JP2003035470A - 微細ウィック構造を有するｃｐｌ冷却装置の蒸発器 - Google Patents

微細ウィック構造を有するｃｐｌ冷却装置の蒸発器

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JP2003035470A
JP2003035470A JP2002140553A JP2002140553A JP2003035470A JP 2003035470 A JP2003035470 A JP 2003035470A JP 2002140553 A JP2002140553 A JP 2002140553A JP 2002140553 A JP2002140553 A JP 2002140553A JP 2003035470 A JP2003035470 A JP 2003035470A
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慧貞 趙
Yong-Soo Lee
容秀 李
Seog-Woo Hong
碩佑 洪
In-Seob Song
仁▲ソブ▼ 宋
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    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細ウィック構造を有するＣＰＬ冷却装置の
蒸発器を提供する。 【解決手段】 ＣＰＬ冷却装置の蒸発器は、凝縮器から
流し入れられる冷媒を貯蔵うる冷媒貯蔵部４２と、冷媒
の気化を通じて発熱体Ｈの冷却が行われる冷却部４６
と、冷媒貯蔵部４２から冷却部４６に毛細管力による冷
媒の移送が行われるチャンネル領域４４を形成するよう
に結合された上部構造物５０及び下部構造物３８とを有
している平板型であることを特徴とする。この時、下部
構造物３８は、基板として使われる第１下部構造物４０
及びその縁部上に形成された第２下部構造物５１から構
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却装置の蒸発器
に係り、より詳細には、微細ウィック構造を有するＣＰ
Ｌ冷却装置の蒸発器に関する。
【０００２】
【従来の技術】チップを構成する半導体素子を駆動する
のに必要な電力は微少であるにもかかわらず、単位チッ
プを構成する半導体素子の数、すなわち、チップの集積
度が高くいために、チップの単位面積当りの発熱量が増
加しチップの表面温度が高くなる。このようにチップの
表面温度が高くなれば、チップの信頼性が低下して寿命
も短くなって、結局半導体装置の信頼性及び寿命が低下
する。これにより、チップ冷却のための多様な方法が提
示されているが、そのうちの一つが、微細構造で冷媒を
循環させるための駆動力の一部として冷媒の表面張力を
利用するＣＰＬ（Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｐｕｍｐｅｄ Ｌ
ｏｏｐ）を用いた方法である。ＣＰＬは、発熱体と接触
して発熱体から熱を吸収する蒸発器と蒸発された気体を
凝縮するための凝縮器と前記二つの要素の間に連結され
る液体管及び気体管とから構成されている。蒸発器で発
生した気体は、凝縮器の気体より温度及び圧力が高い。
したがって、自然的に蒸発器で発生した気体は、凝縮器
に流れる。前記気体は、凝縮器で凝縮されて液体とな
る。前記液体は、微細ウィック構造を有する液体管及び
蒸発器で引き起こされる毛細管力により再び蒸発器に流
し入れられて発熱体を冷却する冷媒として使われる。Ｃ
ＰＬの冷却性能を左右する要因は、サイクルをなす各部
分の構造と関係があるが、そのうちでも発熱体から熱を
吸収し、凝縮器から凝縮された液体をポンピングする役
割をする蒸発器の構造がより重要な役割を担うといえ
る。蒸発器を設計する際に考慮せねばならない点は、発
熱体の熱を吸収する過程で蒸発された気体を蒸発器から
凝縮器に移送するための適切な吐出構造と、ドライアウ
ト（蒸発器の表面で液体の流れが切れて表面がかわく現
象）なしに凝縮器で凝縮された液体を蒸発器に流入させ
るための微細構造とである。蒸発器で蒸発された気体の
吐出と凝縮器から蒸発器への液体流入とが均衡を有して
行われる場合、安定的に高度の性能を発揮できるＣＰＬ
冷却装置の蒸発器が得られるが、現在のＣＰＬ冷却装置
の蒸発器はこの条件を満たしていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明が
解決しようとする技術的課題は、前記問題点を改善する
ためのものであって、蒸発された気体の吐出と冷媒の供
給との間に均衡を保ち、安定的でしかも冷却効率を高め
うるＣＰＬ冷却装置の蒸発器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記技術的課題を達成す
るために、本発明は、凝縮器と、冷媒の相変化を通じて
発熱体を冷却させる蒸発器とを備えているＣＰＬ冷却装
置において、前記蒸発器は、前記凝縮器から流し入れら
れる冷媒を貯蔵しつつ上部空間に前記流し入れられる冷
媒に含まれた非凝縮ガスを集める冷媒貯蔵部と、前記冷
媒の気化を通じて前記発熱体の冷却が行われる冷却部
と、前記冷媒貯蔵部から前記冷却部に毛細管力による前
記冷媒の移送が行われるチャンネル領域を形成するよう
に結合された上部及び下部構造物とを有している平板型
とされていることを特徴とするＣＰＬ冷却装置の蒸発器
を提供する。
【０００５】前記下部構造物は、基板として使われる第
１下部構造物と、前記第１下部構造物の縁部上に形成さ
れて前記上部構造物との間に前記凝縮器の冷媒流出口と
連結される冷媒流入口及び前記凝縮器の蒸気流入口と連
結される蒸気排出口を形成する第２下部構造物とから構
成されている。
【０００６】前記チャンネル領域は、前記冷媒貯蔵部及
び前記冷却部の間に形成されるとともに、一部領域が前
記冷却部と前記第２下部構造物との間に延在形成されて
いる。
【０００７】前記冷媒貯蔵部、前記チャンネル領域、及
び前記冷却部は、少なくとも一つ以上のパターン領域か
ら構成されている。
【０００８】前記冷却部は、二つのパターン領域を具備
している。すなわち、発熱部位に対応する領域に所定の
パターン（以下、発熱部位パターン領域という）を具備
し、前記チャンネル領域と前記発熱部位パターン領域と
の間に前記発熱部位パターン領域を完全に取り囲む他の
パターン領域を具備している。前記他のパターン領域
は、少なくとも二つの相異なるパターンが形成された領
域を有していることが望ましい。
【０００９】前記冷媒貯蔵部、前記チャンネル領域また
は前記冷却部の底部の少なくともいずれか一領域には、
凝縮器または隣の領域から流し入れられる冷媒を前記冷
却部またはその中央に向かって異方的または等方的に流
させる複数のパターンが形成されている。この時、前記
冷媒を異方的に流させる複数のパターンの各々は、所定
の高さを有し、その平面の形状が前記冷媒の流れ方向に
所定の長さを有する所定の幾何学的形状を有している。
前記複数のパターンの各々の高さは、隣のパターン領域
に形成されたパターンより高いかまたは低くなってい
る。
【００１０】前記冷却部を構成するパターン領域のうち
いずれか一パターン領域には、隣のパターン領域から流
し入れられる冷媒を前記冷却部の中心に流させると同時
に自体のパターン領域全体に等方的に流させる複数のパ
ターンが配設されている。
【００１１】前記冷却部の中央には、隣のパターン領域
から流し入れられる冷媒を自体の全領域に均一かつ速く
流させると同時に発熱体からの高熱を垂直方向に伝達す
るための複数のパターンが配設されている。この時、前
記複数のパターンは、各々所定の高さを有する多様な幾
何学的形態であり、端部から前記冷却部の中心にいくほ
どその直径は小さくなり、高さは高くなるように配設さ
れていることが望ましい。
【００１２】本発明の他の実施形態によれば、前記下部
構造物は、前記上部構造物と共に前記冷媒貯蔵部をなす
一方、前記凝縮器の冷媒流出口と連結される冷媒流入口
を形成する第１セグメントと、前記上部構造物の前記チ
ャンネル領域を形成する面と向かい合う一方、前記冷媒
が漏れないように一の側を前記第１セグメントに密着さ
せた第２セグメントと、前記上部構造物と共に前記冷却
部をなす一方、前記凝縮器の蒸気流入口と連結される蒸
気排出口を形成して前記冷媒が漏れないように前記第２
セグメントの他の側と接着された第３セグメントとから
構成されている。
【００１３】この時、前記第１セグメントと第２セグメ
