が生じる。本実施形態に係る熱電変換モジュール60Aを用いることにより、情報処理装置10は、CPU20の動作状態に応じて、CPU20上の4つの領域に対応する第1〜第4の熱電変換部65のそれぞれに対して独立に最適な動作モードを選択することができる。
【0037】図6は、本発明の実施形態に係る情報処理装置10のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係る情報処理装置10は、ホストコントローラ22により相互に接続されるCPU20、RAM1020、情報処理装置1075、及び表示装置1080を有するCPU周辺部と、入出力コントローラ1084によりホストコントローラ22に接続される通信インターフェイス1030、ハードディスクドライブ30、CD−ROMドライブ1060、及び冷却制御ユニット1072を有する入出力部と、入出力コントローラ1084に接続されるROM1010、フロッピー(登録商標)ディスクドライブ1050、入出力チップ1070、及び入力装置1081を有するレガシー入出力部とを備える。
【0038】ホストコントローラ22は、熱電変換モジュール60B内の受熱部62に熱を伝導する発熱部分となる集積回路である。ホストコントローラ22は、発熱部であるホストコントローラ22の温度を測定する測定部1085を含む。測定部1085は、例えば熱センサー等の温度を測定する素子であり、ホストコントローラ22の集積回路上又はホストコントローラ22を実装するLSIパッケージ上に設けられる。
【0039】ホストコントローラ22は、RAM1020と、高い転送レートでRAM1020をアクセスするCPU20及び情報処理装置1075とを接続する。CPU20は、熱電変換モジュール60A内の各受熱部62に熱を伝導する発熱部分となる集積回路である。CPU20は、ROM1010及びRAM1020に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。情報処理装置1075は、CPU20等がRAM1020内に設けたフレームバッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置1080上に表示させる。これに代えて、情報処理装置1075は、CPU20等が生成する画像データを格納するフレームバッファを、内部に含んでもよい。
【0040】入出力コントローラ1084は、ホストコントローラ22と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス1030、ハードディスクドライブ30、及びCD−ROMドライブ1060と、冷却制御ユニット1072とを接続する。通信インターフェイス1030は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ30は、情報処理装置10が使用するプログラム及びデータを格納する。CD−ROMドライブ1060は、CD−ROM1095からプログラム又はデータを読み取り、ハードディスクドライブ30にインストールする。冷却制御ユニット1072は、CPU20上で動作する冷却制御プログラムの指示に基づき、熱電変換モジュール60A内の各熱電変換部65及び熱電変換モジュール60B内の熱電変換部65をいずれの動作モードで動作させるかを設定する。
【0041】また、入出力コントローラ1084には、ROM1010と、フロッピーディスクドライブ1050や入出力チップ1070や入力装置1081等の比較的低速な入出力装置とが接続される。ROM1010は、情報処理装置10の起動時にCPU20が実行するブートプログラムや、情報処理装置10のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フロッピーディスクドライブ1050は、フロッピーディスク1090からプログラム又はデータを読み取り、ハードディスクドライブ30にインストールする。入出力チップ1070は、フロッピーディスク1090や、例えばパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して各種の入出力装置を接続する。入力装置1081は、キーボードユニット14を制御し、入力されたキーデータを入出力チップ1070に送信する。
【0042】CPU20上で動作する冷却制御プログラムは、冷却制御ユニット1072を、CPU20各部及びホストコントローラ22のそれぞれの温度条件に基づき、対応する熱電変換部65を冷却モード又は発電モードのいずれで動作させるかを選択する選択部として動作させる。冷却制御プログラムは、フロッピーディスク1090、CD−ROM1095、又はICカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。冷却制御プログラムは、記録媒体から読み出されてハードディスクドライブ30にインストールされ、情報処理装置10において実行される。記録媒体に格納されて情報処理装置10に提供される冷却制御プログラムは、選択モジュールを備える。選択モジュールは、情報処理装置10を、選択部として動作させるプログラムである。
