JP2004028508A - Cooling device, electronic appliance device, and manufacturing method for cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CPU等の冷却対象を冷却する冷却装置、その製造方法、および冷却装置を搭載するパソコンやデジタルカメラ等の電子機器装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
CPU等の冷却対象を冷却するために、電子装置に冷却装置が内蔵されている。ここで、近年の半導体素子の高集積化、大規模化に伴い、電子装置の発熱量が次第に増加している。また、パーソナルコンピュータの小型化、情報携帯端末等の普及に伴い、電子装置の小型化が求められている。このため、電子装置に内蔵される冷却装置に熱輸送効率の向上および小型化の双方が要求されている。
ここで、米国航空宇宙局(NASA)により提案されたCPL(キャピラリ・ポンプ・ループ:Capillary Pumped Loop)構造を有する冷却装置(CPL方式の冷却装置)は、高熱輸送効率および小型・薄型化を実現しうるものと期待され、開発が進められている。
CPL方式の冷却装置による冷却の基本原理は通常のヒートパイプとほぼ同様である。即ち、封入された冷媒が蒸発部で気化することで吸熱し、凝縮部で液化することで放熱する。この結果、熱エネルギーを蒸発部から凝縮部へと移動させ、蒸発部ひいては冷却対象を冷却している。
CPL方式の冷却装置では、蒸発部が微小チャネルアレイ構造等から構成されたウイックを有する。ウィックは、毛管現象により液化した冷媒を吸引し(毛管力による冷媒の吸引)蒸発部へと供給する一種のポンプとして機能する。ウィックが、蒸発部に冷媒を供給することで、冷媒の気化が継続して行われ、冷却装置の連続的な動作が確保される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、蒸発部で気泡が発生し、ウイックによる冷媒の供給が行われ難くなる場合がある。例えば、定常的若しくは突発的な熱移動等に起因して、蒸発部で気化した冷媒が液化した冷媒中の気泡として成長する可能性がある。発生した気泡が、ウイック中に滞留したり、冷媒に対してその循環方向とは逆の方向に圧力をかけたりすると、ウィックによる冷媒の供給が阻害され、冷却装置の冷却能力が低下する。
特に、蒸発部で発生した気泡が大きく成長してウィック全体に達すると、毛管力による液体吸引が行われなくなり、冷媒の循環が停止してしまう。このような冷媒の循環停止は、ウィックに保持された冷媒全てが蒸発してウィックのドライアウト(干上がり)を招くことになる。このようにウイックがドライアウトしてしまうと、冷却装置内で冷媒を再度循環させることが困難になる。
【0004】
このような問題を解消するため、例えば、特開2001−196778等では高さの異なる微小な壁(マイクロウォール)を複数設けフィンとした液体保持構造を具備する蒸発部が開示されている。
しかしながら上記のような構成であっても、気泡の滞留や逆流を完全に解消することはできず、冷却装置の安定動作が必ずしも確保できないという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、気泡による冷媒の供給の阻害を低減し、熱輸送動作の安定化を図った冷却装置、電子機器装置、及び冷却装置の製造方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
A.本発明の第1の観点に係る冷却装置は、気化された作動流体たる気相作動流体が通過する気体流路と、前記気体流路を通過した気相作動流体を液化して液相作動流体を形成する液化部と、前記液化部で形成された液相作動流体が通過する液体流路と、平面上に前記液体流路から前記気体流路へと向かう方向に列をなして配置された複数の突起からなり、かつ毛管現象によって前記液体流路から液相作動流体を吸引し保持する液体吸引保持部を有し、該液体吸引保持部に保持された液相作動流体を気化して気相作動流体を形成する気化部と、を具備することを特徴とする。
液体吸引保持部の形状をフィン状(チャネルアレイ)ではなく、列をなして配置された複数の突起からなる構成としている。このため、液相作動流体が列に沿った方向およびこれとは異なる方向(列上の前後の突起間を通る方向)の双方に移動することが可能となる(液相作動流体の移動の柔軟性の確保)。これにより液体吸引保持部に気泡が生じた場合でも、気泡を迂回して液相作動流体が流れることが可能となり、液相作動流体の流れ、ひいては熱輸送が安定化される。
【0006】
(1)前記複数の突起が、前記列に沿った方向からみて2μm以上50μm以下の間隔で配置されていてもよい。
突起の配置ピッチとしては約2μm程度以上、50μm程度以下が好ましい。
間隔が2〜3μm以下では液相作動流体が効率良く流れることが困難となり、50μm以上では十分な毛管力を得ることができないからである(液体流路から液相作動流体を吸引する力が弱くなる)。
【0007】
(2)前記液体吸引保持部における液相作動流体のコンダクタンスが、前記液体流路から前記気体流路へと向かう方向より、該気体流路から該液体流路へと向かう方向の方が大きくなるように、前記複数の突起が配置されていてもよい。
作動流体の流れの正逆方向でコンダクタンスを異ならせることで、液体吸引保持部で発生した気泡等に起因する液相作動流体の気体流路から液体流路への逆流を防止し、液体吸引保持部が干上がらないようにすることができる。
流れの正逆方向でコンダクタンスを異ならせるには、例えば、突起の下流側端部を上流側端部よりも大きくすることで(幅を広くすることで)行える。すなわち、正逆方向で突起が非対称性となるように配置して、コンダクタンスを正逆方向で異ならせることができる。
【0008】
▲1▼ここで、複数の突起の形状を、柱状、さらには角柱とすることができる。この角柱としては三角形、五角形等の奇数角形、および角が偶数の偶数角形を用いることができる。
即ち、逆流の防止に奇数角形、および偶数角形の双方を用いることができる。例えば六角形であっても、下流側での幅を上流側での幅よりも大きくすれば逆流を防止できる。
【0009】
▲2▼前記複数の突起が、前記列に沿って交互に、該列の方向と異なる方向にずれて配置されていてもよい。この具体例として、突起の列がジグザグ、あるいは蛇行している場合を挙げることができる。また、列が複数の場合の例として、突起が千鳥状に配置されている場合を挙げることができる。
列がずれて整列されていても、液相作動流体の移動の柔軟性を確保して、気泡を迂回して液相作動流体が流れるようにすることができる。
また、逆流の防止をより効果的に図ることができる。即ち、列内において突起をずらして配置することで、突起の背後に次の突起が配置されなくなり、突起が液相作動流体の流れに晒される。このため、突起による逆流防止の効果が向上する。
【0010】
ここで、前記複数の突起が複数の略平行な列に沿って配置され、かつ前記列に沿った方向と直交する方向からみて、該複数の突起間の距離と該複数の突起の幅が略等しくすることができる。
この具体例として、突起を千鳥状に配置し、さらに突起の下流側の底辺と突起間の間隔の比を約1:1とした場合を挙げることができる。作動流体の逆流を効果的に防止することができる。
【0011】
(3)前記気化部を、前記複数の突起から構成された液体吸引保持部が形成された第1の基板と、該第1の基板に接合された第2の基板から構成することができる。
基板を用いて、気化部をコンパクトに構成することができる。
【0012】
(4)前記気体流路および前記液体流路を変形自在とすることができる。
液体流路を変形自在とすることで、冷却装置を設置する際の柔軟性が向上する。
【0013】
B.本発明の第2の観点に係る電子機器装置は、中央演算処理部と、前記中央演算処理部に近接または接触して配置されたAに示す冷却装置とを具備することを特徴とする。
冷却装置によって電子機器装置内を効果的に冷却することができる。
【0014】
