CN1658122A - 电子设备的冷却系统及使用该冷却系统的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有冷却效率高的冷却系统的被称为台式或笔记本式的个人计算机或服务器。在箱体100内搭载需要冷却的CPU200，冷却该CPU的液冷系统具有吸热(冷却)套50、散热器60、及循环泵70，从作为发热元件的CPU将热传递到在内部流动的液体制冷剂的吸热(冷却)套50具有安装于其下面的热扩散板90。该扩散板在形成于其内部的密闭空间内封入水等工作流体94并接触于其一部分地设置的加热元件95，在该加热元件95供给脉冲状态的电力。这样，该一部分反复进行发泡和消灭，从而将振动施加到工作流体，在将热扩散到扩散板整体后，传递到吸热(冷却)套。或者也可直接连接到散热翅片300。

Description

电子设备的冷却系统及使用该冷却系统的电子设备
技术领域
本发明涉及被称为台式或笔记本式的个人计算机或服务器等电子设备，特别是涉及可高效率地冷却搭载于其内部的作为发热元件的半导体集成电路元件的电子设备的冷却系统及使用其的电子设备。
背景技术
被称为台式或笔记本式的个人计算机或服务器等电子设备中的作为发热元件的半导体集成电路元件特别是以CPU(中央处理器)为代表的发热元件为了确保其正常的动作通常需要冷却。为此，过去一般通过使用一体形成被称为散热片的翅片的传热体和向其送冷却风的风扇从而实现其冷却。然而，近年来，作为上述发热元件的半导体集成电路元件的不断的小型化和高集成化产生发热元件的发热部位的局部化等，为此，作为过去的空冷式的冷却系统的替代，使用例如水等制冷剂的冷却效率高的液冷式的冷却系统引人注目。
即，在上述被称为台式或笔记本式的个人计算机或服务器等中使用的冷却效率高的液冷式的冷却系统例如已由以下专利文献1～5得知的那样，一般在作为发热体的CPU的表面直接搭载所谓的吸热(冷却)套的构件，另一方面，使液状的制冷剂在形成于该吸热套的内部的流路内流通，将来自CPU的发热传递到在上述套内流动的制冷剂，由此按高效率冷却发热体。在该液冷式的冷却系统中，通常形成将上述冷却套作为吸热部的热循环，具体地说，具有使上述液体制冷剂在循环内循环的循环泵、将上述液体制冷剂的热量放出到外部的放热部即所谓的散热器、及根据需要设于循环的一部分的制冷剂槽，通过金属制的管或橡胶等弹性体制的管连接它们而构成。
另一方面，过去，作为用于扩散(传递)来自搭载于电子设备的半导体元件等发热体的热的装置，例如在由高导热性材料构成的上板与下板的接合面上形成环状槽，使该环状槽相对地重合该两板而将其接合，从而在其内部形成热管的热扩散板已例如由以下的专利文献6所公开。
此外，一般作为输送来自发热体的热的热输送元件，例如已知通过驱动封入内部的流体从而输送热的元件。例如，在以下的专利文献7所示的装置中，为了从在其上搭载了多个半导体元件(发热体)的配线基板输送热量，形成的液体流路的一部分由毛细管构成，而且在该一部分具有电加热单元，从而对毛细管内部的液体进行脉冲性加热使其剧沸，由伴随着该剧沸时的气化的急剧的压力上升驱动上述液体。关于利用液体的振动传递热量的原理，例如在以下的非专利文献1中进行了详细说明。另外，使用热管或内装有利用液体的振动传递热量的装置的容器分散消耗电力大的半导体芯片的发热的构造公开于以下的非专利文献的图10。
(专利文献1)日本特开2003-304086号公报
(专利文献2)日本特开2003-22148号公报
(专利文献3)日本特开2002-182797号公报
(专利文献4)日本特开2002-189536号公报
(专利文献5)日本特开2002-188876号公报
(专利文献6)日本特开2002-130964号公报
(专利文献7)日本特开平7-286788号公报
(非专利文献1)小泽守等5人，“液体振动对传热的促进”(第228～235页)，50卷530号(1990-10)，日本机械学会论文集(B册)