ントとの間及び／または第２セグメントと第３セグメン
トとの間に段差が存在している。
【００１４】前記第２セグメントと前記上部構造物の前
記チャンネル領域を形成する面との間には、前記冷却部
に向けて前記冷媒貯蔵部に流し入れられる冷媒をポンピ
ングするためのポンピング手段が、前記チャンネル領域
に充填されるようにして設けられている。前記ポンピン
グ手段は、多孔性部材であることが望ましいが、多孔性
部材と前記第２セグメントの一部領域上に形成されたパ
ターンから構成されていることもある。この時、前記パ
ターンは、前記冷媒貯蔵部に流し入れられる冷媒または
前記多孔性部材を通じて流し入れられる冷媒に対して毛
細管力が作用し得るように形成されていることが望まし
い。
【００１５】前記チャンネル領域の一部領域が前記冷却
部と前記第３セグメントの垂直な部分との間に延在形成
されている。また、前記チャンネル領域の他の一部領域
が前記冷媒貯蔵部と前記第１セグメントの垂直な部分と
の間に延在形成されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態によるＣ
ＰＬ冷却装置の蒸発器を、添付した図面を参照して詳細
に説明する。ここで、図面に示された層や領域の厚さ
は、明確に示す目的で誇張されて示されている。図１
は、蒸発器の下部構造物に関する平面図である。図２
は、図１を２−２´線に沿って切断した断面図であっ
て、上部構造物と共に示す断面図である。
【００１７】図１を参照すれば、蒸発器の下部構造物３
８は、第１及び第２下部構造物４０、５１から構成され
ている。第１下部構造物４０は、その表面に沿って冷媒
が流れ、裏面に発熱体が接触させられる基板を示す。以
下、第１下部構造物４０を基板４０という。第２下部構
造物５１は、基板４０の縁部に沿って形成されている。
第２下部構造物５１により基板４０の内側領域Ａが、境
界が定められて形成されている。基板４０の内側領域Ａ
は、第２下部構造物５１の一方側に形成された冷媒流入
口Ａ１を通じて凝縮器（図示せず）から流し入れられる
冷媒に接触させられる。以下、基板４０の内側領域Ａを
冷媒接触部Ａという。冷媒接触部Ａは、冷媒貯蔵部４
２、チャンネル領域４４及び冷却部４６から構成されて
いる。これら各部及び領域の底部に冷媒の流れのために
所定のパターンが形成されている。冷媒貯蔵部４２は、
冷媒流入口Ａ１を通じて凝縮器から流し入れられる冷媒
が貯蔵される領域であり、チャンネル領域４４は、毛細
管力により冷媒貯蔵部４２から冷却部４６に冷媒のポン
ピングが行われる領域であって、冷媒の流れがある領域
であり、冷却部４６は、チャンネル領域４４を通じて供
給された冷媒が発熱体Ｈの熱を吸収して相変化する領
域、例えば、冷媒が水の場合には、水が発熱体の熱を吸
収して気化される領域であって、発熱体を冷却する領域
である。
【００１８】一方、冷却部４６で発熱体から伝えられる
熱により冷媒が気化（蒸発）されることを考慮すれば、
冷却部４６を蒸発部ということもできる。
【００１９】冷却部４６で相変化した（気化した）冷媒
は、蒸気排出口Ａ２を通じて凝縮器（図示せず）に排出
される。冷媒流入口Ａ１及び蒸気排出口Ａ２は、冷媒の
流れに追って直列に設けられていて冷却部４６で発生す
る蒸気と凝縮された冷媒との逆流を防止するだけでな
く、高温の蒸気排出口Ａ２と冷媒流入口との熱伝逹を最
大限防止できる。
【００２０】冷媒貯蔵部４２、チャンネル領域４４及び
冷却部４６は、一列かつ連続的に形成されており、冷媒
接触部Ａは、一つの基板４０に形成された一領域である
ため、冷媒貯蔵部４２、チャンネル領域４４及び冷却部
４６は、一体化した一つのユニットと見なすことができ
る。
【００２１】冷媒貯蔵部４２と冷却部４６及びチャンネ
ル領域４４は、各部または領域の役割によって区分した
ものであるが、図２で分かるように冷媒が冷媒貯蔵部４
２からチャンネル領域４４を経て冷却部４６に連続して
流れるように基板４０を通じて一つに連結されている。
【００２２】図２及び図３を参照すれば、蒸発器の冷媒
貯蔵部４２、チャンネル領域４４及び冷却部４６などの
３次元的な領域は、上部構造物５０と下部構造物３８と
により境界が定められていることが分かる。そして上部
構造物５０と下部構造物３８とを有している蒸発器は、
平板型とされていることが分かる。
【００２３】冷媒接触部Ａは、チャンネル領域４４を中
心に冷媒貯蔵部４２と冷却部４６とに分けられている。
チャンネル領域４４は、冷却部４６の上側及び下側と第
２下部構造物５１との間に延在形成されている。したが
って、チャンネル領域４４は、コ字形になり、冷却部４
６は、コ字形のチャンネル領域４４と第２下部構造物５
１とにより取り囲まれた形になる。このような形のチャ
ンネル領域４４は、冷媒を冷媒貯蔵部４２から冷却部４
６の全領域に均一かつ連続的に流させるためのものであ
る。すなわち、一方向から冷却部４６に冷媒を供給する
ことではなく、四方から冷却部４６に冷媒を供給するた
めのものである。このようにして、冷却部４６全体また
は一部領域が瞬時にドライアウトされることを防止でき
る。このような目的を達成できるならば、チャンネル領
域４４は、コ字形以外の他の形であってもよい。例え
ば、図４に示すように、チャンネル領域４４は、冷媒接
触部Ａの上辺と下辺とを連結して冷媒接触部Ａを冷媒貯
蔵部と冷却部とに両分する直線形態とすることもでき
る。また、図５に示すように冷却部４６の全体を取り囲
むロ字形のチャンネル領域４４を備えることもできる。
この時、冷媒貯蔵部４２、チャンネル領域４４及び冷却
部４６の各領域は、必要に応じて調節できる。かくし
て、この場合には、冷却部４６に、より多くの冷媒が供
給されるよう冷媒貯蔵部４２と発熱体Ｈに対応する第１
冷却部４６ａとの間のチャンネル領域４４の幅を狭くす
るか、またはチャンネル領域４４で冷媒抵抗を減少させ
て第１冷却部４６ａに流し入れられる冷媒の量を増大さ
せることができる。図１で符号４６ｂは、第１冷却部４
６ａ以外の冷却部４６の残りの領域、すなわち、第２冷
却部を示す。
【００２４】冷媒を冷媒貯蔵部４２から冷却部４６に円
滑に連続的にかつ均一に流すために、冷媒接触部Ａの冷
媒貯蔵部４２、チャンネル領域４４及び冷却部４６に対
応する底部に多様な形のパターンが形成されている。
【００２５】一方、図３を参照すれば、基板４０、第２
下部構造物５１、上部構造物５０のより具体的な形態が
分かるが、符号４３は、上部構造物５０の底面に突設さ
れて冷媒接触部Ａでチャンネル領域４４の境界を定める
部材である。第２下部構造物５１は、基板４０の冷媒接
触部Ａの周囲に封着され、上部構造物５０の底面の縁部
は、第２下部構造物５１の上部の縁部と封着される。そ
してチャンネル領域の境界を定める部材４３の厚さは、
上部構造物５０の厚さと同一であることが望ましい。こ
のようにして冷媒が冷媒流入口Ａ１以外の他の領域を通
じて冷媒貯蔵部４２に流し入れられることが防止され、
冷媒貯蔵部４２に流し入れられた冷媒は、チャンネル領
域４４を通じてのみ冷却部４６に流し入れられ、冷却部
４６で発生した蒸気は、蒸気排出口Ａ２を通じてのみ排
出される。
【００２６】引続き、図６を参照すれば、冷媒接触部Ａ
の底部に形成されたパターンによって、冷媒接触部Ａ
は、複数の第１パターンが形成された第１パターン領域
Ｒ１、複数の第２パターンが形成された第２パターン領
域Ｒ２、複数の第３パターンが形成された第３パターン
領域Ｒ３、複数の第４パターンが形成された第４パター
ン領域Ｒ４及び複数の第５パターンが形成された第５パ
ターン領域Ｒ５に分けられる。一パターン領域のパター
ン密度は、均一であることが望ましいが、各パターン領
域別パターン密度は、各パターン領域が属する領域によ
って異なることがさらに望ましい。また、各パターン領
域が属する領域によって各パターン領域に形成されたパ
ターンの形態は異なる。例えば、冷媒は、冷媒貯蔵部４
２から冷却部４６へ均一かつ連続的に流れねばならない
ために、冷媒貯蔵部４２及びチャンネル領域４４に形成
されたパターンは、冷媒が冷却部４６に向かって円滑で
均一かつ連続的に流れうる形態であることが望ましい一
方、発熱体の上部を有する冷却部４６に形成されたパタ
ーンは、発熱体の上部に冷媒が四方から均一かつ連続的
に流し入れることのできる形態であることが望ましい。
【００２７】図１及び図６を共に比較すれば、冷媒貯蔵
部４２以外のチャンネル領域４４及び冷却部４６は、い
ずれも複数のパターン領域から構成されていることが分
かる。
【００２８】具体的に、冷媒貯蔵部４２は、第１パター