C.本発明の第3の観点に係る冷却装置の製造方法は、作動流体が通過する流路を構成する溝を第1の基板上に形成する溝形成工程と、列をなして配置された複数の突起からなり、かつ毛管現象を用いて液相作動流体を吸引する液体吸引保持部を第2の基板上に形成する液体吸引保持部形成工程と、前記溝形成工程で溝が形成された第1の基板と前記液体吸引保持部形成工程で液体吸引保持部が形成された第2の基板とを接合する接合工程と、を具備することを特徴とする。
基板を用いて冷却装置を効率よく製造することができる。
ここで、液体吸引保持部形成工程が、第3の基板に前記液体吸引保持部を形成する工程と、前記液体吸引保持部が形成された第3の基板を前記第2の基板に組み込む工程とを有してもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
(第1実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係る冷却装置100を分解した状態を表す分解斜視図であり、図2は冷却装置100を図1のA−Bで切断した状態を表す断面図である。
図1,2に示すように、冷却装置100は2枚の基板10,20を接合して構成され、その内部に気化部30,気体流路40,液化部50、液体流路60を有し、作動流体Fが封入されている。気化部30,気体流路40,液化部50,液体流路60は作動流体Fが循環する循環経路70を構成する。
作動流体Fは、いわゆる冷媒であり、水、アンモニア、炭化水素、二酸化炭素等種々の材料を用いることができる。
【0016】
気化部(蒸発部)30は、基板10、20上それぞれに形成された溝11,21間に構成され、作動流体Fが液体(液相作動流体FL)から気体(気相作動流体FG)へと相変化する箇所であり、液体吸引保持部(ウィック)31、気体流入部32,気液分離壁33を有する。
【0017】
液体吸引保持部31は、基板10の溝11上に列をなすように配置された突起12から構成され、毛管現象を利用して液体流路60から液相作動流体FLを吸引し(毛管力による吸引)、これを保持する。液体吸引保持部31に保持された液相作動流体FLは気化(蒸発)し、その周囲から気化熱を奪う。
以上のように、液体吸引保持部31は、▲1▼毛管力により液体流路60から液相作動流体FLを吸引する吸引機能、▲2▼吸引した液相流体FLを一時的に保持する保持機能を有する。この吸引機能により、液体吸引保持部31は作動流体Fを循環経路70内で連続的に循環させるためのポンプとして機能する。
なお、突起12の詳細は後述する。
【0018】
気体流入部32は、液体吸引保持部31の上方と基板20の溝21の底面との間に形成された空間であり、液体吸引保持部31で気化された気相作動流体FGが流入する。
【0019】
気液分離壁33は、液体吸引保持部31と気体流路40との間に配置された突起である。気液分離壁33は液体吸引保持部31の突起12よりも少し高さが高く、かつその幅が溝11の幅一杯になるように構成されている。
この結果、液体吸引保持部31に保持された液相作動流体FLが液相を維持したままで気体流路40に流入することが防止される。一方、気相作動流体FLは気液分離壁33の上面と基板20下面の溝21の底面との間から気体流路40に移動する。
【0020】
気体流路40は、基板10に形成された溝13と基板20の下面とによって構成され、気化部30で気化した気相作動流体FGが液化部50に移動するための経路である。
【0021】
液化部(凝縮部)50は、基板10上に形成された溝14と基板20の下面との間に構成され、作動流体Fが気体から液体へと相変化する箇所であり、複数の凝縮フィン51が並列して配置されている。気体流路40から流入した気相作動流体FGが凝縮フィン51で液化して液相作動流体FLが形成され、この液化の際に熱を放出する。
【0022】
液体流路60は、基板10に形成された溝15と基板20の下面から構成され、液化部50で液化した作動流体Fが気化部30に移動するための経路である。
【0023】
基板10、20にそれぞれ形成された溝16,26は、一体となって断熱空間80を構成する。断熱空間80は気化部30,気体流路40,液化部50、液体流路60間で、基板10,20を通じて、熱が伝導することを制限し、冷却装置100の冷却効率の向上を図っている。
【0024】
(液体吸引保持部31の詳細)
既述のように液体吸引保持部31は、基板10の溝11上に列をなして配置された突起12から構成される。以下、突起12の詳細を説明する。
図3は、液体吸引保持部31の突起12の配置を表す上面図である。
図3に示すように突起12は液体流路60から気体流路40へと向かうY正方向(液流入方向)及びこれと直交するX方向の双方について、列をなすアレー状に配置されている。
【0025】
(1)突起12間の空間で毛管力が働き、液相作動流体FLを液体流路60から吸引して、その液面を気体流入部32に対向した状態にする。毛管力による液相作動流体FLの吸引を行わせるためには、突起12間の空間距離をある程度小さくする必要がある(突起12をある程度密に分布させる)。図3に示すように、突起12間の距離として、X方向の距離dxとY方向の距離dyとがあるが、例えばこの双方を50μm以内とすることで、毛管力により液相作動流体FLの吸引を行うことができる。
一方、突起12の分布が密になりすぎると、液相作動流体FLを液体流路60から気体流路40の方へと移動するときの抵抗が大きくなるため、突起12間の距離を2,3μm程度以上にすることが好ましい。
【0026】
(2)突起12をアレー状に配置したことで、液相作動流体FLは液体流路60から気体流路40へと向かうY正方向のみならず、これと直交するX方向への移動が可能となる。これは、以下に示すように、気泡による液体吸引保持部31内での液相作動流体FLの移動の阻害を低減する作用をもたらす。
【0027】
液体吸引保持部31において、液相作動流体FLが気化するときに体積が急激に膨張して、液相作動流体FL内に気泡が発生する可能性がある(例えば、いわゆる突沸)。この気泡は液体吸引保持部31内に滞留し、液体吸引保持部31内での液相作動流体FLの移動を妨げる畏れがある。
突起12がアレー状に配置されていることから、突起12間の一部が塞がった場合であっても、液相作動流体FLがこれを迂回して移動することができる。
図4は、液相作動流体FLが吸引保持部31内の気泡91を迂回する状態を表す上面図である。アレー状に配置された突起12間に気泡91があっても液相作動流体FLがこれを迂回して移動できることが判る。
以上のように、アレー状に突起12を配置したことで、液相作動流体FLの移動の融通性が確保され(少なくとも複数の方向への移動が可能)、液体吸引保持部31における気泡等に起因する液相作動流体FLの移動の阻害を防止することができる。
【0028】
(3)図2,3に示すように突起12は柱状であり、その断面が三角形(ここでは、二等辺三角形)である。そして、三角形の頂点p1が液相作動流体FLの流入方向(Y負方向)で、二等辺三角形の底辺bが液相作動流体FLの流出方向(Y正方向)となるように配置されている。これは、液相作動流体FLの逆流防止に寄与する。
突起12の配置は液相作動流体FLの流入流出方向で非対称性を生じており、その結果、流れの正方向と負方向でコンダクタンスの相違が生じている。さらに、突起12が液相作動流体FLの流れの正方向側よりも逆方向側の幅が大きくなるように配置されている。この結果、液相作動流体FLは流入方向から流出方向へと向かう流れの正方向(Y正方向)の方が、流れの逆方向(Y負方向)よりも流れ易くなっている。
【0029】
図5(A),(B)は、液相作動流体FLが液体吸引保持部31中を流れるときの様子を模式的に示す図である。ここで、図5(A)は液相作動流体FLが正方向(液体流路60側から気体流路40側へ向かう方向)に、図5(B)は液相作動流体FLが逆方向(気体流路40側から液体流路60側へ向かう方向)に流れる状態を表している。
図5(A)に示すように、正方向の流れでは、突起12の液相作動流体FLに対する抵抗は少なく、液相作動流体FLはスムーズに流れていく。一方、図5(B)に示すように、液相作動流体FLが逆流しようとする場合でも、突起12が逆流に対する抵抗性が高い形状となっているため、冷媒の逆流を低減することができる。
以上のように、突起12の配置により、液体吸引保持部31が作動液体Fの流動方向の一方向性を確保する(逆流防止)機能を持つことになる。
【0030】