(非专利文献2)Z.J.Zuo，L.R.Hoover and A.L.Phillips，“Anintegrated thermal architecture for thermal management of highpower electronics”，第317～336页，Thermal Challenges in NextGeneration Electronic System (PROCEEDINGS OFINTERNATIONAL CONFERENCE THERMES 2002)，SANTAFE，NEW MEXICO，USA，13-16 JANUARY 2002
可是，在用于上述被称为台式或笔记本式的个人计算机或服务器等的已有技术的液冷式的冷却系统中，直接搭载到上述冷却效果高的吸热(冷却)套实现CPU那样的发热元件的冷却，但通常作为发热元件的CPU特别是随着近年的半导体元件的高集成度化，其表面积也变小。而吸热(冷却)套由于为液体制冷剂在其内部的流路流动的构成，所以，其表面积大，为此，作为发热元件的CPU接触该吸热(冷却)套的表面积非常小。
在这样作为发热元件的CPU接触于该吸热(冷却)套的面积非常小的场合，在CPU内发生的热扩散到与上述吸热(冷却)套的接触面和其周边部，此后，传递到在套内流动的液体制冷剂而排出到外部，但在其接触面积小的场合，即使热多少也排出到其周边，也不扩散到套的整体，为此，吸热(冷却)套对发热元件的冷却效率下降。即，在离开与CPU的接触位置较远的位置，不能充分地进行发热向在套内流动的液体制冷剂的传递，为此，不能充分利用吸热(冷却)套的冷却能力，仅利用其一部分能力。
发明内容
因此，在本发明中，鉴于该已有技术的问题，提供一种通过适于在上述被称为台式或笔记本式的个人计算机或服务器等中使用、利用使充填于传热性构件的内部的导热性的液体振动而促进热输送和扩散的热输送和扩散元件从而提高冷却效率的冷却系统和具有该冷却系统的电子设备。
即，按照本发明，为了达到上述目的，首先提供一种电子设备的冷却系统，该电子设备的冷却系统在箱体内或其一部分搭载为了确保其正常动作而需要冷却的发热的半导体元件；其中：在该箱体内或其一部分具有热连接于上述半导体元件的热扩散元件，该热扩散元件在由传热性构件构成的板状构件的内部封入潜热大的工作流体，并在其一部分设置使该导热性的液体振动的促动器，上述热扩散元件在其一方的表面搭载上述发热半导体元件，将来自上述发热半导体元件的热输送到该热扩散元件的另一方的表面，因此，从上述另一方的表面传热。
另外，按照本发明，在上述电子设备的冷却系统中，可在上述热扩散元件的另一方的表面安装散热板，也可安装热连接到上述半导体元件的、将其发热传递到在内部振动的液体制冷剂而冷却的冷却套。另外，最好由在2个支承体的周围卷装的加热线构成使充填到上述热扩散元件内的上述导热性的液体振动的促动器，特别是最好使上述加热线为镍铬耐热合金线。另外，按照本发明，最好在上述板状构件的内部使由卷装于上述2个支承体的周围的加热线构成的促动器接近上述另一方的面，浸渍配置到充填的上述驱动流体内，另外，最好在上述板状构件的上述一方的表面的内侧壁面的接近上述促动器的部分实施亲水处理。
另外，按照本发明，为了达到上述目的，提供一种电子设备，该电子设备在箱体内搭载为了确保其正常动作而需要冷却的发热的半导体元件；其中：在该箱体内或其一部分设置有液冷系统；该液冷系统至少具有热连接于半导体元件的、用于将其发热传递到在内部流过的液体制冷剂的冷却套，将在上述冷却套中传递到液体制冷剂的热量放出到设备的外部的散热器，及在包含上述冷却套和上述散热器的回路中使上述液体制冷剂循环的循环泵；在该构成中，上述冷却套通过用于扩散来自上述发热半导体元件的热的热扩散单元接触于上述发热半导体元件的表面。