ン領域Ｒ１から構成されるとともに、チャンネル領域４
４は、第１ないし第３パターン領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３か
ら構成されており、冷却部４６は、第２ないし第５パタ
ーン領域Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５から構成されている。
チャンネル領域４４を構成するパターン領域のうち第２
パターン領域Ｒ２は、冷媒貯蔵部４２から冷却部の中央
への冷媒のポンピングを最大にするために設けられたも
のであって、第２冷却部４６ｂの左側と接触するチャン
ネル領域４４の一部領域と、チャンネル領域４４の図中
において垂直な部分および第１冷却部４６ａの間を通過
する第２冷却部４６ａの一部領域とを有している。第３
パターン領域Ｒ３は、図１４と図１５に示されたように
図において左右方向に延びるチャンネル領域４４の冷媒
の流れを冷却部の中央に向かって上下方向に自然かつ連
続的に生じさせるために設けられたものであって、チャ
ンネル領域４４の二つの水平部分の第１冷却部４６ａに
接した一部領域から第２冷却部４６ｂの一部領域に延在
形成されており、冷媒接触部Ａの右側辺に沿っては前記
二つの水平部分の前記一部領域から始まった部分が互い
に接触させられている。すなわち、第２冷却部４６ｂの
枠領域のうち左側の一部領域以外の全領域が第３パター
ン領域Ｒ３に属している。図１４で符号５６は、第３パ
ターン領域Ｒ３での冷媒の流れを示す。
【００２９】冷却部４６を構成するパターン領域のうち
第４及び第５パターン領域Ｒ４、Ｒ５は、図２で分かる
ように発熱体Ｈの上に該当する領域であって、冷却部４
６に流し入れられた冷媒の最終到達領域でもあり、冷媒
の相変化が最も活発に起きる領域であって、左側は、第
２パターン領域Ｒ２により、残りの部分は、第３パター
ン領域Ｒ３により取り囲まれている。第４パターン領域
Ｒ４の上、下及び右側は、第３パターン領域Ｒ３と、左
側は、第２パターン領域Ｒ２と境界をなす。すなわち、
第４パターン領域Ｒ４は、第２及び第３パターン領域Ｒ
２、Ｒ３により取り囲まれた形態である。冷却部４６の
第４パターン領域Ｒ４を取り囲んでいる第２及び第３パ
ターン領域Ｒ２、Ｒ３は、各々チャンネル領域４４の一
部を構成じている第２及び第３パターン領域Ｒ２、Ｒ３
が延長されたものである。
【００３０】冷媒貯蔵部４２から冷却部４６へ冷媒が円
滑で連続的かつ均一に供給される場合、冷媒貯蔵部４
２、チャンネル領域４４及び冷却部４６のパターン領域
構成は、図６のものと異なり、発熱体の発熱表面積また
は発熱体の発熱量によって異なるものにすることができ
る。
【００３１】例えば、図１５に示すように、チャンネル
領域４４の一部を構成するパターン領域のうち第３パタ
ーン領域Ｒ３が冷媒貯蔵部４２と同じような第１パター
ン領域Ｒ１に取り替えられ、冷却部４６の右側部分を構
成する第３パターン領域Ｒ３が冷却部の中央への冷媒ポ
ンピングを増加させることのできる形のパターンで構成
された第２パターン領域Ｒ２に取り替えられる。
【００３２】また、図１６に示すようにチャンネル領域
４４の全体を冷媒ポンピングを最大化できる形態のパタ
ーンから構成された第２パターン領域Ｒ２だけで構成で
き、冷却部中央の周囲に冷却部の中央へ冷媒が円滑に流
し入れられることのできる形態のパターンから構成した
第３パターン領域Ｒ３だけを設けることもできる。
【００３３】このように、冷媒貯蔵部４２、チャンネル
領域４４及び冷却部４６のパターン領域の構成は、相異
なるものとしてよい。
【００３４】一方、図１７及び図１８に示すように、チ
ャンネル領域の形態が異なる場合に冷媒貯蔵部４２、チ
ャンネル領域４４及び冷却部４６を構成するパターン領
域も変わる。
【００３５】具体的には、図１７を参照すれば、チャン
ネル領域４４ａは、冷媒接触部Ａの上下辺を図において
垂直に連結して冷媒接触部Ａを両断する図４に示すよう
な直線形態のチャンネル領域である。チャンネル領域４
４ａは、第１及び第２パターン領域Ｒ１、Ｒ２から構成
されているが、この時、第１パターン領域Ｒ１は、左右
反転したコ字形であり、第２パターン領域Ｒ２は、第１
パターン領域Ｒ１により左側及び上下側が取り囲まれて
いる。冷却部４６は、中央に第５パターン領域Ｒ５が、
その周囲に第４パターン領域Ｒ４が設けられており、第
４パターン領域Ｒ４の左側とチャンネル領域４４ａとの
間にチャンネル領域４４ａの第２パターン領域Ｒ２が延
在形成されて第４パターン領域Ｒ４の左側に接触させら
れている。第２及び第４パターン領域Ｒ２、Ｒ４と第２
下部構造物５１との間に第３パターン領域Ｒ３が設けら
れている。すなわち、第３パターン領域Ｒ３は、コ字形
に設けられており、第３パターン領域Ｒ３と共に冷却部
４６を構成する第２及び第４パターン領域Ｒ２、Ｒ４
は、このような第３パターン領域Ｒ３により右側及び上
下側が取り囲まれた形態である。
【００３６】図１８を参照すれば、チャンネル領域４４
ｂは、ロ字形であり、第１ないし第３パターン領域Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ３から構成されている。そしてこのような
チャンネル領域４４ｂに取り囲まれた冷却部４６は、第
２ないし第５パターン領域Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５から
構成されている。冷却部４６の中央に第５パターン領域
Ｒ５が設けられている。第５パターン領域Ｒ５の周囲に
第４パターン領域Ｒ４が設けられている。第４パターン
領域Ｒ４の右側とチャンネル領域４４ｂとの間に第２パ
ターン領域Ｒ２が設けられており、この第２パターン領
域Ｒ２は、チャンネル領域４４ｂの右辺を通じて第２下
部構造物５１まで延在形成されている。第４パターン領
域Ｒ４の左辺中央寄りの右側とチャンネル領域４４ｂの
左辺との間にも第２パターン領域Ｒ２が設けられてお
り、この第２パターン領域Ｒ２は、チャンネル領域４４
ｂの上辺と下辺まで図において垂直に延在形成されてお
り、この状態で左側にチャンネル領域４４ｂの左側一部
領域まで延在形成されている。
【００３７】一方、第２及び第４パターン領域Ｒ２、Ｒ
４とチャンネル領域４４ｂとの間に第３パターン領域Ｒ
３が設けられており、第３パターン領域Ｒ３は、チャン
ネル領域４４ｂの上側と下側の一部領域まで延在形成さ
れており、この状態で右側に第２下部構造物５１まで延
在形成されている。
【００３８】結局、第４パターン領域Ｒ４は、左右の第
２パターン領域Ｒ２及び上下の第３パターン領域Ｒ３に
より取り囲まれている。
【００３９】引続き、図７は、冷却接触部Ａを構成する
いろいろなパターン領域のうち、第１パターン領域Ｒ１
に形成されたパターンの構成を平面的に示すものであっ
て、これを参照すれば、第１パターン領域Ｒ１に形成さ
れた複数のパターンＰ１は、いずれも同じ形態である。
そして、各パターンＰ１は、冷媒が流れる方向Ａ３に所
定の長さＬ１と左右間隔Ｄ１を有し、これに図において
垂直の方向に長さに比べてはるかに短い所定の幅Ｗ１と
上下間隔Ｈ１を有する直線型パターンである。この時、
図中上下に隣接する二つの横方向の配列である行を構成
するパターンは、図において垂直方向に関してパターン
Ｐ１が横方向にずらされるようにして交互に整列されて
いる。
【００４０】一方、図示されていないが、第１パターン
領域Ｒ１に形成されたこのようなパターンＰ１は、所定
の高さを有している。この時、第１パターン領域Ｒ１に
形成されたパターンＰ１の高さは、いずれも同一である
ことが望ましいが、チャンネル領域４４以外の他の領域
に形成されたパターンの高さが、チャンネル領域４４に
形成されたものより高くても低くてもよい。
【００４１】このように、第１パターン領域Ｒ１に設け
られたパターンＰ１は、立体的に形成されている。図７
には、パターンＰ１の一部の斜視図が示されているが、
これを参照することによってパターンＰ１が立体的な形
態であるということが分かる。第１パターン領域Ｒ１を
構成するパターンＰ１が前記のように立体的な形態であ
るために、冷媒貯蔵部４２に貯蔵された冷媒は、底部を
通じて方向性を有してチャンネル領域４４に流し入れら
れる。
【００４２】図８は、第２パターン領域Ｒ２を構成する
パターンＰ２の配列形態を示し、図中の一部拡大図（原
案）は、パターンＰ２の一部の斜視図であって、この図
から、パターンＰ２の立体的な形態であるということが
分かる。図８を参照すれば、第２パターン領域Ｒ２を構