液体吸引保持部31で発生した気泡は、液相作動流体FLの移動を妨げるに留まらず、液相作動流体FLを逆流させ、ひいては液体吸引保持部31の干上がりを招く畏れがある。
突起12の配置により液相作動流体FLの逆流を防止することで、液体吸引保持部31の干上がりを防止し、液相作動流体FLを安定して循環させることができるようになる。
【0031】
(4)図6に液体吸引保持部31上の突起12の他の配置例を示す。ここでは、突起12がいわゆる千鳥状に配置されている。即ち、突起12のX方向に配置されたn番目の列の突起12の間にその次のn+1番目の列の突起12が配置されている。このように、ある列の突起12間にその次の列の突起12が配置されると、液相作動流体FLの流れの方向からみて異なる列の突起12が互いに他の突起12の背後に隠れることなく配置されることなる。
このように突起12を千鳥状に配置することで、液相作動流体FLの逆流をより効果的に防止することが可能となる。
【0032】
図7(A),(B)は、液相作動流体FLが図6に示した液体吸引保持部31中を流れるときの様子を模式的に示す図である。ここで、図7(A)は液相作動流体FLが正方向(液体流路60側から気体流路40側へ向かう方向)に、図7(B)は液相作動流体FLが逆方向(気体流路40側から液体流路60側へ向かう方向)に流れる状態を表している。
図7(A)、(B)を図5(A),(B)と比較すれば判るように、突起12を千鳥状に配置することで、逆流防止効果をより向上させることができる。
【0033】
(5)液体吸引保持部31の突起12の形状として、三角柱形状以外の形状を用いることも可能である。
図8〜10は液体吸引保持部31での突起12の配置例を示す上面図である。
図8は突起として五角形状の突起12aを用いた例を示す。五角形状の突起12aは、三角形状の突起と同様に、流れの正方向側よりも逆方向側で幅が大きくなるように配置されている。この結果、作動液体Fの逆流を効率よく防止し、作動液体Fが安定して流れるようになっている。
【0034】
また、図9は、三角柱形状の突起12bの中に円柱形状の突起12cを混在させて配置した状態を表している。図10は、チャネルアレイ形状の突起12dの間に三角柱形状の突起12eを配置した例を示している。
このように、突起12全てを同一形状にする必要はない。また、突起12の一部にチャネルアレイ形状の突起を含めても差し支えない。
【0035】
(6)以上を纏めると、列をなすように突起12を配置することで、作動液体Fの流れに融通性を持たせ、発生した気泡により液体吸引保持部31での作動液体Fの流れが阻害されることを低減できる。
また、突起12を流れの正逆方向で非対称を有するように配置することで、液体吸引保持部31における作動液体Fの逆流を防止できる。さらに、突起12の配置を千鳥状にすることでより効果的に逆流防止を図ることができる。
このような、液体吸引保持部31において気泡に起因する作動液体Fの流れの阻害(逆流も含む)を防止することで、液体吸引保持部31への作動液体Fの供給を確保している。
作動液体Fの供給が確保されることから、液体吸引保持部31に保持された液相作動流体FLの気化が連続的に行われても、その乾燥(ドライアウト)を防止することができる。
【0036】
(冷却装置100の動作)
冷却装置100の動作を説明する。
冷却装置100内では作動流体Fが、循環経路70たる気化部30,気体流路40,液化部50,液体流路60を循環することで、気化部30の熱が液化部50に移動する。以下、この詳細を説明する。
【0037】
液相作動流体FLが液体流路60から気化部30に流入する。この流入は気化部30の液体吸引保持部31での毛管現象によって行われる(毛管力による吸引)。
液体吸引保持部31に吸引された液相作動流体FLは、液体吸引保持部31に保持された状態で吸熱し、気化する。気化した作動流体F(気相作動流体FG)は気体流入部32に流入し、気液分離壁33上を通過して気体流路40に流入する。
気体流路40に流入した気相作動流体FGは、液化部50に流入し、凝縮フィン51で液化して放熱する。
以上のように、作動流体Fが循環経路70を循環し、気化部30での気化による吸熱、液化部50での液化による放熱が連続的に行われる。この結果、気化部30の熱が液化部50に運搬され、気化部30に接触あるいは近接した冷却対象が冷却されることになる。
【0038】
冷却装置100の動作の際に、液体吸引保持部31に列をなすように配置された突起12により、液体吸引保持部31における気相作動流体FGの移動が気泡により阻害されることを防止できる。さらに、流れの一方向性を確保することで、循環経路70での作動流体Fの循環がより確実に行われる。
この結果、気泡に起因して冷却装置100の冷却効率が低下したり、さらにドライアウトにより冷却装置100の動作が停止したりすることが防止される。
【0039】
(第2実施形態)
図11は本発明の第2の実施形態に係る冷却装置200を分解した状態を表す分解斜視図であり、図12(A)、(B)はそれぞれ組み立てられた冷却装置200を図11のC−D、E−Fで切断した断面を表す断面図である。
図11,12に示すように冷却装置200は、4枚の基板210〜240から構成されている。基板230,240はそれぞれ基板220の孔221、222に隙間なく組み込まれる。さらに、基板210、220が接着固定される。
図13〜15は、冷却装置200を構成する基板210,220それぞれおよびこの両者を組み合わせた状態を表す上面図である。ここでは基板220は、基板230,240と組み合わされた状態で表している。
【0040】
図11〜15に示すように、冷却装置200は4枚の基板210〜240を組み合わせて構成され、その内部に気化部250,気体流路260,液化部270、液体流路280を有し、作動流体(冷媒)Fが封入されている。気化部250,気体流路260,液化部270,液体流路280は、第1の実施形態と同様に、作動流体Fが循環する循環経路290を構成する。
【0041】
基板210、220は、比較的熱絶縁性の高い材料から、基板230,240は比較的熱伝導性の高い材料から構成するのが好ましい。
基板230に形成された液体吸引保持部251と基板240に形成された凝縮フィン271は、吸熱、放熱の機能を有することから、熱伝導性が良好であることが好ましい。一方、冷却装置200を構成する液体吸引保持部251、凝縮フィン271以外の構成要素は、不要な熱伝導を制限するためにある程度の熱絶縁性を有することが好ましい。
具体的には、基板210、220を例えばプラスチック、ガラス、およびこの両者の組み合わせから、基板230,240を例えばニッケル、銅等の金属から構成できる。
但し、液体吸引保持部251および凝縮フィン271の厚さを薄くすれば、その構成材料自体の熱伝導性がそれほど良くなくても外部との熱交換に支障を来すことはない。
【0042】
気化部250は、基板210上の溝211と基板230との間に構成され、作動流体Fが液体(液相作動流体FL)から気体(気相作動流体FG)へと相変化する箇所であり、液体吸引保持部(ウィック)251、気体流入部252を有する。
【0043】
液体吸引保持部251は、基板230の下面上に形成された溝231上に列をなすように配置された突起232から構成されている。突起231の構造および機能は基本的には第1の実施形態と大きく異なるものではないので、記載を省略する。
【0044】
気体流入部252は、液体吸引保持部251の下方と基板210の溝211の底面との間に形成された空間であり、液体吸引保持部251で気化された作動流体Fが流入する。
【0045】
気体流路260は、基板210に形成された溝212と基板220の下面とによって構成され、気化部250で気化した作動流体が液化部270に移動するための経路である。
【0046】
液化部(凝縮部:コンデンサ)270は、基板210の溝213と基板240の下面との間に構成され、作動流体Fが気体から液体へと相変化する箇所であり、並列して配置された複数の凝縮フィン271を有する。この凝縮フィン271は、基板240上に溝241を並列して形成することで構成される。即ち、溝241同士の間の基板240の構成材料が凝縮フィン271になる。
【0047】
液体流路280は、基板210に形成された溝214と基板220の下面とによって構成され、液化部270で液化した作動流体が気化部250に移動するための経路である。