另外，按照本发明，在上述电子设备中，用于将来自上述发热半导体元件的热输送到上述冷却套的上述热扩散单元由设有在其内部封入进行振动的潜热大的工作流体的密闭空间而且具有与上述冷却套的表面大体相同表面形状的传热性优良的板状构件构成，在其一部分设置浸渍到该工作流体、用于使该工作流体振动的促动器。另外，按照本发明，在内部封入进行振动的潜热大的工作流体的上述热扩散单元的上述密闭空间在其一部分形成将气体封入到内部的缓冲部。另外，在上述内部封入振动的潜热大的工作流体的上述密闭空间在上述热扩散单元的内部并列形成多个，而且由上述缓冲部连接其一端，形成为梳齿状。另外，在上述电子设备中，上述热扩散单元具有接触于封入到上述密闭空间内的工作流体的一部分地设置的加热单元，向上述加热单元供给脉冲状的电力，对上述工作流体施加振动。
另外，按照本发明，为了达到上述目的，提供一种电子设备，该电子设备在箱体内搭载为了确保其正常动作而需要冷却的发热的半导体元件；其中：在该箱体内或其一部分设置有热连接于上述半导体元件的热扩散元件和散热板；该热扩散元件在由传热性构件构成的板状构件的内部充填导热性的液体，并在其一部分设置有使该导热性的液体振动的促动器，并且该热扩散元件将上述发热半导体元件搭载到其一方的表面上，扩散来自上述发热半导体元件的热，输送到该热扩散元件的另一方的表面，上述散热板安装于上述热扩散元件的另一方的表面，通过该热扩散元件输送的来自上述发热半导体元件的热从其表面传递到外部。
即，按照上述本发明，可通过利用上述的热扩散元件和单元将例如由于CPU等元件的小型化、高集成化而在小面积化的发热元件发生的热以高效率传递到散热板或冷却套，所以，可提高发热元件的冷却效率。
另外，特别是通过将热扩散元件和单元安装到散热板或冷却套，将来自发热元件的发热通过热扩散元件和单元传递到散热板或冷却套，从而可在由该热扩散元件和单元沿散热板或冷却套的足够的区域宽范围地对热进行输送和扩散后，传递到接触的气体或液体的制冷剂，排出到外部。这样，按照上述热扩散元件和单元的作用，由上述发热元件发生的热向散热板或冷却套的传递面积显著增大，从而使发热元件的冷却效率提高。
特别是在将热扩散元件安装到液体制冷剂在其内部流动的冷却套的场合，即使在离开与CPU的接触位置较远的位置，也可确实地进行热向在上述冷却套内流动的液体制冷剂的传递，为此，可充分地利用冷却套的冷却能力。该冷却系统特别是适合用于被称为台式或笔记本式的个人计算机或服务器等电子设备。
附图说明
图1为用于示出本发明一实施例的电子设备的冷却系统的特别是吸热套和热扩散板的具体构成的一例的局部展开透视图。
图2为用于示出本发明一实施例的电子设备的特别是其电子回路部的冷却系统的透视图。
图3为示出搭载了上述冷却系统的例如台式个人计算机内部的各部配置的一例的局部展开透视图。
图4为示出在形成于上述热扩散板的多个槽的内部分别设置的加热元件的一例的局部放大透视图。
图5为用于示出上述热扩散板的热扩散动作的原理的、示出上述槽和其内部的加热元件的局部放大透视断面图。
图6为用于示出上述热扩散板的热扩散动作的原理的、示出上述热扩散板、吸热套、及CPU的断面图。
图7为示出本发明的电子装置的冷却系统的、特别是上述热扩散板的另一实施例的构造的包含局部断面的透视图。
图8为示出本发明的电子装置的冷却系统的、上述热扩散板的再另一实施例的构造的断面图和上面图。
图9为示出本发明的电子装置的冷却系统的、上述热扩散板的再另一构造的上面图。
图10仍然为示出本发明的电子装置的冷却系统的、上述热扩散板的再另一构造的上面图。
图11为本发明另一实施例的热扩散板(散热构件)的配置加热元件的部分的放大断面图。
图12为示出上述加热元件的具体的构造的上面和侧面图。
图13为用于说明上述另一实施例的热扩散板(散热构件)的动作的局部放大断面图。
图14为用于示出上述加热元件的变型例的侧面图和透视图。
图15为示出上述加热元件的另一变型例的局部放大断面图。
图16仍然为示出上述加热元件的另一变型例的局部放大断面图。
图17为示出本发明另一实施例的利用热扩散板的电子装置的冷却系统的侧面断面图。
图18仍然为示出本发明再另一实施例的利用热扩散板的电子装置的冷却系统的侧面断面图。
图19为利用从上述图18的c方向观看到的热扩散板的电子装置的冷却系统的上面图。
具体实施方式
下面，根据附图详细说明本发明的实施形式。