【0043】以上に示したプログラム又はモジュールは、外部の記憶媒体に格納されてもよい。記憶媒体としては、フロッピーディスク1090、CD−ROM1095の他に、DVDやPD等の光学記録媒体、MD等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ICカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークやインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はRAM等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムを情報処理装置10に提供してもよい。
【0044】図7は、本発明の実施形態に係る冷却制御ユニット1072のハードウェア構成を示す。本実施形態に係る冷却制御ユニット1072は、スイッチ700a〜cと、電力測定部710a〜bと、DC/DCコンバータ720a〜cと、主電源部730と、配電部740と、整流器750a〜cと、設定部760とを含む。
【0045】スイッチ700a〜cは、発電モードにおいて設定部760により導通状態に設定される。この場合、スイッチ700a〜cは、熱電変換モジュール60A及び熱電変換モジュール60B内の熱電変換部65の各正電極から出力される電流を、それぞれ電力測定部710a、電力測定部710b、及びDC/DCコンバータ720cに入力する。一方、スイッチ700a〜cは、冷却モードにおいて設定部760により切断状態に設定される。
【0046】電力測定部710a〜bは、発電モードにおいて接続された熱電変換モジュール60A内の熱電変換部65の起電力をそれぞれ測定する。冷却制御プログラムは、発電モードにおいて電力測定部710a〜bにより測定された電力値に基づいて、基準となる放熱部64の温度に対する受熱部62の温度差を算出する。そして、冷却制御プログラムは、算出された温度差に基づき、熱電変換モジュール60A内の熱電変換部65のそれぞれを冷却モード及び発電モードのいずれの動作モードで動作させるかを選択する。
【0047】DC/DCコンバータ720a〜cは、発電モードにおいて熱電変換モジュール60A及び熱電変換モジュール60B内の熱電変換部65が出力する電力の電圧値を、主電源部730が出力する電圧値と一致させる様に昇圧等を行う。主電源部730は、情報処理装置10のバッテリ又は情報処理装置10に入力される電源の電圧値及び電流値を、情報処理装置10内部で使用する値に変換する。配電部740は、DC/DCコンバータ720a〜c及び主電源部730から入力される電力を、設定部760の設定に従って熱電変換モジュール60A内の熱電変換部65、熱電変換モジュール60B内の熱電変換部65、及び情報処理装置10各部に再分配する。これにより、例えば熱電変換モジュール60A内の第1の熱電素子60が発電モード、熱電変換モジュール60A内の第2の熱電素子60が冷却モードで動作する場合に、第2の熱電素子60内の熱電変換部65は、第1の熱電素子60内の熱電変換部65が出力する電流を第2の熱電素子60内の受熱部62の冷却に用いることができる。
【0048】整流器750a〜cは、冷却モードにおいて配電部740が対応する熱電変換部65に対して出力する電流を、当該熱電変換部65に入力する。また、整流器750a〜cは、対応する熱電変換部65が発電モードである場合に、発電された電流が配電部740の出力に逆流することを防ぐ。設定部760は、CPU20上で動作する冷却制御プログラムの指示に従い、冷却制御ユニット1072各部の動作を設定する。具体的には、冷却制御ユニット1072は、ある熱電素子60を発電モードで動作させる場合に、当該熱電素子60に対応するスイッチ700a〜cを導通状態とし、又、当該熱電素子60に対する配電部740の電流出力を停止する。また、冷却制御ユニット1072は、ある熱電素子60を冷却モードで動作させる場合に、当該熱電素子60に対応するスイッチ700a〜cを切断状態とし、又、当該熱電素子60に対する配電部740の電流出力を行わせる。この場合において、設定部760は、配電部740が当該熱電素子60に対して出力する電流値を、当該熱電素子60における温度条件に基づき変化させることにより、冷却力を可変としてもよい。
【0049】図8は、本発明の実施形態に係る情報処理装置10上で動作させる冷却制御プログラムの動作の流れを示す。まず、冷却制御プログラムは、熱電変換モジュール60A及び熱電変換モジュール60B内の全熱電変換部65から、いずれか1つの熱電変換部65を処理対象に選択する。そして、冷却制御プログラムは、処理対象の熱電変換部65に対応して測定部1085が設けられているかどうかを判断する(S800)。
【0050】処理対象の熱電変換部65が熱電変換モジュール60Bに属するものである場合、対応する測定部1085が設けられている。このため、冷却制御プログラムの選択モジュールは、測定部1085を用いてホストコントローラ22の温度を測定する(S810)。