【0048】
基板210、220にそれぞれ形成された溝216,226は、一体となって断熱空間291を構成する。断熱空間291は気化部250,気体流路260,液化部270、液体流路280間で、基板210,220を通じて、熱が伝導することを制限し、冷却装置200の冷却効率が低下することを防止している。
【0049】
さらに、冷却装置200は、液相作業流体FLを貯蔵するリザーバ292、貯蔵部293を有する。
リザーバ292は、基板210に形成された溝217および基板220の下面から構成される。液体吸引保持部251に保持された液相作業流体FLが所定量以下になったときに、貯蔵された液相作業流体FLが液体吸引保持部251へと流入するようになっている。この流入は、リザーバ292に接続された溝217a,217bから液体吸引保持部251へと毛管力により液相作業流体FLが吸引されることで行われる。
【0050】
また、貯蔵部293は、基板210に形成された溝218および基板220の下面から構成される。液化部270に保持された液相作業流体FLが所定量以下になったときに、貯蔵された液相作業流体FLが液化部270へと流入するようになっている。この流入は、貯蔵部293に凝縮フィン271(溝241)の一部が対向していることで、貯蔵部293から凝縮フィン271を伝わって液化部270へと液相作業流体FLが移動することで行われる。
【0051】
以上のように、リザーバ292と貯蔵部293は、循環経路290内が乾燥(ドライアウト)しないようにするための液相作業流体FLを貯蔵しており、必要に応じて液相作業流体FLを循環経路290内に流入させる。
【0052】
冷却装置200は、第1の実施形態と異なり、液体吸引保持部251および凝縮フィン271が気体流路260,液体流路280をそれぞれ構成する溝212,214が形成された基板210とは異なる基板230,240上に形成されている。
しかし、その動作は第1の実施形態と本質的には同一である。液体吸引保持部251が液体流路280から液相作業流体FLを吸引し、気体流入部252へと気化させることで、冷却動作が進行する。
このとき、第1の実施形態と同様に、突起232によって、気泡に起因する作動流体Fの吸引の阻害および逆流が防止される。
【0053】
(冷却装置200の製造方法)
図16は冷却装置200の製造工程の一例を示したものである。
(1)まず、基板(下部基板)210及び基板(上部基板)220に溝を形成する(ステップ1)。
基板210の上面に、流路260,280、液を貯蔵する貯蔵タンク(リザーバ292,貯蔵部293)、断熱空間291等として機能する溝211〜218を形成する。一方、基板220の下面上には断熱空間291として機能する溝216を形成する。
各基板210,220上に溝を形成するには、例えば基板210,220にプラスチック材料を用いる場合には、あらかじめそれぞれの基板210,220について型を作成しておき、この型を用いてプラスチック材料を成型することが考えられる。
基板210,220はガラスで構成してもよく、この場合は、基板210,220上にレジストのパターンを形成した後、エッチングすることで溝を形成することができる。
【0054】
(2)次に、凝縮フィン(コンデンサ)271又は液体吸引保持部(ウイック)251として機能する基板230,240を形成する(ステップ2)。
溝を有する基板230,240は様々な方法で作製することができ、特に本発明に基づくウイックの作製方法の種類は多数あり、状況に応じて種々用いることができる。
この中でも近年微細加工技術として注目されている、MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を好適に用いることができる。具体的には、UV−LIGA(Lithographie GalvanoFormung AbFormung)プロセスやDeepRIE(Reactive Ion Etching)技術に基く、シリコンなどの材料を数十μmかそれ以上に高アスペクト比で深掘りする技術により、突起232を好適に形成することができる。
【0055】
ここで、図16に基づきUV−LIGAの工程について具体的に説明する。
まず、図17(A)に示すように、プレート381上に例えば有機材料であるSU−8からなるレジスト層382を形成し、その上にパターニングされたレジスト膜383を形成する。これをパターン基板380と呼ぶ。
次に、図17(B)に示すように、パターン基板380の上方からUVを照射し、レジスト層382のエッチングを行う。
次に、図17(C)に示すように、このパターン基板380からレジスト膜383を剥離し、この表面にニッケルNiの電鋳でニッケル層384を形成する。そして、図17(D)に示すように、パターン基板380からニッケル層384を剥離する。剥離したニッケル層384が突起または溝を有する基板230,240となる。
【0056】
(3)このように形成された基板230,240を図18に示すように基板220を貫通して開けられた孔221、22に組み込む(ステップ3)。このとき、基板220の構成材料がプラスチックの場合には、基板220に熱を加え半固体状態としておいて、その孔221、222に基板230,240を挿入する。これは、基板220と基板230,240それぞれとの間に隙間ができないようにするためである。
(4)次に、図19(A)に示すように、基板210の上面に例えばスパッタリングによって接着部材としての銅薄膜210aを形成する。
その後、図19(B)に示すように、基板210,220を例えば超音波接合又は熱融着接合によって接合する(ステップ4)。
【0057】
上に述べた製造方法により、冷却装置を効率よく製造できる。なお、冷却装置100も冷却装置200とはぼ同様に製造できる。
上述の製造方法では、金属材料(ニッケル)を用いて液体吸引保持部(ウイック)251および凝縮フィン271を形成しているが、より多様な材料を用いてこれらを形成することができる。
例えば、シリコン等の結晶材料をウェットプロセスにより異方性エッチングすることで、柱状の突起を形成することができる。またDeep RIE等のドライエッチング技術を用いることで、シリコンやSiO2、SiNx、ガラス材料等、より多様な材料を用いることができる。
液体吸引保持部251および凝縮フィン271は吸熱、放熱の機能を有することから、熱伝導性の材料を用いて構成するのが好ましいが、これらの厚さを薄くすれば材料自体の熱伝導性がそれほど良くなくても外部との熱交換に支障を来すことはない。
【0058】
(第3の実施形態)
図20は本発明の第3の実施形態として、液化部410と気化部420とをフレキシブル基板430で繋げて構成されたフレキシブル冷却装置400を示したものである。
液化部410、気化部420はそれぞれプラスチックからなり、金属製の基板411、421から構成された液体吸引保持部および凝縮フィンが組み込まれている。
フレキシブル基板430はプラスチックからなり、内部にヒートパイプの流路431を含んでいる。これらの基材又は基板が一体となってヒートパイプを構成する。
フレキシブル基板430は自由な変形が可能である。例えば電子機器の発熱部に気化部420を装着させ、電子機器の外部表面の形状に沿うようにフレキシブル基板を密着させることができる。
【0059】
(電子機器装置への応用)
冷却装置100,200をパソコン、ディジタルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器装置に搭載することができる。
冷却装置100,200は、気化部(蒸発部)の液体吸引保持部(ウイック)が列をなす突起から構成されていることで、液体吸引保持部による気相作動流体の吸引、ひいては熱輸送動作の安定化が図られる。このため、冷却装置100,200は、高集積化、大規模化が進んでいる半導体素子やこれらを用いた電子装置の冷却に適している。特に小型化の進むパーソナルコンピュータ、情報携帯端末等のCPUの冷却用として好適である。
例えば、冷却装置をパソコンの中央演算処理部(Central Processing Unit、CPU)の冷却に用いることができる。また、フラッシュメモリとドライバとを有する着脱可能の記録媒体を冷却するために、記録媒体を着脱するためのスロットに装着された記録媒体のドライバの直下に液体吸引保持部を配置することもできる。