首先，图2示出本发明一实施形式的、具有液冷系统的电子设备的整体构成的一例。在本例中，例如示出将本发明适用于台式个人计算机的本体部分的场合。
首先，台式个人计算机的本体部分如图所示那样例如具有将金属板形成为立方形的箱体100，在其前面板部101设置包含电源开关在内的各种开关、连接端子、指示灯等，另外，在其内部配置用于驱动软盘、CD、DVD等各种外部信息记录媒体的驱动装置102并使其朝上述前面板部101开口。另外，图中的符号103示出设于上述箱体100内的例如由硬盘装置构成的存储部。图中的参照符号104示出覆盖到上述箱体100上的盖。
另一方面，在上述箱体100的背面侧配置具有本发明的液冷系统的电子回路部105，另外，图中的符号106示出从商用电源向包含上述驱动装置102、存储部103、电子回路部105的各部分供给所期望的电源的电源部。
在图3中，特别是以搭载了作为其主要构成部的发热元件即CPU的吸热套50为中心示出上面说明了其示意构成的电子装置即台式个人计算机的电子回路部105。在本例中，作为上述发热元件的CPU的芯片200直接接触地搭载于上述吸热套50的下面侧，为此，在这里未由图示出。
从图中也可看出，该电子回路部105具有搭载上述CPU的吸热(冷却)套50、将来自上述CPU的发热放出到装置的外部的散热器60、用于形成冷却系统的循环泵70，另外，用于使液体制冷剂(例如水或按预定比例混合了丙二醇等所谓的防冻液的水等)流到由它们构成热循环的各部的流路通过连接管(配管)81、82…而形成，该管(配管)81、82…例如由金属形成或由橡胶等弹性体形成，而且在其表面形成金属被膜等，内部的液体制冷剂难以泄漏到外部。另外，在上述散热器60的一部分朝着装置外部安装朝作为其构成要素的多个翅片61送风从而将从上述吸热套50输送的热量强制地放出的平板状的风扇62、62…(在本例中为多个，例如3个)。
即，如从图也可看出的那样，上述散热器60由管(配管)81连接到循环泵70，然后通过管(配管)82连接到吸热套50，随后通过管(配管)84构成再次返回到散热器60的回路。即，由循环泵70的作用使上述水或与不冻液的混合液作为液体制冷剂在上述液体回路中循环。
图1示出了上述吸热套50和安装于其下面侧的热扩散板(散热构件)90的详细构造。如从该图也可看出的那样，吸热套50例如由包含铜或铝的金属等导热系数高的物质的板状构件形成，在其内部使上述液体制冷剂沿其整体流动地例如在本例中S形地形成流路51。另外，图中的符号52、53分别示出将液体制冷剂导入或排出该吸热套50的入口和出口。
另一方面上述热扩散板(散热构件)90也由导热系数高的金属等的板状构件形成，如从图也可看出的那样，接触在上述吸热套50的下面，将其表面形成为与吸热套50的表面相同的形状和尺寸。另外，在该热扩散板90，例如在图示例中在与吸热套50的接触面上，平行于其一边地形成多条断面形状为圆形或矩形的微细的断面积(数mm2左右)的槽91、91…，另外，该多个槽91分别在一方的端部(图的左下部分)连接到作为缓冲部形成的通用的槽92。即，通过将该热扩散板90安装固定于上述吸热套50的下面，从而由上述多个通道91、91…和缓冲部92在内部形成梳齿状的密闭的空间。此时，也可在吸热套50的下面侧形成与上述同样的槽91、92，将它们相向地接合。另外，在这些密闭空间中的各通道91、91…的内部封入例如以水(纯水)等为代表的潜热大的流体(工作流体94)，该流体将在下面详细说明。
另外，在另一方的端部(图的右上部分)分别配置在下面将要详细说明的作为加热构件的所谓的加热元件95、95…。另外，图中示出用于将脉冲状的加热电力供给到这些加热元件95、95…的导电线96和脉冲电力发生回路97。如上述那样，与热扩散板90组装成一体而形成的上述吸热套50如在该图中也示出的那样，例如在搭载于配线基板210上的作为发热元件的CPU200的表面进行面接触地安装。