成する複数のパターンＰ２は、第１パターン領域Ｒを構
成するパターンＰ１と同じ形態であることが分かる。し
かし、第２パターン領域Ｒ２に形成されたパターンＰ２
の長さＬ２、左右間隔Ｄ２、上下間隔Ｈ２及び幅Ｗ２
は、第１パターン領域Ｒ１に形成されたパターンＰ１の
長さＬ１、上下間隔Ｈ１及び幅Ｗ１より短くて狭く、か
つ冷媒の流れ方向への左右間隔Ｄ２も狭い。結局、第２
パターン領域Ｒ２のパターン密度が第１パターン領域Ｒ
１のパターン密度より高いということが分かる。したが
って、第１パターン領域Ｒ１に沿ってチャンネル領域４
４に流し入れられた冷媒は、第２パターン領域Ｒ２に接
触した後より大きい毛細管力で均一に流される。
【００４３】第２パターン領域Ｒ２に形成されたパター
ンＰ２も第１パターン領域Ｒ１に形成されたパターンＰ
１と同じ形状であるため、第１及び第２パターン領域Ｒ
１、Ｒ２から構成されたチャンネル領域４４に流し入れ
られた冷媒は、方向性を有して冷却部４６に流し入れら
れる。
【００４４】チャンネル領域４４は、コ字形に冷却部４
６の上下領域まで延在形成されており、延在形成された
領域のうち第２下部構造物５１に近い領域は、第１パタ
ーン領域Ｒ１であり、冷却部４６に近い領域は、第３パ
ターン領域Ｒ３である。第３パターン領域Ｒ３には、隣
のパターン領域、すなわち、第１パターン領域Ｒ１から
流し入れられる冷媒が冷却部の周囲または縁部に沿って
流れると同時に冷却部の中央に向かうように前記冷媒の
流れに方向性を与える複数のパターンが配設されてい
る。前記複数のパターンの各々の高さは、隣のパターン
領域に形成されたパターンと同一であることが望ましい
が、より高いかまたは低いこともある。
【００４５】図９を参照すれば、第３パターン領域Ｒ３
に複数のパターンＰ３が形成されているが、各パターン
Ｐ３の長さＬ３、幅Ｗ３、左右間隔Ｄ３及び上下間隔Ｈ
３が第２パターン領域Ｒ２を構成するパターンＰ２のそ
れとほぼ類似しているか、またはやや小さく、パターン
Ｐ３が図において上下に揃えられた行列形態に整列され
ている点においてだけ異なり、その形状は、同一である
ことが分かる。したがって、チャンネル領域４４に流し
入れられた冷媒は、第１パターン領域Ｒ１に沿って迅速
に流れ、第２及び第３パターン領域Ｒ２、Ｒ３に合って
より均一に四方から冷却部４６に向かって流れる。この
時、第３パターン領域Ｒ３に流し入れられる冷媒は、図
９のパターンＰ３の整列形態から分かるように垂直及び
水平方向への方向性を有している。したがって、冷却部
４６の上下に形成されたチャンネル領域４４の第３パタ
ーン領域Ｒ３に流し入れられた冷媒は、チャンネル領域
４４の第２パターン領域Ｒ２に流し入れられた冷媒と同
じく冷却部４６に向かって均一に流れることができるだ
けでなく、冷却部の右側に設けられた第３パターン領域
Ｒ３を通じて冷却部の周囲または縁部に沿って流れる。
こうして、冷却部４６全体への冷媒の供給が連続的に円
滑に引き起こされる。
【００４６】一方、図２を参照すれば、発熱体Ｈは、基
板４０の冷却部のうち第４及び第５パターン領域Ｒ４、
Ｒ５に該当する基板の底面と接触することが分かる。
【００４７】したがって、第５パターン領域Ｒ５を取り
囲み、第２ないし第３パターン領域Ｒ２、Ｒ３に取り囲
まれた第４パターン領域Ｒ４に第５パターン領域Ｒ５の
次に多くの熱が発熱体Ｈから伝えられる。したがって、
第４パターン領域Ｒ４に形成された複数のパターンは、
流し入れられる冷媒を第５パターン領域Ｒ５の周囲に迅
速でかつ均一に供給すると同時に冷媒との接触面積が大
きくなければならず、発熱体Ｈから第４パターン領域Ｒ
４に伝達される熱を吸収して上下方向に伝達できる形状
であることが望ましい。また、第５パターン領域Ｒ５に
は、第４パターン領域Ｒ４に比べてより多くの熱が発熱
体Ｈから集中的に伝えられるので、第５パターン領域Ｒ
５に形成されたパターンは、第４パターン領域Ｒ４から
均一に供給される冷媒をより効果的に利用できる、より
大きな接触面積を有する高密度の複数パターンでなけれ
ばならない。
【００４８】例えば、図１０及び図１１に示すように、
第４及び第５パターン領域Ｒ４、Ｒ５に設けられたパタ
ーンＰ４、Ｐ５は、所定の左右間隔Ｄ４、Ｄ５、上下間
隔Ｈ４、Ｈ５及び高さ、所定の直径ｄ４、ｄ５を有する
立体的な形態である。望ましくは、一部拡大図（原案）
に示すように所定の高さを有する円柱であることが望ま
しい。このようなパターンＰ４、Ｐ５は、その密度が各
々のパターン領域全体にわたって均一に設けられている
ことが望ましい。すなわち、第４及び第５パターン領域
Ｒ４、Ｒ５のパターンＰ４、Ｐ５は、第１パターン領域
Ｒ１または第２パターン領域Ｒ２に形成されたパターン
Ｐ１、Ｐ２のように冷媒の流れに方向性を与えられる形
態に配設されていることではなく、冷媒が全方向に、す
なわち、等方的に流れうる形態に配設可能なように形成
されていることが望ましい。
【００４９】図１２は、第５パターン領域Ｒ５を取り囲
む第４パターン領域Ｒ４に形成された密度と大きさが変
化する複数のパターンを示すものである。
【００５０】第５パターン領域Ｒ５は、冷却部４６を構
成する他のパターン領域に比べて発熱体Ｈから最も多く
の熱が伝えられる領域である。したがって、第５パター
ン領域Ｒ５への冷媒流入は、第５パターン領域Ｒ５の四
方で同時に実行させることが望ましく、これは、周囲に
第４パターン領域Ｒ４が設けられているので自然に行な
われる。
【００５１】一方、第５パターン領域Ｒ５の四方から流
し入れられた冷媒は、ほぼ同じ時間に第５パターン領域
Ｒ５の全体に分散させることが望ましく、これにより、
第５パターン領域Ｒ５の全体で均一な熱吸収が可能とな
り、局所的にドライアウト現象が発生することも防止で
きて、発熱体Ｈの冷却効率が高められる。
【００５２】このようなことを考慮する際、第５パター
ン領域Ｒ５に形成されたパターンＰ５の形状や単位面積
に形成されたパターンの数、すなわち、パターンの構成
密度またはパターン集積度及びパターン分布の形態など
は、第４パターン領域Ｒ４に形成されたパターンＰ４´
の延長線で考慮することが望ましい。しかし、発熱体Ｈ
から伝えられる熱をより迅速でかつ全領域でより均一に
除去するために、流し入れられる冷媒を全領域へ迅速で
かつ均一に分散でき、冷媒に接触させられる第４及び第
５パターン領域Ｒ４、Ｒ５の表面積は、できるだけ広い
ことが望ましい。
【００５３】このため、第４及び第５パターン領域Ｒ
４、Ｒ５を構成するパターンは、図１０及び図１１に示
す通り、流し入れられる冷媒が全方向に均一かつ迅速に
分散されるように等方的に配設された幾何学的な形態、
例えば円柱であることが望ましい。
【００５４】また、第５パターン領域Ｒ５に設けられた
パターンＰ５の直径ｄ５は、第４パターン領域Ｒ４に形
成されたパターンＰ４に比べて狭く、パターンＰ５の構
成密度または集積度は、第４パターン領域Ｒ４のパター
ンＰ４の構成密度または集積度より高くしていることが
望ましい。
【００５５】図１３は、前述した冷媒接触部Ａを構成す
る複数のパターン領域、すなわち、第１ないし第５パタ
ーン領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５に形成された複
数のパターンの一例とチャンネル領域４４とを共に示す
斜視図であって、各パターン領域に形成されたパターン
の立体的形状（原案）、パターンの分布形態、パターン
の構成密度または集積度などを相互比較できる。図１３
に示す各パターン領域のパターン形状や分布形態、構成
密度は、冷媒が冷媒貯蔵部４２から冷却部４６の全領
域、特に第５パターン領域Ｒ５の全領域に迅速で均一か
つ連続的に供給されるという前提の下で異るものにする
ことができる。特に、冷媒貯蔵部４２やチャンネル領域
４４は、冷却部４６に比べて発熱体Ｈから相対的に遠く
離隔されている。そのため、冷媒貯蔵部４２やチャンネ
ル領域４４のパターン領域構成と各パターン領域に形成
されたパターンに対する変形マージンは、冷却部４６の
それに比べて大きいといえる。これにより、冷却部４６
に比べて冷媒貯蔵部４２及びチャンネル領域４４のパタ
ーン構成や構成された各パターン領域に形成されたパタ
ーンの形状、構成密度または集積度、分布形態は、より
多様に変形可能となる。
【００５６】冷媒貯蔵部４２に流し入れられた冷媒は、
チャンネル領域４４の毛細管力により冷却部４６にポン
ピングされる。したがって、冷媒貯蔵部４２に流し入れ
られる冷媒の量に比べてチャンネル領域４４を通じて冷
却部４６に到達する冷媒の量が少なくなって、図２に示