【0051】一方、処理対象の熱電変換部65が熱電変換モジュール60Aに属するものである場合、測定部は設けられていない。そこで、選択モジュールは、冷却制御ユニット1072内の設定部760に対して、処理対象の熱電変換部65を一時的に発電モードとする設定を行う(S820)。次に、選択モジュールは、処理対象の熱電変換部65の起電力を、対応する電力測定部710a〜cを用いて測定する(S830)。そして、選択モジュールは、S830で測定した起電力に基づき、CPU20上の対象領域の温度を算出する(S840)。
【0052】次に、選択モジュールは、S810又はS840による温度測定の結果と、予め設定された温度のしきい値である設定値とを比較する(S850)。
【0053】処理対象の熱電素子60に対応する発熱部が設定値以上の温度であると判断した場合、選択モジュールは、熱電変換部の動作モードを冷却モードに選択し、設定部760に対して処理対象の熱電素子60を冷却モードに設定させる(S860)。一方、処理対象の熱電素子60に対応する発熱部が設定値未満の温度であると判断した場合に、熱電変換部の動作モードを発電モードに選択し、設定部760に対して処理対象の熱電素子60を発電モードに設定させる(S870)。
【0054】冷却制御プログラムは、S800からS870までの処理を全熱電変換部65に対して完了するまで、各熱電変換部65に対して順にS800からS870の処理を行う(S880)。
【0055】以上のS820からS850までの処理により、冷却制御プログラムの選択モジュールは、プログラム動作によって定まる所定のタイミングで熱電変換部65の動作モードを発電モードに選択する。そして、選択モジュールは、発電モードにおいて当該熱電変換部65が出力する電力値に基づいて基準温度に対する受熱部62の温度差を算出し、温度差に基づき熱電変換部65をいずれの動作モードで動作させるかを選択することができる。これに代えて、選択モジュールは、予め定められた周期に基づくタイミングを用いて、S820からS850の処理を行ってもよい。また、選択モジュールは、予め定められたアルゴリズムに従って、例えばS840において測定された温度に対応してS820からS850の処理を行うタイミングを決定してもよい。具体的には、例えば直前の測定において受熱部62の温度が設定値を一定以上上回ると判断した場合、選択モジュールは、受熱部62の温度が設定値を一定以上上回らない場合と比較し、次回にS820からS850の処理を行うまでの期間をより長く設定してもよい。
【0056】また、以上に示したS840の処理において、選択モジュールは、ゼーベック効果により導き出される処理対象の受熱部62及び放熱部64の温度差と、放熱部64の温度である基準温度とを加えることにより、受熱部62の温度を算出してもよい。この場合において、選択モジュールは、例えば放熱部64や情報処理装置10の外気温等を測定する温度センサを用いて基準温度を測定してもよい。あるいは、選択モジュールは、例えば情報処理装置10の使用温度条件における高温側の限界値や、高温側の限界値にマージンを加えた値等の、予め定められた値を基準温度として用いてもよい。
【0057】また、以上に示したS850の処理において、選択モジュールは、異なる受熱部62の温度のしきい値として同一の設定値を用いてもよいし、冷却対象のCPU20又はホストコントローラ22の動作温度範囲に合わせて値が異なる設定値を用いてもよい。
【0058】また、以上に示したS850の処理において、選択モジュールは、処理対象の発熱部の温度が予め設定された第1温度以上の温度であると判断した場合に、対応する熱電変換部65の動作モードを冷却モードに選択し、処理対象の発熱部の温度が第1温度以下に予め設定された第2温度未満の温度であると判断した場合に、対応する熱電変換部65の動作モードを発電モードに選択してもよい。この場合において、選択モジュールは、処理対象の発熱部が、第2温度以上第1温度未満の温度であると判断した場合に、対応する熱電変換部65の動作モードを、例えば熱電変換部65との間で電流の入出力を行わない動作停止モード等の、冷却モード又は発電モード以外の動作モードに設定してもよい。
【0059】以上に示した冷却ユニットA40、冷却ユニットB41、及び冷却プログラムを有する冷却装置によれば、CPU20及び/又はホストコントローラ22の温度条件に基づき、熱電変換モジュール60A内の各熱電素子60及び/又は熱電変換モジュール60Bの冷却モード及び発電モードを適切に選択して動作することができる。これにより、冷却ユニットA40、冷却ユニットB41、及び冷却プログラムを有する冷却装置は、発電と冷却の両方を効率良く実現し、消費電力を低減する情報処理装置10を提供することができる。
【0060】図9は、本発明の実施形態の第1変形例に係る熱電変換モジュール60Dの構成を示す。本変形例に係る情報処理装置10は、CPU20の冷却及び/又はCPU20が発生する熱を利用した発電を行うモジュールとして、熱電変換モジュール60Aに代えて熱電変換モジュール60Dを用いる。