【0060】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、気泡による冷媒の供給の阻害を低減し、熱輸送動作の安定化を図った冷却装置、電子機器装置、及び冷却装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る冷却装置を分解した状態を表す分解斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る冷却装置を切断した状態を表す断面図である。
【図3】液体吸引保持部上の突起の一配置例を表す上面図である。
【図4】液相作動流体が吸引保持部内の気泡を迂回する状態を表す上面図である。
【図5】液相作動流体が液体吸引保持部中を流れるときの様子を模式的に示す図である。
【図6】液体吸引保持部上の突起の他の配置例を表す上面図である。
【図7】液相作動流体が液体吸引保持部中を流れるときの様子を模式的に示す図である。
【図8】液体吸引保持部での突起の配置例を示す上面図である。
【図9】液体吸引保持部での突起の配置例を示す上面図である。
【図10】液体吸引保持部での突起の配置例を示す上面図である。
【図11】本発明の第2の実施形態に係る冷却装置を分解した状態を表す分解斜視図である。
【図12】本発明の第2の実施形態に係る冷却装置を切断した状態を表す断面図である。
【図13】本発明の第2の実施形態に係る冷却装置を構成する基板を表す上面図である。
【図14】本発明の第2の実施形態に係る冷却装置を構成する基板を表す上面図である。
【図15】本発明の第2の実施形態に係る冷却装置を構成する基板を表す上面図である。
【図16】本発明に係る冷却装置を製造する製造工程の一例を表すフロー図である。
【図17】本発明に係る冷却装置を製造する製造工程中の状態を表す側面図である。
【図18】本発明に係る冷却装置を製造する製造工程中の状態を表す側面図である。
【図19】本発明に係る冷却装置を製造する製造工程中の状態を表す側面図である。
【図20】本発明の第3の実施形態に係る冷却装置を表す斜視図である。
【符号の説明】
100 冷却装置
10、20 基板
11、13〜15、21,26 溝
12 突起
30 気化部
31 液体吸引保持部
32 気体流入部
33 気液分離壁
40 気体流路
50 液化部
51 凝縮フィン
60 液体流路
70 循環経路
80 断熱空間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device for cooling a cooling target such as a CPU, a manufacturing method thereof, and an electronic device such as a personal computer or a digital camera equipped with the cooling device.
[0002]
[Prior art]
In order to cool a cooling target such as a CPU, a cooling device is built in the electronic device. Here, with the recent high integration and large scale of semiconductor elements, the heat value of the electronic device has been gradually increasing. Also, with the miniaturization of personal computers and the spread of personal digital assistants, miniaturization of electronic devices is required. For this reason, a cooling device built in an electronic device is required to have both improved heat transport efficiency and reduced size.
Here, a cooling device (CPL type cooling device) having a CPL (Capillary Pumped Loop) structure proposed by the National Aeronautics and Space Administration (NASA) achieves high heat transport efficiency and small size and thinness. It is expected to be possible, and development is proceeding.
The basic principle of cooling by the CPL type cooling device is almost the same as that of a normal heat pipe. That is, the enclosed refrigerant vaporizes in the evaporator, absorbs heat, and liquefies in the condenser, radiates heat. As a result, heat energy is transferred from the evaporating section to the condensing section, and the evaporating section and, consequently, the object to be cooled are cooled.
In the cooling device of the CPL system, the evaporating section has a wick configured with a micro channel array structure or the like. The wick functions as a kind of pump that sucks the refrigerant liquefied by the capillary phenomenon (suctions the refrigerant by capillary force) and supplies it to the evaporator. By supplying the refrigerant to the evaporator by the wick, the refrigerant is continuously vaporized, and the continuous operation of the cooling device is ensured.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Here, bubbles may be generated in the evaporating section, making it difficult to supply the refrigerant by the wick. For example, the refrigerant vaporized in the evaporator may grow as bubbles in the liquefied refrigerant due to steady or sudden heat transfer or the like. If the generated air bubbles stay in the wick or apply pressure to the refrigerant in a direction opposite to the circulation direction, the supply of the refrigerant by the wick is obstructed, and the cooling capacity of the cooling device is reduced.