すように余分の冷媒５４が冷媒貯蔵部４２に貯蔵され
る。冷媒貯蔵部４２の冷媒受容能力は、冷媒貯蔵部４２
の横縦幅や高さを調節することによって調節できる。冷
媒貯蔵部４２の冷媒受容能力は、凝縮器から冷媒が供給
されなくても冷却部４６に冷媒を安定的にかつ均一に供
給できる程度が望ましい。冷媒貯蔵部４２内の上部空間
４２ａは、凝縮器から冷媒が流し入れられつつ一緒に流
し入れられる非凝縮ガスＧを集める領域として使用でき
る。また、冷媒貯蔵部４２に所定の冷媒を貯蔵しておく
ことによって、冷却部４６に冷媒を安定的に供給できて
発熱体の冷却効率を高められる。すなわち、冷却部４６
で発熱体の発熱量が瞬時に増加する場合、冷却部４６の
所定領域、特に第４及び第５パターン領域Ｒ４、Ｒ５で
冷媒が瞬時に蒸発して表面がかわくドライアウト現象が
起こる可能性があるが、冷媒貯蔵部４２に冷媒を所定の
レベルで常に維持する場合、瞬間過熱された冷却部４６
に冷媒を持続的に供給できるので、瞬時に起きるドライ
アウト現象がチャンネル領域４４に広がって蒸発器全体
に広がることを防止できる。
【００５７】図２及び図３を参照すれば、上部構造物５
０は、冷媒接触部Ａの周囲の第２下部構造物５１と接触
して冷媒接触部Ａの全領域を覆っている形態であるが、
冷媒貯蔵部４２及び冷却部４６には、冷媒貯蔵及び相変
化された冷媒を受容できる空間が設けられている。しか
しながら、上部構造物５０は、チャンネル領域４４とは
接触している。そのため、上部構造物５０とチャンネル
領域４４に形成されたパターンとが接触している。この
ようにして、チャンネル領域４４には、冷媒が流れうる
微細な水路が形成され、それにより毛細管現象が起き
る。つまり、毛細管力が発生して、このような冷媒の表
面張力による毛細管力により冷媒貯蔵部４２に貯蔵され
た冷媒は、外部の力によらず冷却部４６に自然にポンピ
ングされる。冷媒貯蔵部４２及び冷却部４６の各上部に
は、冷媒の流入及び相変化結果の蒸気の排出のための冷
媒流入口Ａ１及び蒸気排出口Ａ２が設けられている。便
宜のため、冷媒接触部Ａの底部に形成されたパターン
は、図示していない。
【００５８】図１９ないし図２２は、本発明の他の実施
形態によるＣＰＬ冷却装置の蒸発器を示す断面図であっ
て、まず図１９を参照すれば、上部構造物５０と対応す
るように設けられた第３下部構造物４０ａ、４０ｂ、４
０ｃは、第１ないし第３セグメントを冷媒が漏れないよ
うに密着させて構成したものである。第１セグメント４
０ａは、上部構造物５０と共に冷媒貯蔵部４２を形成す
るものであるが、これは、図１ないし図１８に示す実施
形態による蒸発器で基板（図２の４０）の冷媒貯蔵部４
２に対応する部分と第２下部構造物５１で冷媒貯蔵部４
２を取り囲む部分とが一つの単一体に結合されて得られ
るものと同じものである。第１セグメント４０ａと第３
セグメント４０ｃとの間に設けられた第２セグメント４
０ｂは、上部構造物５０のチャンネル領域４４を、境界
を定めて形成する面５０ａと向かい合う基板４０の一部
に該当するものであって、前記面５０ａと向かい合って
冷媒貯蔵部４２から冷却部４６へ冷媒が移送されるチャ
ンネルを形成している。第３セグメント４０ｃは、第２
セグメント４０ｂと密着されて底面が発熱体Ｈと接触す
る水平部分と、水平部分から垂直に延在形成されてい
て、冷却部４６で発生した蒸気の排出のために上部構造
物５０と所定間隔だけ離隔される垂直部分とから構成さ
れている。このような第３セグメント４０ｃは、前記一
実施形態において、基板４０の冷却部４６に対応する部
分と、第２下部構造物５１で冷却部４６を取り囲む部分
とが一つの単一体に結合されて得られるものと同じもの
である。したがって、第１及び第３セグメント４０ａ、
４０ｃの上部構造物５０に向かって垂直に延在形成され
た部分は、第２下部構造物（図２及び図３の５１）と同
じものとなる。
【００５９】第１ないし第３セグメント４０ａ、４０
ｂ、４０ｃの冷媒貯蔵部４２、チャンネル領域４４及び
冷却部４６に対応する各部分の底部には、図７ないし図
１４に例示したようにに冷媒の流れのための多様なパタ
ーンが形成されているが、前記実施形態を説明する過程
及びかかる図面を通じて詳細に説明したので、それに関
する詳細な図示は、省略する。同じようなことが、図２
０ないし図２２にも当てはまる。
【００６０】図２０は、図１９に示す実施形態でチャン
ネル領域４４に冷媒ポンピングのための第１ポンピング
手段６０が設けられた場合を示すものである。この場合
には、第２セグメント４０ｂ上に別のパターンが設けら
れていない。
【００６１】具体的に、図２０を参照すれば、第２セグ
メント４０ｂと上部構造物５０のチャンネル領域４４
を、境界を定めて形成する面５０ａとの間に毛細管力を
利用して冷媒貯蔵部４２から冷却部４６に冷媒をポンピ
ングするための第１ポンピング手段６０が設けられてい
る。第１ポンピング手段６０の冷媒貯蔵部４２に向かう
面（以下、第１面）は、冷媒貯蔵部４２に流し入れられ
る冷媒と接触し、冷却部４６に向かう面（以下、第２
面）は、冷却部４６に形成されたパターンに近接する
か、または接触している。このようにして第１ポンピン
グ手段６０によりポンピングされた冷媒が第１ポンピン
グ手段６０を経て前記第２面に到達すると同時に冷却部
４６に直ちに流し入れられる。第１ポンピング手段６０
は、冷媒貯蔵部４２に流し入れられた冷媒に対して毛細
管力を作用させることができ、毛細管力により第１ポン
ピング手段６０内に流し入れられた冷媒を前記第２面ま
でポンピングできるものであれば、いかなる構成を有す
る部材でも構わないが、多孔性部材であることが望まし
い。この時、前記多孔性部材に内在するホールは、少な
くとも冷媒貯蔵部４２に流し入れられた冷媒に対して前
記第２面まで前記冷媒を十分にポンピングできる毛細管
力を加えられるサイズを有することが望ましい。
【００６２】一方、第１ポンピング手段６０の冷媒貯蔵
部４２に向かう第１面は、図示されているものより冷媒
貯蔵部４２にさらに延在形成されうる。すなわち、第１
ポンピング手段６０の第１面は、冷媒貯蔵部４２に所定
長さだけ突設されることもある。
【００６３】図２１は、図１９に示す実施形態の他の変
形例を示すものである。これを参照すれば、第２セグメ
ント４０ｂ及び第３セグメント４０ｃは、図１９に示す
ものと同じ形態に設けられている。しかし、第１セグメ
ント４０ａ及び第２セグメント４０ｂは、境界で段差を
有するように設けられている。すなわち、第１セグメン
ト４０ａの第２セグメント４０ｂと接触する水平部分の
表面が第２セグメント４０ｂの表面より低く位置してい
る。これにより、第１セグメント４０ａの全体が第２セ
グメント４０ｂの第１セグメント４０ａと密着する面に
沿って下に所定距離だけ移動したことと同じくなる。こ
の時、移動距離は、第２セグメント４０ｂの厚さより短
いことが望ましい。このようにして、第２セグメント４
０ｂの第１セグメント４０ａと接触する面の一部は、冷
媒貯蔵部４２に流し入れられる冷媒と接触する。第２セ
グメント４０ｂの前記露出された面は、冷媒貯蔵部４２
から冷却部４６に移動する冷媒に対して突起として作用
する。
【００６４】第１ないし第３セグメント４０ａ、４０
ｂ、４０ｃの水平部分の厚さは、同一であるために、第
１セグメント４０ａ及び第２セグメント４０ｂの上面の
間に段差が発生する場合、両者の下面の間にも段差が発
生する。このような段差により第２及び第３セグメント
４０ｂ、４０ｃの下方に前記段差に該当する厚さを有す
る空間４０ｃ−１が存在する。この空間４０ｃ−１は、
そのままにしておいても構わないが、他の部材で充填す
ることができる。後者の場合、発熱体Ｈがその下面に付
着されねばならないために、空間４０ｃ−１を満たす部
材は、少なくとも第３セグメント４０ｃと同じ部材であ
るか、または第３セグメント４０ｃより熱伝導率に優れ
た部材であることが望ましい。
【００６５】一方、図２１の下方に図２１において第１
円Ｃ１で限定された部分を示す図が示されているが、こ
れを参照すれば、第２セグメント４０ｂの厚さは、第１
及び第３セグメント４０ａ、４０ｃの厚さより厚く、第
２セグメント４０ｂの表面が第１及び第３セグメント４
０ａ、４０ｃの水平部分の表面より高く位置している。
したがって、第２セグメント４０ｂと上部構造物５０の
チャンネル領域４４を、境界を定めて形成する面５０ａ
との間のチャンネルが第１及び第３セグメント４０ａ、
４０ｃの水平部分の表面より高い所に位置して３次元的
な冷媒供給が可能になる。
【００６６】図２２は、図２１に示す実施形態において