【0061】熱電変換モジュール60Dは、図4に示した熱電素子60と同様の構成を有する熱電素子60D−1〜5を、図9に示す様に同心円状に配置した構成をとる。ここで、熱電素子60D−1〜5の受熱部62は、一つの面を構成するように配置される。熱電素子60D−1〜熱電素子60D−4の受熱部62は、それぞれほぼ同心円型の形状である略ドーナツ形状をとる。また、熱電素子60D−1の受熱部62は、同心円形状の内側に位置する熱電素子60D−2〜5の受熱部62を配置するための空間である中空部を有する。同様に、熱電素子60D−2〜4の受熱部62は、同心円形状の内側にそれぞれ位置する熱電素子60D−3〜5、熱電素子60D−4〜5、及び熱電素子60D−5の受熱部62を配置するための中空部を有する。
【0062】図10は、本発明の実施形態の第2変形例に係る熱電変換モジュール60Eの構成を示す。本変形例に係る情報処理装置10は、CPU20の冷却及び/又はCPU20が発生する熱を利用した発電を行うモジュールとして、熱電変換モジュール60Aに代えて熱電変換モジュール60Eを用いる。
【0063】熱電変換モジュール60Eは、図4に示した熱電素子60と同様の構成を有する熱電素子60E−1〜4を、図10に示す様に配置した構成をとる。ここで、熱電素子60E−1〜4の受熱部62は、一つの面を構成するように配置される。また、熱電素子60E−1の受熱部62は、受熱部62が構成する面においてより内側に位置する熱電素子60E−2〜4の受熱部62を配置するための空間である中空部を有する。同様に、熱電素子60E−2〜3の受熱部62は、受熱部62が構成する面においてより内側にそれぞれ位置する熱電素子60E−3〜4、及び熱電素子60E−4の受熱部62を配置するための中空部を有する。
【0064】以上に示した熱電変換モジュール60D及び熱電変換モジュール60Eを有する冷却装置によれば、情報処理装置10は、CPU20の中心部から受熱部62又はCPU20との間に設けた熱伝導体等を通じて熱が拡散する場合において、CPU20の中心部及び周辺部を異なる動作モードで動作させることができる。従って、熱電変換モジュール60D又は熱電変換モジュール60Eを用いることにより、情報処理装置10は、CPU20の中心部及び周辺部のそれぞれに対して、適切な冷却及び発電を設定することができる。
【0065】図11及び図12は、本発明の実施形態の第3変形例に係る冷却ユニットC110の外観及び断面をそれぞれ示す。本変形例に係る情報処理装置10は、冷却ユニットA40に代えて、冷却ユニットC110を用いてCPU20の冷却及び/又はCPU20が発生する熱を利用した発電を行う。本変形例に係る冷却ユニットC110は、熱電変換モジュール60Cのヒートパイプ136の反対側にある放熱部64を冷却する冷却部の一例である。
【0066】冷却ユニットC110は、接続部130においてCPU20の上面と接続される。冷却ユニットC110は、熱電変換モジュール60C、ヒートシンク122、ファン124、ヒートパイプ保持部134、及びヒートパイプ136を含む。熱電変換モジュール60Cは、ヒートパイプ136を介してCPU20の冷却及び/又はCPU20が発生する熱を利用した発電を行う。熱電変換モジュール60Cは、図4に示した熱電素子60と同様の構成を有する熱電素子60C−1〜4を、ヒートパイプ136を囲む様に配置した構造をとる。ヒートシンク122は、ヒートシンク42と同様に、熱電素子60C−1〜4の上面を冷却する空気を通過させる通気路である。ファン124は、ヒートシンク122による通気路内部に配置され、ヒートシンク122に設けられた吸気口126を通してヒートシンク122内に外部の空気を吸入する。ファン124が吸入した空気は、熱電素子60C−1〜4の上面を通過してこれを冷却した後排気口128から排出され、筐体13の側面に設けられた排気部50を通過して情報処理装置10の外部に放出される。
【0067】ヒートパイプ保持部134は、ヒートシンク122にヒートパイプ136を埋設するために設けられた溝である。ヒートパイプ136は、ヒートパイプ保持部134に埋設される。本実施形態に係るヒートパイプ136は、本発明に係る熱伝導部の一例である。ヒートパイプ136は、発熱体であるCPU20が発生する熱を、接続部130を介して加熱端部136Aから受ける。そして、ヒートパイプ136は、加熱端部136Aから受けた熱を、熱電素子60C−1〜4内の受熱部62に伝導させる。熱電素子60C−1〜4内の熱電変換部65は、冷却モードにおいて、ヒートパイプ136によって伝導された熱を吸収し、ヒートシンク122を通過する空気中に放出する。一方、熱電素子60C−1〜4内の熱電変換部65は、発電モードにおいて、ヒートパイプ136によって伝導された熱を利用して発電を行う。冷却ユニットC110は、ヒートパイプ136に代えて、例えばヒートシンク122自体や熱伝導性の高い材料等を熱伝導部として用いてもよい。
【0068】図13及び図14は、本発明の実施形態の第3変形例に係るヒートパイプ136に熱電素子60C−1〜4を取り付ける方法及び取り付けた状態を示す。ヒートパイプ136は、接続部130から熱を吸収する加熱端部136Aが丸パイプ状であり、熱を放出する冷却端部136Bが角パイプ状の構造をとる。熱電素子60C−1〜4は、冷却端部136Bの各面に対応して取り付けられる。従って、熱電素子60C−1〜4の受熱部62のそれぞれは、ヒートパイプ136の外面上の異なる領域においてそれぞれヒートパイプ136と接する。