In particular, when the air bubbles generated in the evaporating section grow large and reach the entire wick, the liquid is not sucked by the capillary force, and the circulation of the refrigerant is stopped. Such a suspension of the circulation of the refrigerant causes all the refrigerant retained in the wick to evaporate, thereby causing the wick to dry out. If the wick dries out in this way, it becomes difficult to circulate the refrigerant again in the cooling device.
[0004]
In order to solve such a problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-196778 discloses an evaporating unit having a liquid holding structure in which a plurality of minute walls (microwalls) having different heights are provided and used as fins.
However, even with the above-described configuration, there is a problem that stagnation and backflow of bubbles cannot be completely eliminated, and stable operation of the cooling device cannot always be ensured.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a cooling device, an electronic device, and a method of manufacturing a cooling device that reduce the inhibition of supply of a refrigerant due to bubbles and stabilize a heat transport operation. It is aimed at.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A. A cooling device according to a first aspect of the present invention includes a gas flow path through which a vaporized working fluid as a vaporized working fluid passes, and a liquid phase working fluid that liquefies the gas phase working fluid that has passed through the gas flow path. And a liquid flow path through which the liquid-phase working fluid formed by the liquefaction section passes, and are arranged in a row on the plane in a direction from the liquid flow path to the gas flow path. A liquid suction / holding portion formed by a plurality of protrusions and sucking and holding the liquid-phase working fluid from the liquid flow channel by capillary action, and evaporating the liquid-phase working fluid held by the liquid suction / holding portion to vaporize And a vaporizing section for forming a phase working fluid.
The shape of the liquid suction holding unit is not a fin shape (channel array), but a plurality of protrusions arranged in rows. For this reason, the liquid-phase working fluid can move both in the direction along the row and in a different direction (the direction passing between the front and rear protrusions on the row) (flexibility of movement of the liquid-phase working fluid). Sex). As a result, even when bubbles are generated in the liquid suction holding portion, the liquid-phase working fluid can flow around the bubbles, and the flow of the liquid-phase working fluid and, consequently, the heat transport can be stabilized.
[0006]
(1) The plurality of protrusions may be arranged at intervals of 2 μm or more and 50 μm or less as viewed from a direction along the row.
The arrangement pitch of the protrusions is preferably about 2 μm or more and about 50 μm or less.
If the interval is 2 to 3 μm or less, it becomes difficult for the liquid-phase working fluid to flow efficiently, and if it is 50 μm or more, a sufficient capillary force cannot be obtained (the force for sucking the liquid-phase working fluid from the liquid flow path is weak. Become).
[0007]
(2) The conductance of the liquid-phase working fluid in the liquid suction holding section is larger in the direction from the gas flow path to the liquid flow path than in the direction from the liquid flow path to the gas flow path. As described above, the plurality of protrusions may be arranged.
By making the conductance different in the forward and reverse directions of the flow of the working fluid, the backflow of the liquid-phase working fluid from the gas flow path to the liquid flow path due to bubbles and the like generated in the liquid suction holding part is prevented, and the liquid suction holding The part can be kept from drying up.
To make the conductance different in the forward and reverse directions of the flow, for example, it is possible to make the downstream end of the projection larger than the upstream end (by increasing the width). In other words, the protrusions can be arranged so as to be asymmetrical in the forward and reverse directions, and the conductance can be made different in the forward and reverse directions.
[0008]
{Circle around (1)} Here, the shape of the plurality of projections can be columnar, or even prismatic. As this prism, an odd-numbered polygon such as a triangle and a pentagon, and an even-numbered polygon having even-numbered corners can be used.
That is, both the odd-numbered square and the even-numbered square can be used to prevent backflow. For example, even in the case of a hexagon, backflow can be prevented by making the width on the downstream side larger than the width on the upstream side.
[0009]
{Circle around (2)} The plurality of protrusions may be alternately arranged along the row and shifted in a direction different from the direction of the row. As a specific example, a case where a row of projections is zigzag or meandering can be given. Further, as an example of a case where there are a plurality of rows, a case where the protrusions are arranged in a staggered manner can be cited.
Even if the rows are misaligned, the liquid phase working fluid can be moved with flexibility, and the liquid phase working fluid can flow around the air bubbles.
In addition, backflow can be more effectively prevented. In other words, by displacing the projections in the row, the next projection is not disposed behind the projection, and the projection is exposed to the flow of the liquid-phase working fluid. For this reason, the effect of the protrusion to prevent backflow is improved.
[0010]
Here, the plurality of protrusions are arranged along a plurality of substantially parallel rows, and a distance between the plurality of protrusions and a width of the plurality of protrusions are substantially equal when viewed from a direction orthogonal to a direction along the rows. Can be equal.
As a specific example, a case can be cited in which the protrusions are arranged in a staggered manner, and the ratio of the interval between the bottom and the protrusion on the downstream side of the protrusions is about 1: 1. Backflow of the working fluid can be effectively prevented.
[0011]
(3) The vaporizing section may be composed of a first substrate on which a liquid suction holding section composed of the plurality of projections is formed, and a second substrate joined to the first substrate.
Using the substrate, the vaporizing section can be made compact.
[0012]
(4) The gas flow path and the liquid flow path can be deformable.
By making the liquid flow path deformable, flexibility in installing the cooling device is improved.
[0013]
B. An electronic apparatus according to a second aspect of the present invention includes a central processing unit, and a cooling device indicated by A disposed close to or in contact with the central processing unit.
The cooling device can effectively cool the inside of the electronic device.
[0014]
C. A method of manufacturing a cooling device according to a third aspect of the present invention includes a groove forming step of forming a groove that forms a flow path through which a working fluid passes on the first substrate, and a plurality of rows arranged in a row. A liquid suction holding portion forming step of forming a liquid suction holding portion on the second substrate, the liquid suction holding portion being formed of projections and sucking a liquid-phase working fluid using a capillary phenomenon; and a first groove formed in the groove forming step. And a joining step of joining the second substrate with the liquid suction holding section formed in the liquid suction holding section forming step.
The cooling device can be efficiently manufactured using the substrate.
Here, the liquid suction holding section forming step includes a step of forming the liquid suction holding section on a third substrate, and a step of incorporating the third substrate on which the liquid suction holding section is formed into the second substrate. May be provided.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a state where the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The working fluid F is a so-called refrigerant, and various materials such as water, ammonia, hydrocarbon, and carbon dioxide can be used.