チャンネル領域４４にパターンの代わりに冷媒ポンピン
グのための第２ポンピング手段６０ａが設けられた場合
を示すものである。
【００６７】具体的に、第２セグメント４０ｂと上部構
造物５０のチャンネル領域４４を、境界を定めて形成す
る面５０ａ、すなわち、第２セグメント４０ｂと向かい
合う面との間に第２ポンピング手段６０ａが設けられて
いるが、これは、前記第１ポンピング手段（図２０の６
０）と同一であることが望ましいが、他のものでも構わ
ない。
【００６８】例えば、第２ポンピング手段６０ａは、多
孔性部材とパターンとを組合わせて構成したものであ
る。すなわち、第２ポンピング手段６０ａの冷媒貯蔵部
４２に近い部分は、第１多孔性部材で構成し、冷却部４
６に近い部分は、第２多孔性部材で構成し、中央部分
は、前記第１及び第２多孔性部材を連結して前記第１多
孔性部材を通じて流し入れられる冷媒に毛細管力が作用
可能となるように形成されたパターンから構成すること
ができる。または第２ポンピング手段６０ａの冷媒貯蔵
部４２に近い部分は、冷媒貯蔵部４２に流し入れられる
冷媒に毛細管力を作用できるように形成されたパターン
で構成し、残りの部分を多孔性部材で構成できる。また
は第２ポンピング手段６０ａの冷媒貯蔵部４２に近い部
分及び中央部分は、多孔性部材で構成し、冷却部４６に
近い部分は、中央部分を構成する前記多孔性部材を通じ
て流し入れられる冷媒に毛細管力を作用できるように形
成されたパターンで構成できる。
【００６９】一方、図２２の下方に図２２において第２
円Ｃ２で限定された部分を示す図が示されているが、こ
れを参照すれば、第２ポンピング手段６０ａは、第２セ
グメント４０ｂが第１及び第３セグメント４０ａ、４０
ｃより上に突出した状態に設けられた場合にも、第２セ
グメント４０ｂとそれと向かい合う面５０ａとの間に設
けられる。この場合にも第２ポンピング手段６０ａは、
前記のように多孔性部材とパターンとを組合わせて構成
できる。
【００７０】以上の説明で多くの事項が具体的に記載さ
れているが、それらは、発明の範囲を限定するものでは
なく、望ましい実施形態の例示として解釈されねばなら
ない。例えば、当業者であれば冷媒貯蔵部４２を構成す
る第１パターン領域Ｒ１に他のパターン領域をさらに設
けることができるだろう。また、冷媒貯蔵部４２の一部
を冷却部４６方向に延在形成させても、第１パターン領
域Ｒ１を冷却部４６を構成するパターン領域の一つにし
てもよい。そして、チャンネル領域４４をコ字以外の形
態に設けてもよい。
【００７１】また、前述した内容を組合わせることによ
って、言及しなかったものの、多分に類推可能な形態に
冷却部、チャンネル領域及び冷媒貯蔵部を変形すること
ができ、これらを構成するパターン領域のパターン密度
の変形や各パターン領域に形成されたパターン形態の変
形も可能である。また、冷却部４６だけでなく冷媒貯蔵
部４２にも一部領域が延在形成された形態のチャンネル
領域４４を設けることができる。また、冷媒貯蔵部４
２、冷却部４６及びチャンネル領域４４の底部を構成す
るパターン領域のうち少なくともいずれか一パターン領
域は、パターン領域の一位置から他の位置にパターンの
構成密度、すなわち、集積度が順次に高くなるか、また
は低くなるようにパターンが配設されたパターン領域と
されていてもよい。また、冷媒貯蔵部４２または冷却部
４６の底部にチャンネル領域４４の底部に形成されたパ
ターンより高いか、または低いパターンが設けられても
よい。また、冷媒貯蔵部４２の底部には、特別なパター
ンを設けなくてもよい。そのため、本発明の範囲は、説
明された実施形態によってではなく、特許請求の範囲に
記載された技術的思想により定められねばならない。
【００７２】
【発明の効果】前述したように、本発明は、凝縮器から
流し入れられる冷媒と非凝縮器内で非凝縮されたガスと
を貯蔵できる冷媒貯蔵部を具備しているので、冷媒を安
定的に供給できるだけでなく、凝縮器内の非凝縮ガスの
蓄積を最小化し、冷却部で蒸発によって除去される冷媒
量だけ前記冷媒貯蔵部から冷却部に均一かつ連続的に冷
媒を供給できるので、ドライアウトのような望ましくな
い現象を防止できて蒸発器の冷却効率を高めることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態による微細ウィック構造を
具備するＣＰＬ冷却装置の蒸発器の底部構成を示す平面
図である。
【図２】 図１を２−２´線で切断して示す断面図であ
って、底部を覆う上板を共に示す断面図である。
【図３】 本発明の実施形態によるＣＰＬ冷却装置の分
解斜視図である。
【図４】 図１に示す蒸発器に用いられる変形されたチ
ャンネル領域の平面図である。
【図５】 図１に示す蒸発器に用いられる変形された他
のチャンネル領域の平面図である。
【図６】 図１に示す蒸発器の冷媒接触部の底部を構成
するパターン領域を示す平面図である。
【図７】 図６の冷媒接触部を構成するパターン領域の
うち第１パターン領域のパターン分布を示す平面図であ
る。
【図８】 図６の冷媒接触部を構成するパターン領域の
うち第２パターン領域のパターン分布を示す平面図であ
る。
【図９】 図６の冷媒接触部を構成するパターン領域の
うち第３パターン領域のパターン分布を示す平面図であ
る。
【図１０】 図６の冷媒接触部を構成するパターン領域
のうち第４パターン領域のパターン分布を示す平面図で
ある。
【図１１】 図６の冷媒接触部を構成するパターン領域
のうち第５パターン領域のパターン分布を示す平面図で
ある。
【図１２】 図６の冷媒接触部を構成するパターン領域
のうち第４パターン領域の他のパターン分布を示す平面
図である。
【図１３】 図６の冷媒接触部を構成する第１ないし第
５パターン領域とチャンネル領域と各パターン領域に形
成されたパターンとの分布を共に示す平面図である。
【図１４】 図６の冷媒接触部を構成するパターン領域
のうち第５パターン領域周囲のパターン分布の他の例に
よる冷媒の流れの方向を示す平面図である。
【図１５】 冷媒接触部の底部を構成するパターン領域
の分布が異なる本発明の他の実施形態によるＣＰＬ冷却
装置の蒸発器の平面図である。
【図１６】 冷媒接触部の底部を構成するパターン領域
の分布が異なる本発明のさらに他の実施形態によるＣＰ
Ｌ冷却装置の蒸発器の平面図である。
【図１７】 冷媒接触部の底部を構成するパターン領域
の分布が異なる本発明のさらに他の実施形態によるＣＰ
Ｌ冷却装置の蒸発器の平面図である。
【図１８】 冷媒接触部の底部を構成するパターン領域
の分布が異なる本発明のさらに他の実施形態によるＣＰ
Ｌ冷却装置の蒸発器の平面図である。
【図１９】 本発明のさらに他の実施形態による微細ウ
ィック構造を具備するＣＰＬ冷却装置の蒸発器を示す断
面図である。
【図２０】 本発明のさらに他の実施形態による微細ウ
ィック構造を具備するＣＰＬ冷却装置の蒸発器を示す断
面図である。
【図２１】 本発明のさらに他の実施形態による微細ウ
ィック構造を具備するＣＰＬ冷却装置の蒸発器を示す断
面図である。
【図２２】 本発明のさらに他の実施形態による微細ウ
ィック構造を具備するＣＰＬ冷却装置の蒸発器を示す断
面図である。
【符号の説明】
３８・・・蒸発器の下部構造物 ４０・・・第１下部構造物（基板） ４２・・・冷媒貯蔵部 ４４・・・チャンネル領域 ４６・・・冷却部 ４６ａ・・・第１冷却部 ４６ｂ・・・第２冷却部 ５１・・・第２下部構造物 Ａ１・・・冷媒流入口 Ａ２・・・蒸気排出口
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Claims (49)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 凝縮器と、前記凝縮器から冷媒が供給さ
    れてこの冷媒の相変化を通じて発熱体を冷却する蒸発器
    と、前記蒸発器と前記凝縮器とを連結する液体管及び気
    体管を具備しているＣＰＬ冷却装置において、 前記蒸発器は、 前記凝縮器から流し入れられる冷媒を貯蔵しつつ上部空
    間に前記流し入れられる冷媒に含まれた非凝縮ガスを集
    める冷媒貯蔵部と、 前記冷媒の気化を通じて前記発熱体の冷却が行われる冷
    却部と、 前記冷媒貯蔵部から前記冷却部に毛細管力による前記冷
    媒の移送が行われるチャンネル領域を形成するように結
    合された上部及び下部構造物と、 を有する平板型とされていることを特徴とするＣＰＬ冷
    却装置の蒸発器。