图4放大地示出安装在形成于上述热扩散板90内部的多个通道91、91…的另一方的端部的加热元件95。即，该加热元件95例如在由陶瓷等无机材料构成的筒状构件(绕线管)951的周围以螺旋状卷绕镍铬耐热合金线或不锈钢等的细线952(例如线径为0.1mm左右)，此后，在其表面形成涂层等而固定。或者，在由金属或其它的导电性材料形成作为该支承体的筒状构件(绕线管)951的场合，最好首先在其表面被覆电绝缘性的无机构件。这是为了防止与充填到形成于其内部的通道内的作为工作流体94的水或其它有机材料(例如作为防冻液的丙二醇)接触而产生变化。
另外，上述工作流体94的封入例如在将上述热扩散板90与上述吸热套50一体接合时通过将作为工作流体94的水等液体制冷剂注入到上述多个通道91的内部而进行。在这里虽然未示出，但实际上也可设置连通到通道91与吸热套50的表面之间的孔，从该处封入工作流体94。当封入该工作流体94时，相应于工作流体的特性改变封入压力，或在封入时混入不冷凝气体的气相部(例如空气)。
图5为放大示出作为上述热扩散板90的一部分的、构成上述工作流体94的驱动单元的加热元件95安装到形成于其内部的通道91内的所谓的上述另一方的端部的断面图。在上面也已示出，在由该镍铬耐热合金线等的细线952构成的加热元件95上形成用于供给发热电力的配线，通过这些配线将来自脉冲电力发生回路97的电力间歇地而且按脉冲状供给到上述加热元件95。此时的脉冲频率虽然还依存于例如上述工作流体94的种类和通道91的尺寸，但大体在数十Hz到数百Hz左右。另外，作为该脉冲电力供给单元，例如在上述热扩散板90的一部分形成为电子回路，或形成到上述配线基板210上，或者也可通过利用搭载于上述配线基板210上的CPU200的一部分等而构成。这里虽未在图中示出，但实际上也可从对上述CPU200供给驱动电力的电源利用其一部分，该构成从回路的简化的面考虑有利。
下面，参照上述图5说明在上面说明了其构成的热扩散板(散热构件)90的热传递(扩散)作用。
首先，当从上述脉冲电力发生回路97以脉冲状供给电力时，在上述图5所示上述加热元件95的镍铬耐热合金细线952中变换成热。由该脉冲状的热，将上述通道91内的工作流体94(例如在本例中为水)急剧(以脉冲状)加热，从而使其气化(剧沸)，在上述加热元件95的内部或其近旁即工作流体94内的一部分发生由其蒸汽产生的气泡S。此后，当该脉冲状电力供给停止时，由上述镍铬耐热合金细线952进行的加热停止，上述发生的工作流体的蒸汽4a消灭。
通过连续地将上述脉冲状的电力供给到这样构成上述加热元件95的镍铬耐热合金细线952，从而在上述通道91的端部(即设置加热元件95的位置)使封入到其内部的工作流体94由其蒸汽的发生和消灭反复进行气泡94a的发生和消灭。在该剧沸时，由伴随着该气化的急剧的压力上升和伴随着其的气泡的膨胀在工作流体94中产生振动(参照图中的箭头)，由该发生的振动使工作流体94振动。即，随着通道91内的工作流体94的振动，来自上述CPU200的热首先由该热扩散板(散热构件)90的作用，在其平面上传递和扩散。
即，如图6也示出的那样，在作为发热元件的CPU200发生的热由上述热扩散板(散热构件)90至少沿与上述CPU200的表面相比足够的区域以平面的形式传递和扩散，此后，传递到上述吸热套50，传递到在其内部的流路51流动的液体制冷剂，排出到外部。此时，如上述那样由上述热扩散板90的作用，显著增大在上述CPU200发生的热向吸热套50的传递面积，即，沿吸热套50整体广泛地扩散，为此，吸热(冷却)套对发热元件的冷却效率提高。即，即使在与CPU的接触位置相距较远的位置，也进行发热向在上述吸热套内流动的液体制冷剂的传递，为此，可充分利用吸热(冷却)套的冷却能力。该冷却系统特别是适合用于被称为台式或笔记本式的个人计算机或服务器等，为此，通过安装热扩散板(散热构件)，可充分利用吸热(冷却)套，从而可提供具有提高了冷却效率的冷却系统的电子设备。