【0069】本変形例に係る冷却ユニットC110によれば、熱電素子60C−1〜4の熱電変換部65は、ヒートパイプ136から対応する受熱部62に伝導される熱を用いて、独立に冷却又は発電を行うことができる。従って、情報処理装置10は、CPU20の温度条件に合わせて、CPU20の冷却又はCPU20が発生する熱を利用した発電を適切に選択することができる。
【0070】図15は、本発明の第4変形例に係るマルチチップモジュール1310に熱電変換モジュール60Fを取り付ける方法を示す。本変形例に係る情報処理装置本体12においては、情報処理装置本体12が有するCPU20及びホストコントローラ22等の複数の集積回路は、同一のマルチチップモジュール1310として実装される。以下、実施形態に対する変更点を中心に、本変形例の説明を行う。
【0071】本変形例に係る情報処理装置本体12は、図2に示したマザーボード28に代えてマザーボード1320を有する。マザーボード1320は、ROM1010やRAM1020等のメモリや、情報処理装置10内各部を制御する制御用の集積回路等を実装する基板である。マザーボード1320は、マルチチップモジュール1310上の集積回路1300a〜fを電気的に接続するためのピン接続部1330を有する。
【0072】マルチチップモジュール1310は、情報処理装置本体12が有する6個の集積回路1300a〜fを、例えばセラミック等の基板上に実装し、1モジュールに集積した構成をとる。集積回路1300a〜fのそれぞれは、例えばCPU20、ホストコントローラ22、又は入出力チップ1070等であってよい。また、集積回路1300a〜fのそれぞれは、CPU20やホストコントローラ22内の各論理ブロックに相当する回路であってもよい。
【0073】熱電変換モジュール60Fは、集積回路1300a〜fの冷却及び/又は集積回路1300a〜fが発生する熱を利用した発電を行うモジュールである。熱電変換モジュール60Fは、図4に示した熱電素子60と同様の構成を有する熱電素子60F−1〜6を、対応する集積回路1300a〜f上にに配置した構成をとる。熱電素子60F−1〜6が備える熱電変換部65は、熱電変換モジュール60Fを複数の領域に分割した、互いに異なる領域に設けられる。そして、熱電素子60F−1の受熱部62は、集積回路1300aが発生する熱を受け、熱電素子60F−2の受熱部62は、集積回路1300bが発生する熱を受け、以下同様に熱電素子60F−3〜6は、対応する集積回路1300c〜fが発生する熱を受ける。熱電素子60F−1〜6内の熱電変換部65は、電流を入力して対応する受熱部62を冷却する冷却モードで動作するか、受熱部62から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードで動作するかを独立に選択可能である。
【0074】以上に示した熱電変換モジュール60Fによれば、情報処理装置10は、集積回路1300a〜fが動作状況に応じて異なる熱量を発生するのに対応して、対応する熱電素子60F−1〜6の動作モードを独立に選択することができる。従って、情報処理装置10は、集積回路1300a〜fの温度条件に合わせて、集積回路1300a〜fの冷却又は集積回路1300a〜fが発生する熱を利用した発電を適切に選択することができる。
【0075】以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0076】例えば、熱電変換モジュール60A、熱電変換モジュール60B及び情報処理装置10上で動作させる冷却制御プログラムからなる冷却装置に代えて、熱電変換モジュール60A自体、熱電変換モジュール60C、熱電変換モジュール60D、熱電変換モジュール60E、及び熱電変換モジュール60F等も、本発明に係る冷却装置と見なすことができる。
【0077】また、本実施形態に係る冷却装置は、情報処理装置10に代えて、冷蔵庫やエアコンディショナー等の電気機器にも適用することができる。更に、本実施形態に係る冷却機器は、自動車や航空機等の輸送機器等の機器にも適用することができる。例えば、本実施形態に係る冷却装置は、自動車等において、マフラーの冷却及び排気熱を利用した発電や、エンジンの冷却及び燃焼熱を利用した発電等に利用してもよい。
【0078】また、本実施形態に係る冷却装置は、CPU20及びホストコントローラ22に代えて、集積回路以外の各種の発熱部品の冷却に適用することができる。
【0079】また、本実施形態に係る冷却装置と同様にして、冷却された部品を過熱し、又冷却された部品との温度差を用いて発電する加熱装置を実現することもできる。
【0080】以上に説明した実施形態によれば、以下の各項目に示す冷却装置、電気機器及び冷却方法が実現される。
【0081】(項目1) 外部の発熱体から伝導される熱を受ける受熱部と、前記受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記受熱部を冷却する冷却モードと、前記受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する熱電変換部と、前記発熱体の温度条件に基づき、前記熱電変換部をいずれの動作モードで動作させるかを選択する選択部とを備えることを特徴とする冷却装置。