  2. 【請求項２】 前記下部構造物は、基板として使われる
    第１下部構造物と、 前記第１下部構造物の縁部上に形成されて前記上部構造
    物との間に前記凝縮器の冷媒流出口と連結される冷媒流
    入口、及び前記凝縮器の蒸気流入口と連結される蒸気排
    出口を形成する第２下部構造物と、 から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の
    ＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  3. 【請求項３】 前記チャンネル領域は、前記冷媒貯蔵部
    及び前記冷却部の間に形成されているとともに、一部領
    域が前記冷却部と前記第２下部構造物との間に延在形成
    されていることを特徴とする請求項２に記載のＣＰＬ冷
    却装置の蒸発器。
  4. 【請求項４】 前記チャンネル領域の他の一部領域が前
    記冷媒貯蔵部と前記第２下部構造物との間に延在形成さ
    れていることを特徴とする請求項３に記載のＣＰＬ冷却
    装置の蒸発器。
  5. 【請求項５】 前記チャンネル領域は、コ字形、直線形
    またはロ字形とされていることを特徴とする請求項２に
    記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  6. 【請求項６】 前記冷媒貯蔵部の底部は、少なくとも一
    つ以上のパターン領域から構成されていることを特徴と
    する請求項１ないし請求項４のうちいずれか一項に記載
    のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  7. 【請求項７】 前記冷却部の底部は、少なくとも一つ以
    上のパターン領域から構成されていることを特徴とする
    請求項１ないし請求項３のうちいずれか一項に記載のＣ
    ＰＬ冷却装置の蒸発器。
  8. 【請求項８】 前記チャンネル領域の底部は、少なくと
    も一つ以上のパターン領域から構成されていることを特
    徴とする請求項２ないし請求項５のうちいずれか一項に
    記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  9. 【請求項９】 前記冷媒貯蔵部の底部は、第１パターン
    領域から構成されていることを特徴とする請求項６に記
    載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  10. 【請求項１０】 前記第１パターン領域に少なくとも一
    つ以上の他のパターン領域が設けられていることを特徴
    とする請求項９に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  11. 【請求項１１】 前記冷却部の底部は、第１パターン領
    域から構成されていることを特徴とする請求項７に記載
    のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  12. 【請求項１２】 前記第１パターン領域に少なくとも一
    つ以上の他のパターン領域がさらに設けられていること
    を特徴とする請求項１１に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発
    器。
  13. 【請求項１３】 前記冷却部の底部は、周囲に第２及び
    第３パターン領域を具備し、内側にこれらに取り囲まれ
    た第４パターン領域及び前記第４パターン領域に取り囲
    まれた第５パターン領域から構成されていることを特徴
    とする請求項７に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  14. 【請求項１４】 前記冷却部の底部は、周囲に第４パタ
    ーン領域を具備し、内側に前記第４パターン領域に取り
    囲まれた第５パターン領域を備えていることを特徴とす
    る請求項７に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  15. 【請求項１５】 前記第４パターン領域の周囲に第３パ
    ターン領域が設けられており、前記第３パターン領域
    は、前記チャンネル領域と接触させられていることを特
    徴とする請求項１４に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  16. 【請求項１６】 前記チャンネル領域の底部は、第１パ
    ターン領域から構成されていることを特徴とする請求項
    ８に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  17. 【請求項１７】 前記第１パターン領域に少なくとも一
    つ以上の他のパターン領域がさらに設けられていること
    を特徴とする請求項１６に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発
    器。
  18. 【請求項１８】 前記チャンネル領域の底部は、前記第
    １パターン領域と共に第２及び第３パターン領域をさら
    に備えるとともに、前記第１パターン領域は、前記冷媒
    貯蔵部の底部を構成するパターン領域と連結されてお
    り、前記第２及び第３パターン領域は、各々前記冷却部
    の底部を構成するパターン領域と連結されていることを
    特徴とする請求項１６に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発
    器。
  19. 【請求項１９】 前記第１及び第３パターン領域は、前
    記チャンネル領域の前記冷却部及び前記基板の間に延在
    形成された領域を構成していることを特徴とする請求項
    １８に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  20. 【請求項２０】 前記第３パターン領域と連結されてい
    る前記冷却部の底部を構成するパターン領域は、前記第
    ３パターン領域と同じパターンから形成された領域とさ
    れていることを特徴とする請求項１９に記載のＣＰＬ冷
    却装置の蒸発器。
  21. 【請求項２１】 前記第２パターン領域は、前記冷却部
    に延在形成されていることを特徴とする請求項１８に記
    載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  22. 【請求項２２】 前記第１パターン領域に前記凝縮器か
    ら流し入れられる冷媒が前記冷却部に向かうように前記
    冷媒の流れに方向性を与える複数のパターンが形成され
    ていることを特徴とする請求項９ないし請求項１２のう
    ちいずれか一項または請求項１６ないし請求項１９のう
    ちいずれか一項に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  23. 【請求項２３】 前記第１パターン領域に形成された複
    数のパターンの各々は、所定の高さを有し、前記冷媒の
    流れ方向に所定の長さを有する所定の幾何学的平面形状
    とされていることを特徴とする請求項２２に記載のＣＰ
    Ｌ冷却装置の蒸発器。
  24. 【請求項２４】 前記パターンは、前記冷媒の流れ方向
    に一列に配設されているとともに、各々所定間隔離隔さ
    れており、前記列の方向に交わる方向に交互に配設され
    ていることを特徴とする請求項２３に記載のＣＰＬ冷却
    装置の蒸発器。
  25. 【請求項２５】 前記第１パターン領域に形成されたパ
    ターンのうち前記冷媒貯蔵部に形成されたパターンは、
    前記チャンネル領域に形成されたパターンより高いかま
    たは低いことを特徴とする請求項２３に記載のＣＰＬ冷
    却装置の蒸発器。
  26. 【請求項２６】 前記第２パターン領域には、隣のパタ
    ーン領域から流し入れられる冷媒が前記冷却部またはそ
    の中央に向かうように前記冷媒の流れに方向性を与える
    複数のパターンが配設されていることを特徴とする請求
    項１３、請求項１８または請求項２１に記載のＣＰＬ冷
    却装置の蒸発器。
  27. 【請求項２７】 前記複数のパターンの各々は、所定の