在上述实施例中，特别是在热扩散板(散热构件)90中，作为构成加热元件95的细线952，考虑到由利用脉冲状的电力供给进行的加热在工作流体94内产生气泡时的特性良好程度，特别说明了镍铬耐热合金细线，但作为上述构成的替代结构，例如也可通过隔着绝缘膜(例如SiO2层)对上述加热元件95叠层多晶硅、钽化合物(TaN)的层等，从而也可形成电阻膜。
接着，在图7中，示出具有本发明的冷却系统的电子设备中特别是该热扩散板(散热构件)的其它实施例的构造。即，如该图所示，在该实施例中，上下二层地叠层构成上述热扩散板90的通道91、缓冲部92、加热元件95(通道91′、缓冲部92′、加热元件95′)，并使形成该通道91、91′的方向相互直交地形成。按照该构成，如图中箭头所示那样，由作为上述发热元件的CPU200发生的热相互直交地以平面状朝所有方向扩散，因此，传递到上述吸热套50的整体。即，通过可更充分地利用在被称为台式或笔记本式的个人计算机或服务器使用的吸热(冷却)套，从而作为进一步提高了其冷却效率的冷却系统，实现效率更高的冷却。
在图8(a)和(b)中示出成为本发明再另一实施例的热扩散板(散热构件)90的构造。即，在该实施例中，在上述热扩散板(散热构件)90的下面99的近旁设置多个温度传感器98、98…，构成上述热扩散板90的各通道91的工作流体94分别受到驱动和动作地构成。
即，对于该实施例的热扩散板(散热构件)，脉冲电力发生回路97利用来自配置于上述热扩散板90的基板内的温度传感器98的温度检测信号检测出热扩散板90的下面99的局部的温度上升位置，然后，选择性的控制供给到设于各通道91的加热元件95的驱动电力。即，在热扩散板90，仅相对与局部温度上升发生的部分对应的通道91的加热元件95，(驱动)供给该脉冲状的电力。这样，可不对热扩散板整体，而是仅对必要的部分促进热传递(扩散)，可实现效率更高的热扩散板(散热构件)。
在图9和图10中，示出成为本发明的实施例的热扩散板(散热构件)90的再另一构造。即，在图9所示热扩散板90中，不由多条而是由1条槽形成上述通道91，而且，沿热扩散板的表面全体以锯齿状形成该槽。如图所示，在本例中，作为用于驱动通道91内的工作流体94的单元(即促动器)的加热元件95设于图的上方左侧，而将作为不冷凝气体的空气封入到其内部的缓冲部92形成到与形成该加热元件95的位置相反侧(图的下侧)。
另外，在图10的例中，形成的通道91仍然由1条槽构成，沿热扩散板的表面整体以锯齿状形成，但其两端部相互连接，整体上形成为圆环形。在该图的例中，构成驱动单元的加热元件95设于图的右侧中央部，另外，缓冲部92形成于与形成该加热元件95的位置相反(图的左侧)的位置。
即，在形成于热扩散板(散热构件)90的通道91的上述例中，形成通道91的槽为1条，另外，构成其驱动单元的加热元件95也仅为1个，所以，其制造容易，特别是适合于较小型、价廉的热扩散板(散热构件)。
在图11和图12中示出本发明实施例的热扩散板(散热构件)，特别是配置了该加热元件的部分的放大断面图。即，在该实施例的热扩散板(散热构件)90中，例如加热元件990如由图12(a)和(b)也可看出的那样，在由陶瓷等无机材料构成的1对平行排列的支承体992、992的周围卷绕线径0.1mm左右的镍铬耐热合金或不锈钢的细线991，将其外形大体形成板状。即，加热元件990最好其传热面积(表面积)大而且其热容量小地构成。另一方面，最好上述支承体992的材质的导热系数小而且热容量小。另外，图中的符号993为由其两端部支承上述1对支承体992、992并在形成于热扩散板90内的槽91的内部将上述加热元件990安装于预定位置的支承体，符号994表示电极。为了减少来自上述加热元件990的热泄漏，上述支承体993最好由其断面尽可能小而且导热系数小的构件构成。
另外，由上述图11也可看出的那样，大体形成为板状的加热元件990在上述槽91的内部中，在离开图的下面(即，将热输送和排出到外部的一侧的面)的距离比距图的上面(即发热元件接触的一侧的面)的距离大的位置而且与这些面平行地配置。另外，槽91的壁面的一部分特别是与上述加热元件990相对的部分例如由粗面加工等实施所谓的亲水加工。图中的符号94也与上述同样，示出充填于上述槽91的内部的工作流体94，如在该图中也可看出的那样，该加热元件990也浸渍配置到充填于上述槽91的内部的工作流体94内。