(項目2) 前記熱電変換部は、前記冷却モードにおいてペルチェ効果を利用して前記受熱部を冷却し、前記発電モードにおいてゼーベック効果を利用して前記受熱部の熱を電流に変換することを特徴とする項目1記載の冷却装置。
(項目3) 前記選択部は、前記発熱体が、予め設定された第1温度以上の温度であると判断した場合に、前記熱電変換部の動作モードを前記冷却モードに選択し、前記発熱体が、前記第1温度以下に予め設定された第2温度未満の温度であると判断した場合に、前記熱電変換部の動作モードを前記発電モードに選択することを特徴とする項目1記載の冷却装置。
【0082】(項目4) 前記選択部は、所定のタイミングで前記熱電変換部の動作モードを前記発電モードに選択し、前記発電モードにおいて前記熱電変換部が出力する電力値に基づいて基準温度に対する前記受熱部の温度差を算出し、前記温度差に基づき、前記熱電変換部をいずれの動作モードで動作させるかを選択することを特徴とする項目1記載の冷却装置。
(項目5) 前記発熱体の温度を測定する測定部を更に備え、前記選択部は、前記測定部による前記発熱体の温度の測定結果に基づき、前記熱電変換部の動作モードを選択することを特徴とする項目1記載の冷却装置。
(項目6) 前記測定部は、動作中に発熱した熱を前記受熱部に伝導する前記発熱体である集積回路内に設けられることを特徴とする項目5記載の冷却装置。
【0083】(項目7) 前記熱電変換部における、前記受熱部からの熱を吸収する部分の裏面部分を冷却する冷却部を更に備えることを特徴とする項目1記載の冷却装置。
(項目8) 前記冷却部は、前記熱電変換部を冷却するヒートシンクを有することを特徴とする項目7記載の冷却装置。
(項目9) 前記冷却部は、前記熱電変換部を冷却するファンを有することを特徴とする項目7記載の冷却装置。
(項目10) 前記冷却部は、前記熱電変換部を冷却するヒートパイプを有することを特徴とする項目7記載の冷却装置。
(項目11) 前記発熱体が発生する熱を、前記受熱部に伝導させる熱伝導部を更に備えることを特徴とする項目1記載の冷却装置。
(項目12) 前記熱伝導部は、前記発熱体の熱を前記受熱部に伝導させるヒートパイプを有することを特徴とする項目11記載の冷却装置。
【0084】(項目13) 外部から伝導される熱を受ける第1受熱部及び第2受熱部と、前記第1受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記第1受熱部を冷却する冷却モードと、前記第1受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する第1熱電変換部と、前記第2受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記第2受熱部を冷却する冷却モードと、前記第2受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する第2熱電変換部とを備え、前記第1熱電変換部が前記発電モード、前記第2熱電変換部が前記冷却モードでそれぞれ動作する場合に、前記第2熱電変換部は、前記第1熱電変換部が出力する電流を前記第2受熱部の冷却に用いることを特徴とする冷却装置。
(項目14) 前記第1熱電変換部及び前記第2熱電変換部のそれぞれは、前記冷却モードにおいてペルチェ効果を利用して前記受熱部を冷却し、前記発電モードにおいてゼーベック効果を利用して前記受熱部の熱を電流に変換することを特徴とする項目13記載の冷却装置。
【0085】(項目15) 前記第1受熱部に熱を伝導する第1発熱体の温度条件に基づき、前記第1熱電変換部の動作モードを選択し、前記第2受熱部に熱を伝導する第2発熱体の温度条件に基づき、前記第2熱電変換部の動作モードを選択する選択部を更に備えることを特徴とする項目13記載の冷却装置。
(項目16) 前記選択部は、前記第1発熱体が、予め設定された第1温度以上の温度であると判断した場合に、前記第1熱電変換部の動作モードを前記冷却モードに選択し、前記第1発熱体が、前記第1温度以下に予め設定された第2温度未満の温度であると判断した場合に、前記第1熱電変換部の動作モードを前記発電モードに選択し、前記第2発熱体が、予め設定された第3温度以上の温度であると判断した場合に、前記第2熱電変換部の動作モードを前記冷却モードに選択し、前記第2発熱体が、前記第3温度以下に予め設定された第4温度未満の温度であると判断した場合に、前記第2熱電変換部の動作モードを前記発電モードに選択することを特徴とする項目15記載の冷却装置。
【0086】(項目17) 前記第1熱電変換部は、同一の熱電変換モジュールを複数の領域に分割した一の領域に設けられ、前記第2熱電変換部は、前記複数の領域における前記一の領域以外の領域に設けられることを特徴とする項目13記載の冷却装置。
(項目18) 前記第1受熱部は、第1の集積回路が発生する熱を受け、前記第2受熱部は、第2の集積回路が発生する熱を受けることを特徴とする項目17記載の冷却装置。