[0016]
The vaporizing section (evaporating section) 30 is formed between the
[0017]
The liquid
As described above, the liquid
The details of the
[0018]
The
[0019]
The gas-
As a result, the liquid-phase working fluid FL held by the liquid
[0020]
The
[0021]
The liquefaction unit (condensing unit) 50 is configured between the
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
(Details of the liquid suction holding unit 31)
As described above, the liquid
FIG. 3 is a top view illustrating the arrangement of the
As shown in FIG. 3, the
[0025]
(1) Capillary force acts in the space between the
On the other hand, if the distribution of the
[0026]
(2) Since the
[0027]
In the liquid
Since the
FIG. 4 is a top view illustrating a state in which the liquid-phase working fluid FL bypasses the air bubbles 91 in the
As described above, by arranging the
[0028]
(3) As shown in FIGS. 2 and 3, the
The arrangement of the
[0029]
FIGS. 5A and 5B are diagrams schematically showing a state where the liquid-phase working fluid FL flows in the liquid
As shown in FIG. 5A, in the forward flow, the resistance of the
As described above, due to the arrangement of the
[0030]
The bubbles generated in the liquid
The arrangement of the
[0031]
(4) FIG. 6 shows another example of the arrangement of the
By arranging the
[0032]
FIGS. 7A and 7B are views schematically showing a state where the liquid-phase working fluid FL flows in the liquid
As can be seen by comparing FIGS. 7A and 7B with FIGS. 5A and 5B, by arranging the
[0033]
(5) It is also possible to use a shape other than the triangular prism shape as the shape of the
8 to 10 are top views illustrating examples of the arrangement of the
FIG. 8 shows an example in which a
[0034]
FIG. 9 shows a state in which the
Thus, it is not necessary that all the
[0035]
(6) Summarizing the above, by arranging the
In addition, by arranging the
The supply of the working liquid F to the liquid suction / holding
Since the supply of the working liquid F is ensured, even if the liquid-phase working fluid FL held by the liquid
[0036]
(Operation of cooling device 100)
The operation of the
In the
[0037]
The liquid-phase working fluid FL flows from the
The liquid-phase working fluid FL sucked by the liquid
The gas-phase working fluid FG that has flowed into the
As described above, the working fluid F circulates through the circulation path 70, and the heat absorption by the vaporization in the
[0038]
During the operation of the
As a result, it is possible to prevent the cooling efficiency of the
[0039]
(2nd Embodiment)
FIG. 11 is an exploded perspective view showing an exploded state of the
As shown in FIGS. 11 and 12, the
13 to 15 are top views illustrating the
[0040]
As shown in FIGS. 11 to 15, the
[0041]
The
The liquid
Specifically, the
However, if the thickness of the liquid
[0042]
The
[0043]
The liquid
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
The liquefaction unit (condensing unit: condenser) 270 is configured between the
[0047]
The
[0048]
The
[0049]
Further, the
The
[0050]
The
[0051]
As described above, the
[0052]
The
However, the operation is essentially the same as in the first embodiment. The liquid
At this time, similarly to the first embodiment, the
[0053]
(Method of manufacturing cooling device 200)
FIG. 16 shows an example of a manufacturing process of the
(1) First, grooves are formed in the substrate (lower substrate) 210 and the substrate (upper substrate) 220 (step 1).
On the upper surface of the
In order to form a groove on each of the
The
[0054]
(2) Next, the
The
Among them, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology, which has recently attracted attention as a microfabrication technology, can be suitably used. More specifically, the
[0055]
Here, the UV-LIGA process will be specifically described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 17A, a resist
Next, as shown in FIG. 17B, UV is irradiated from above the
Next, as shown in FIG. 17C, the resist
[0056]
(3) The
(4) Next, as shown in FIG. 19A, a copper
After that, as shown in FIG. 19B, the
[0057]
According to the above-described manufacturing method, the cooling device can be efficiently manufactured. The
In the above-described manufacturing method, the liquid suction holding portion (wick) 251 and the condensing
For example, columnar projections can be formed by anisotropically etching a crystalline material such as silicon by a wet process. Also, by using a dry etching technique such as Deep RIE, silicon or SiO 2 , SiNx, glass materials and the like can be used.
Since the liquid
[0058]
(Third embodiment)
FIG. 20 shows, as a third embodiment of the present invention, a
The
The
The
[0059]
(Application to electronic equipment)
The
In the
For example, the cooling device can be used for cooling a central processing unit (CPU) of a personal computer. Further, in order to cool a detachable recording medium having a flash memory and a driver, a liquid suction holding unit may be arranged immediately below a driver of a recording medium mounted in a slot for attaching and detaching the recording medium.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a cooling device, an electronic device, and a method of manufacturing a cooling device that reduce the inhibition of supply of a refrigerant due to bubbles and stabilize a heat transport operation. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a state where a cooling device according to a first embodiment of the present invention is disassembled.
FIG. 2 is a sectional view illustrating a state in which the cooling device according to the first embodiment of the present invention is cut off.
FIG. 3 is a top view illustrating an example of an arrangement of protrusions on a liquid suction holding unit.
FIG. 4 is a top view illustrating a state in which a liquid-phase working fluid bypasses bubbles in a suction holding unit.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a state when a liquid-phase working fluid flows through a liquid suction holding unit.
FIG. 6 is a top view illustrating another example of the arrangement of the protrusions on the liquid suction holding unit.
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a state in which a liquid-phase working fluid flows through a liquid suction holding unit.
FIG. 8 is a top view showing an example of the arrangement of protrusions in the liquid suction holding unit.
FIG. 9 is a top view showing an example of the arrangement of protrusions in the liquid suction holding unit.
FIG. 10 is a top view showing an example of the arrangement of protrusions in the liquid suction holding unit.
FIG. 11 is an exploded perspective view showing a state where a cooling device according to a second embodiment of the present invention is disassembled.
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a state where a cooling device according to a second embodiment of the present invention is cut off.
FIG. 13 is a top view illustrating a substrate included in a cooling device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a top view illustrating a substrate included in a cooling device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a top view illustrating a substrate included in a cooling device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a manufacturing process for manufacturing the cooling device according to the present invention.
FIG. 17 is a side view illustrating a state during a manufacturing process of manufacturing the cooling device according to the present invention.
FIG. 18 is a side view illustrating a state during a manufacturing process of manufacturing the cooling device according to the present invention.
FIG. 19 is a side view illustrating a state during a manufacturing process of manufacturing the cooling device according to the present invention.
FIG. 20 is a perspective view illustrating a cooling device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 cooling device
10,20 substrate
11, 13 to 15, 21, 26 grooves
12 protrusions
30 Vaporization unit
31 Liquid suction holder
32 gas inlet
33 Gas-liquid separation wall
40 gas flow path
50 Liquefaction unit
51 Condensing fin
60 liquid flow path
70 Circulation path
80 Insulated space
Claims (12)
前記気体流路を通過した気相作動流体を液化して液相作動流体を形成する液化部と、
前記液化部で形成された液相作動流体が通過する液体流路と、
平面上に前記液体流路から前記気体流路へと向かう方向に列をなして配置された複数の突起からなり、かつ毛管現象によって前記液体流路から液相作動流体を吸引し保持する液体吸引保持部を有し、該液体吸引保持部に保持された液相作動流体を気化して気相作動流体を形成する気化部と、
を具備することを特徴とする冷却装置。A gas flow path through which a vapor-phase working fluid, which is a vaporized working fluid, passes;
A liquefier that liquefies the gas-phase working fluid that has passed through the gas flow path to form a liquid-phase working fluid,
A liquid flow path through which a liquid-phase working fluid formed in the liquefaction unit passes;
A liquid suction device comprising a plurality of protrusions arranged in a row in a direction from the liquid flow path to the gas flow path on a plane, and sucking and holding a liquid-phase working fluid from the liquid flow path by capillary action. A vaporizer that has a holding unit and vaporizes a liquid-phase working fluid held by the liquid suction holding unit to form a gas-phase working fluid.