    高さを有し、前記冷媒の流れ方向に所定の長さを有する
    所定の幾何学的平面形状とされていることを特徴とする
    請求項２６に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  28. 【請求項２８】 前記パターンは、前記冷媒の流れ方向
    に一列に配設されるとともに、各々所定間隔離隔されて
    おり、前記列の方向に交わる方向に交互に配設されてい
    ることを特徴とする請求項２６に記載のＣＰＬ冷却装置
    の蒸発器。
  29. 【請求項２９】 前記第２パターン領域に形成されたパ
    ターンのうち前記チャンネル領域以外の領域に形成され
    たパターンは、前記チャンネル領域に形成されたパター
    ンより高いかまたは低いことを特徴とする請求項２６に
    記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  30. 【請求項３０】 前記第３パターン領域には、隣のパタ
    ーン領域から流し入れられる冷媒が前記冷却部の周囲ま
    たは端部に沿って流れると同時に前記冷却部の中央に向
    かうように前記冷媒の流れに方向性を与える複数のパタ
    ーンが配設されていることを特徴とする請求項１３また
    は請求項１６ないし請求項２０のうちいずれか一項に記
    載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  31. 【請求項３１】 前記複数のパターンの各々は、所定の
    高さを有し、隣の行と並んでいるパターンが交互しない
    ように配設されていることを特徴とする請求項３０に記
    載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  32. 【請求項３２】 前記複数のパターンは、隣のパターン
    領域に形成されたパターンより高いかまたは低いことを
    特徴とする請求項３０に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発
    器。
  33. 【請求項３３】 前記第４パターン領域の隣のパターン
    領域から流し入れられる冷媒を前記冷却部の中央に流さ
    せると同時に前記第４パターン領域全体に等方的に流さ
    せる複数のパターンが配設されていることを特徴とする
    請求項１３ないし請求項１５のうちいずれか一項に記載
    のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  34. 【請求項３４】 前記複数のパターンの各々は、所定の
    高さを有する円柱とされていることを特徴とする請求項
    ３３に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  35. 【請求項３５】 前記複数のパターンは、隣のパターン
    領域に形成されたパターンより高いかまたは低いことを
    特徴とする請求項３３に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発
    器。
  36. 【請求項３６】 前記複数のパターンは、前記第４パタ
    ーン領域から第５パターン領域にいくほどその直径が小
    さくなるように配設されていることを特徴とする請求項
    ３３に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  37. 【請求項３７】 前記第５パターン領域の隣のパターン
    領域から流し入れられる冷媒を第５パターン領域の全領
    域に均一かつ速く流させる複数のパターンが配設されて
    いることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記
    載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  38. 【請求項３８】 前記複数のパターンの各々の直径は、
    隣のパターン領域に形成されたパターンと同一かまたは
    小さいことを特徴とする請求項３７に記載のＣＰＬ冷却
    装置の蒸発器。
  39. 【請求項３９】 前記複数のパターンの各々は、所定の
    高さを有する円柱とされていることを特徴とする請求項
    ３８に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  40. 【請求項４０】 前記下部構造物は、 前記上部構造物と共に前記冷媒貯蔵部をなす一方、前記
    凝縮器の冷媒流出口と連結される冷媒流入口を形成する
    第１セグメントと、 前記上部構造物の前記チャンネル領域を形成する面と向
    かい合う一方、前記冷媒が漏れないように一の側を前記
    第１セグメントに密着させた第２セグメントと、 前記上部構造物と共に前記冷却部をなす一方、前記凝縮
    器の蒸気流入口と連結される蒸気排出口を形成して前記
    冷媒が漏れないように前記第２セグメントの他の側と接
    着された第３セグメントとから構成されていることを特
    徴とする請求項１に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  41. 【請求項４１】 前記第１セグメントと第２セグメント
    との間及び／または第２セグメントと第３セグメントと
    の間に段差が存在することを特徴とする請求項４０に記
    載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  42. 【請求項４２】 前記第２セグメントと前記上部構造物
    の前記チャンネル領域を形成する面との間には、前記チ
    ャンネル領域を充填するようにして、前記冷媒貯蔵部に
    流し入れられる冷媒を前記冷却部にポンピングするため
    のポンピング手段が設けられていることを特徴とする請
    求項４０または請求項４１に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸
    発器。
  43. 【請求項４３】 前記ポンピング手段は、多孔性部材と
    されていることを特徴とする請求項４２に記載のＣＰＬ
    冷却装置の蒸発器。
  44. 【請求項４４】 前記ポンピング手段は、多孔性部材と
    前記第２セグメントの一部領域上に形成されたパターン
    から構成されているとともに、前記パターンは、前記冷
    媒貯蔵部に流し入れられる冷媒または前記多孔性部材を
    通じて流し入れられる冷媒に対して毛細管力が作用可能
    となるように形成されていることを特徴とする請求項４
    ２に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  45. 【請求項４５】 前記多孔性部材は、前記冷媒貯蔵部に
    所定長さだけ延在形成されていることを特徴とする請求
    項４３に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  46. 【請求項４６】 前記チャンネル領域の一部領域が前記
    冷却部と前記第３セグメントの垂直な部分との間に延在
    形成されていることを特徴とする請求項４２に記載のＣ
    ＰＬ冷却装置の蒸発器。
  47. 【請求項４７】 前記チャンネル領域の他の一部領域が
    前記冷媒貯蔵部と前記第１セグメントの垂直な部分との
    間に延在形成されていることを特徴とする請求項４６に
    記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  48. 【請求項４８】 前記冷却部の底部に少なくとも一種以
    上のパターンが形成されているとともに、これらパター
    ンは、前記冷却部に流し入れられる冷媒に毛細管力を作
    用させるように設けられていることを特徴とする請求項
    ４２に記載のＣＰＬ冷却装置の蒸発器。
  49. 【請求項４９】 前記冷媒貯蔵部底に所定のパターンが
    形成されていることを特徴とする請求項４２に記載のＣ
    ＰＬ冷却装置の蒸発器。
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