(項目19) 前記第1の集積回路及び前記第2の集積回路のそれぞれは、同一の基板上に設けられることを特徴とする項目18記載の冷却装置。
【0087】(項目20) 外部の発熱体が発生する熱を、前記第1受熱部及び前記第2受熱部に伝導させる熱伝導部を更に備えることを特徴とする項目13記載の冷却装置。
(項目21) 前記熱伝導部は、前記発熱体の熱を前記第1受熱部及び前記第2受熱部に伝導させるヒートパイプを有することを特徴とする項目20記載の冷却装置。
(項目22) 前記第1受熱部及び前記第2受熱部は、それぞれ前記ヒートパイプと接することを特徴とする項目21記載の冷却装置。
【0088】(項目23) 外部から伝導される熱を受ける複数の受熱部と、前記複数の受熱部のそれぞれに対応して設けられ、電流を入力して対応する前記受熱部を冷却する冷却モードで動作するか、前記受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードで動作するかを独立に選択可能な複数の熱電変換部とを備えることを特徴とする冷却装置。
(項目24) 前記複数の受熱部は、格子状に配置されることを特徴とする項目23記載の冷却装置。
(項目25) 前記複数の受熱部は、一つの面を構成するように配置され、少なくとも一の前記受熱部は、他の前記受熱部を配置するための中空部を有することを特徴とする項目23記載の冷却装置。
(項目26) 前記一の受熱部は、略ドーナツ形状であることを特徴とする項目25記載の冷却装置。
【0089】(項目27) 熱を発生する発熱部と、前記発熱部から伝導される熱を受ける受熱部と、前記受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記受熱部を冷却する冷却モードと、前記受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する熱電変換部と、前記発熱部の温度条件に基づき、前記熱電変換部をいずれの動作モードで動作させるかを選択する選択部とを備えることを特徴とする電気機器。
(項目28) 前記熱電変換部は、前記冷却モードにおいてペルチェ効果を利用して前記受熱部を冷却し、前記発電モードにおいてゼーベック効果を利用して前記受熱部の熱を電流に変換することを特徴とする項目27記載の電気機器。
(項目29) 前記発熱部は、集積回路であることを特徴とする項目27記載の電気機器。
【0090】(項目30) 熱を発生する第1発熱部及び第2発熱部と、第1発熱部から伝導される熱を受ける第1受熱部と、第2発熱部から伝導される熱を受ける第2受熱部と、前記第1受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記第1受熱部を冷却する冷却モードと、前記第1受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する第1熱電変換部と、前記第2受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記第2受熱部を冷却する冷却モードと、前記第2受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する第2熱電変換部とを備え、前記第1熱電変換部が前記発電モード、前記第2熱電変換部が前記冷却モードでそれぞれ動作する場合に、前記第2熱電変換部は、前記第1熱電変換部が出力する電流を前記第2受熱部の冷却に用いることを特徴とする電気機器。
(項目31) 前記第1熱電変換部は、前記冷却モードにおいてペルチェ効果を利用して前記第1受熱部を冷却し、前記発電モードにおいてゼーベック効果を利用して前記第1受熱部の熱を電流に変換し、前記第2熱電変換部は、前記冷却モードにおいてペルチェ効果を利用して前記第2受熱部を冷却し、前記発電モードにおいてゼーベック効果を利用して前記第2受熱部の熱を電流に変換することを特徴とする項目30記載の電気機器。
(項目32) 前記第1発熱部及び前記第2発熱部の少なくとも一つは、集積回路であることを特徴とする項目30記載の電気機器。
【0091】(項目33) 熱を発生する発熱部を冷却する冷却方法であって、前記発熱部から伝導される熱を受熱部に受けるステップと、前記受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記受熱部を冷却する冷却モードと、前記受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する熱電変換部の動作モードを、前記発熱部の温度条件に基づき選択するステップとを備えることを特徴とする冷却方法。
(項目34) 前記熱電変換部は、前記冷却モードにおいてペルチェ効果を利用して前記受熱部を冷却し、前記発電モードにおいてゼーベック効果を利用して前記受熱部の熱を電流に変換することを特徴とする項目33記載の冷却方法。(項目35) 前記発熱部は、集積回路であることを特徴とする項目33記載の冷却方法。