图13示出将脉冲状的电力供给到上述加热元件990进行驱动时的状态。
首先，图13(a)示出上述加热元件990通电时的状态，由该通电产生的加热元件990的发热，使与其接触的作为工作流体94的水的一部分剧沸，由发生的气体(水蒸汽)S产生的压力使充填于上述槽91内部的工作流体94朝图中箭头所示方向移动(推出)。
图13(b)示出上述加热元件990成为非通电时的状态，该非通电使加热元件990的温度急剧下降。此时，上述发生的蒸汽S在按至少比上述加热元件990的温度低的温度水平稳定地吸热的冷却部即在槽91的内部中的图的下面(即将热输送和排出到外部的一侧的面)的内壁面冷凝而回复到液体(W)。此时，由水蒸汽S的消灭使充填于槽91内部的工作流体94朝图中箭头所示方向移动(返回)。即，通过反复进行上述动作，使工作流体94振动。
此时，作为工作流体94的水一旦成为蒸汽S后，可能不完全回复到液体(W)，而是作为气泡残留于加热元件990的近旁。为此，上述加热元件990的位置最好适当地由实验等确认而设定到使其加热表面可靠地与冷凝的液体(W)接触的位置。另外，如上述那样，当由粗面加工等对槽91的壁面的一部分进行亲水加工时，液体(W)容易冷凝到该部分。为此，最好在上述加热元件990(特别是加热线)的表面也实施该亲水加工。
图14示出上述加热元件990的变形例(其它构造)。即，在该例中，如图明确示出的那样，利用3个支承体992，将加热线991在两侧的1对支承体992、992之间卷绕多次，然后，由余下的支承体992朝图的下方压下中央部的加热线991而形成。按照该构成，尽可能多地将上述加热元件990的加热表面接近冷却部(即在槽91的内部中的图的下侧的内壁面)，可增大加热元件990和冷凝的液体(W)的接触面积。换言之，可更可靠地实现加热元件990产生的工作流体94的驱动(振动)。
另外，在图15中示出将上述加热元件990′收容于由热容量小而且导热率高的材料构成的构件的内部的构造，图16示出加热元件990″在杆状的支承体992的周围仍然卷绕由镍铬耐热合金或不锈钢的细线991构成的加热线的构成。图16所示构成的加热元件990″从形成于上述热扩散板90的侧壁的开口部插入。
图17示出本发明的另一实施例的电子装置的冷却系统，在该例中，不利用上述液冷系统，在其详细构造已在上面说明的热扩散板90的一方的面安装上述作为发热元件的CPU200，在另一方的面安装散热板(散热翅片)300。按照该构成，由CPU200发生的热也由上述热扩散板90的作用输送到散热翅片300，此后，通过该散热翅片300放出到设备的外部。按照该构成，例如对于作为发热元件的CPU200的位置与安装散热翅片300的位置离开的场合有利。
另外，图18示出在上述构成中将散热翅片300安装于上述热扩散板90的另一方的面整体的例子。按照该构成，即使作为发热元件的CPU200的面积小，也可有效地利用面积大的散热翅片300。图19示出从上方(在图18中作为c方向由箭头示出)观看热扩散板90的整体的图。
在上述各实施例中，为了进行热扩散板(散热构件)90的热传递(扩散)，作为用于使封入到形成于其内部的多个通道(槽)91内的工作流体94振动的单元即促动器，主要说明了由上述加热元件对工作流体94进行加热从而产生气泡的促动器，但本发明不仅限于上述实施例。例如，作为上述热驱动方式，除了上述实施例外，作为(1)上述工作流体，也可采用气体代替上述液体，由加热和冷却使该气体反复进行膨胀和收缩，使其振动。在该场合，与上述同样，封入到热扩散板内的气体采用潜热大的流体。或者，(2)例如通过与加热单元组合地利用双金属，从而可向上述工作流体施加振动。另外，(3)在其一部分，通过利用记录形状合金，同样也可对上述工作流体施加振动。另外，虽然与上述热驱动方式不同，但例如通过利用压电元件等，也可将振动施加到上述工作流体。