A cooling device comprising:
ことを特徴とする請求項1記載の冷却装置。The conductance of the liquid-phase working fluid in the liquid suction holding section is larger in the direction from the gas flow path to the liquid flow path than in the direction from the liquid flow path to the gas flow path, The cooling device according to claim 1, wherein the plurality of protrusions are arranged.
ことを特徴とする請求項3記載の冷却装置。The cooling device according to claim 3, wherein the plurality of projections have a columnar shape.
ことを特徴とする請求項4記載の冷却装置。The cooling device according to claim 4, wherein the plurality of protrusions have a prismatic shape.
ことを特徴とする請求項3記載の冷却装置。4. The cooling device according to claim 3, wherein the plurality of protrusions are alternately arranged along the row and shifted in a direction different from a direction along the row.
ことを特徴とする請求項6記載の冷却装置。The plurality of protrusions are arranged along a plurality of substantially parallel rows, and a distance between the plurality of protrusions and a width of the plurality of protrusions are substantially equal when viewed from a direction orthogonal to a direction along the row. The cooling device according to claim 6, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1記載の冷却装置。The vaporization unit includes a first substrate on which a liquid suction holding unit composed of the plurality of protrusions is formed, and a second substrate bonded to the first substrate. The cooling device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1記載の冷却装置。The cooling device according to claim 1, wherein the gas flow path and the liquid flow path are deformable.
前記中央演算処理部に近接または接触して配置された冷却装置とを具備し、
前記冷却装置が、
気化された作動流体たる気相作動流体が通過する気体流路と、
前記気体流路を通過した気相作動流体を液化して液相作動流体を形成する液化部と、
前記液化部で形成された液相作動流体が通過する液体流路と、
平面上に前記液体流路から前記気体流路へと向かう方向に列をなして配置された複数の突起からなり、かつ毛管現象によって前記液体流路から液相作動流体を吸引し保持する液体吸引保持部を有し、該液体吸引保持部に保持された液相作動流体を気化して気相作動流体を形成する気化部と、
を具備することを特徴とする電子機器装置。A central processing unit,
And a cooling device arranged in proximity to or in contact with the central processing unit,
The cooling device,
A gas flow path through which a vapor-phase working fluid, which is a vaporized working fluid, passes;
A liquefier that liquefies the gas-phase working fluid that has passed through the gas flow path to form a liquid-phase working fluid,
A liquid flow path through which a liquid-phase working fluid formed in the liquefaction unit passes;
A liquid suction device comprising a plurality of protrusions arranged in a row in a direction from the liquid flow path to the gas flow path on a plane, and sucking and holding a liquid-phase working fluid from the liquid flow path by capillary action. A vaporizer that has a holding unit and vaporizes a liquid-phase working fluid held by the liquid suction holding unit to form a gas-phase working fluid.
An electronic apparatus comprising:
列をなして配置された複数の突起からなり、かつ毛管現象を用いて液相作動流体を吸引し保持する液体吸引保持部を第2の基板上に形成する液体吸引保持部形成工程と、
前記溝形成工程で溝が形成された第1の基板と前記液体吸引保持部形成工程で液体吸引保持部が形成された第2の基板とを接合する接合工程と、
を具備することを特徴とする冷却装置の製造方法。A groove forming step of forming a groove constituting a flow path through which the working fluid passes on the first substrate;
A liquid suction holding portion forming step of forming a liquid suction holding portion on the second substrate, the liquid suction holding portion comprising a plurality of projections arranged in a row, and sucking and holding the liquid-phase working fluid by using a capillary phenomenon;
A bonding step of bonding the first substrate having the groove formed in the groove forming step and the second substrate having the liquid suction holding section formed in the liquid suction holding section forming step;
A method for manufacturing a cooling device, comprising:
第3の基板に前記液体吸引保持部を形成する工程と、
前記液体吸引保持部が形成された第3の基板を前記第2の基板に組み込む工程と、を有する
ことを特徴とする請求項11記載の冷却装置の製造方法。The liquid suction holding portion forming step,
Forming the liquid suction holding section on a third substrate;
The method of manufacturing a cooling device according to claim 11, further comprising: incorporating a third substrate on which the liquid suction holding section is formed, into the second substrate.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007144310A (en) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Shimadzu Corp | Gas-liquid separation chip, its manufacturing method, and total organic carbon measuring device using the same |
JP2010134693A (en) * | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Fujitsu Ltd | Cooling jacket, cooling unit, cooling system, and electronic appliance |
JP2014211290A (en) * | 2013-04-19 | 2014-11-13 | 株式会社豊田中央研究所 | Heat exchanger and adsorption heat pump |
JP2015048979A (en) * | 2013-09-02 | 2015-03-16 | 富士通株式会社 | Loop heat pipe |
CN114069972A (en) * | 2020-08-03 | 2022-02-18 | 麦格纳动力系有限两合公司 | Electric drive system |
WO2023189773A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | 住友精密工業株式会社 | Method for manufacturing boiling-type cooler, and boiling-type cooler |
-
2002
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007144310A (en) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Shimadzu Corp | Gas-liquid separation chip, its manufacturing method, and total organic carbon measuring device using the same |
JP2010134693A (en) * | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Fujitsu Ltd | Cooling jacket, cooling unit, cooling system, and electronic appliance |
KR101148749B1 (en) * | 2008-12-04 | 2012-05-29 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Cooling jacket, cooling unit, cooling system and electronic apparatus |
US8422228B2 (en) | 2008-12-04 | 2013-04-16 | Fujitsu Limited | Cooling jacket, cooling unit, and electronic apparatus |
JP2014211290A (en) * | 2013-04-19 | 2014-11-13 | 株式会社豊田中央研究所 | Heat exchanger and adsorption heat pump |
JP2015048979A (en) * | 2013-09-02 | 2015-03-16 | 富士通株式会社 | Loop heat pipe |
CN114069972A (en) * | 2020-08-03 | 2022-02-18 | 麦格纳动力系有限两合公司 | Electric drive system |
US12107476B2 (en) | 2020-08-03 | 2024-10-01 | Magna powertrain gmbh & co kg | Electric drive system with an inverter and two cooling circuits |
WO2023189773A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | 住友精密工業株式会社 | Method for manufacturing boiling-type cooler, and boiling-type cooler |
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