【0092】(項目36) 熱を発生する第1発熱部及び第2発熱部を冷却する冷却方法であって、第1発熱部から伝導される熱を第1受熱部に受けるステップと、第2発熱部から伝導される熱を第2受熱部に受けるステップと、前記第1受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記第1受熱部を冷却する冷却モードと、前記第1受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する第1熱電変換部が前記発電モードで、前記第2受熱部の熱を吸収可能に設けられ、電流を入力して前記第2受熱部を冷却する冷却モードと、前記第2受熱部から受ける熱を電流に変換して出力する発電モードとを含む動作モードを有する第2熱電変換部が前記冷却モードでそれぞれ動作する場合に、前記第2熱電変換部に、前記第1熱電変換部が出力する電流を入力することにより前記第2受熱部を冷却させるステップとを備えることを特徴とする冷却方法。
(項目37) 前記第1熱電変換部は、前記冷却モードにおいてペルチェ効果を利用して前記第1受熱部を冷却し、前記発電モードにおいてゼーベック効果を利用して前記第1受熱部の熱を電流に変換し、前記第2熱電変換部は、前記冷却モードにおいてペルチェ効果を利用して前記第2受熱部を冷却し、前記発電モードにおいてゼーベック効果を利用して前記第2受熱部の熱を電流に変換することを特徴とする項目36記載の冷却方法。
(項目38) 前記第1発熱部及び前記第2発熱部の少なくとも一つは、集積回路であることを特徴とする項目36記載の冷却方法。
【0093】
【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明によれば、情報処理装置を含む電気機器や、輸送機器等の各種機器において、発熱部品の熱を利用した発電及び発熱部品の冷却を両立することができる冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係る情報処理装置10の外観を示す図。
【図2】 本発明の実施形態に係る情報処理装置本体12の内部構造を示す図。
【図3】 本発明の実施形態に係る冷却ユニットA40及び冷却ユニットB41周辺の断面を示す図。
【図4】 本発明の実施形態に係る熱電素子60の構成を示す図。
【図5】 本発明の実施形態に係る熱電変換モジュール60Aの構成を示す図。
【図6】 本発明の実施形態に係る情報処理装置10のハードウェア構成を示す図。
【図7】 本発明の実施形態に係る冷却制御ユニット1072のハードウェア構成を示す図。
【図8】 本発明の実施形態に係る情報処理装置10上で動作させる冷却制御プログラムの動作を示す流れ図。
【図9】 本発明の実施形態の第1変形例に係る熱電変換モジュール60Dの構成を示す図。
【図10】 本発明の実施形態の第2変形例に係る熱電変換モジュール60Eの構成を示す図。
【図11】 本発明の実施形態の第3変形例に係る冷却ユニットC110の外観を示す図。
【図12】 本発明の実施形態の第3変形例に係る冷却ユニットC110の断面を示す図。
【図13】 本発明の実施形態の第3変形例に係るヒートパイプ136に熱電変換モジュール60Cを取り付ける方法を示す図。
【図14】 本発明の実施形態の第3変形例に係るヒートパイプ136に対して熱電変換モジュール60Cを取り付けた状態を示す図。
【図15】 本発明の実施形態の第4変形例に係るマルチチップモジュール1310に熱電変換モジュール60Fを取り付ける方法を示す図。
【符号の説明】
10 情報処理装置
12 情報処理装置本体
14 キーボードユニット
16 表示ユニット
13 筐体
20 CPU
22 ホストコントローラ
24 CPUカード
25 吸気孔
28 マザーボード
30 ハードディスクドライブ
40 冷却ユニットA
41 冷却ユニットB
42 ヒートシンク
42A ヒートシンク底面
44 ファン
45 フィン
48 排気口
50 排気部
60 熱電素子
60A〜F 熱電変換モジュール
60C−1〜4 熱電素子
60D−1〜5 熱電素子
60E−1〜4 熱電素子
60F−1〜6 熱電素子
15 支持プレート
46 吸気口
74 クッション材
62 受熱部
64 放熱部
65 熱電変換部
66 n型半導体
68 p型半導体
70 電極
1010 ROM
1020 RAM
1030 通信インターフェイス
1050 フロッピーディスクドライブ
1060 CD−ROMドライブ
1070 入出力チップ
1072 冷却制御ユニット
1080 表示装置
1081 入力装置
1084 入出力コントローラ
1085 測定部
1090 フロッピーディスク
1095 CD−ROM
700a〜c スイッチ
710a〜b 電力測定部
720a〜c DC/DCコンバータ
730 主電源部
740 配電部
750a〜c 整流器
760 設定部
110 冷却ユニットC
122 ヒートシンク
124 ファン
126 吸気口
128 排気口
130 接続部
134 ヒートパイプ保持部
136 ヒートパイプ
136A 加熱端部
136B 冷却端部
1300a〜f 集積回路
1310 マルチチップモジュール
1320 マザーボード
1330 ピン接続部