Claims (13)

1.一种电子设备的冷却系统，在箱体内搭载为了确保其正常动作而需要冷却的发热的半导体元件；其特征在于：在该箱体内或其一部分具有热连接于上述半导体元件的热扩散元件，该热扩散元件在由传热性构件构成的板状构件的内部封入潜热大的工作流体，并在其一部分设置使该导热性的液体振动的促动器，上述热扩散元件在其一方的表面搭载上述发热半导体元件，将来自上述发热半导体元件的热输送到该热扩散元件的另一方的表面，从而，从上述另一方的表面传热。
2.根据权利要求1所述的电子设备的冷却系统，其特征在于：在上述热扩散元件的另一方的表面安装散热板。
3.根据权利要求1所述的电子设备的冷却系统，其特征在于：在上述热扩散元件的另一方的表面安装热连接到上述半导体元件的、将其发热传递到在内部振动的液体制冷剂而冷却的冷却套。
4.根据权利要求1所述的电子设备的冷却系统，其特征在于：由在2个支承体的周围卷装的加热线构成使充填到上述热扩散元件内的上述导热性的液体振动的促动器。
5.根据权利要求4所述的电子设备的冷却系统，其特征在于：上述加热线为镍铬耐热合金线。
6.根据权利要求4所述的电子设备的冷却系统，其特征在于：在上述板状构件的内部使由卷装于上述2个支承体的周围的加热线构成的促动器接近上述另一方的面，浸渍配置到被充填的上述驱动流体内。
7.根据权利要求4所述的电子设备的冷却系统，其特征在于：在上述板状构件的上述一方的表面的内侧壁面的接近上述促动器的部分实施亲水处理。
8.一种电子设备，在箱体内搭载为了确保其正常动作而需要冷却的发热的半导体元件；在该箱体内或其一部分设置有液冷系统；其特征在于：该液冷系统至少具有热连接于半导体元件的、用于将其发热传递到在内部流过的液体制冷剂的冷却套，将在上述冷却套中传递到液体制冷剂的热量放出到设备的外部的散热器，及在包含上述冷却套和上述散热器的回路中使上述液体制冷剂循环的循环泵；在该构成中，上述冷却套通过用于扩散来自上述发热半导体元件的热的热扩散单元接触于上述发热半导体元件的表面。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于：用于将来自上述发热半导体元件的热扩散到上述冷却套的上述热扩散单元由设有在其内部封入进行振动的潜热大的工作流体的密闭空间、而且具有与上述冷却套的表面大体相同表面形状的、传热性优良的板状构件构成，在其一部分设置浸渍到该工作流体、用于使该工作流体振动的促动器。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于：在内部封入进行振动的潜热大的工作流体的上述热扩散单元的上述密闭空间在其一部分形成将气体封入到内部的缓冲部。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于：在上述内部封入进行振动的潜热大的工作流体的上述密闭空间在上述热扩散单元的内部并列形成多个，而且由上述缓冲部连接其一端，形成为梳齿状。
12.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于：上述热扩散单元具有接触于封入到上述密闭空间内的工作流体的一部分地设置的加热单元，向上述加热单元供给脉冲状的电力，对上述工作流体施加振动。
13.一种电子设备，在箱体内搭载为了确保其正常动作而需要冷却的发热的半导体元件；其特征在于：在该箱体内或其一部分设置有热连接于上述半导体元件的热扩散元件和散热板；该热扩散元件在由传热性构件构成的板状构件的内部充填导热性的液体，并在其一部分设置有使该导热性的液体振动的促动器，并且该热扩散元件将上述发热半导体元件搭载到其一方的表面上，扩散来自上述发热半导体元件的热，输送到该热扩散元件的另一方的表面，上述散热板安装于上述热扩散元件的另一方的表面，通过该热扩散元件输送的来自上述发热半导体元件的热从其表面传递到外部。
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