JP5776340B2 - 液体搬送装置及び該搬送装置を用いた半導体冷却装置 - Google Patents

Description

本出願は液体搬送装置及び該搬送装置を用いた半導体冷却装置に関する。以下に説明される実施の形態では、実施例として流体を搬送する流体搬送装置（ヒートパイプ)並びにヒートパイプを用いた半導体冷却装置が説明される。

従来、流体の潜熱で熱を輸送するヒートパイプが知られている。このうち、循環型ヒートパイプは、外部から加熱されて液体の蒸発が生じる蒸発部と、外部に熱を放散して蒸気の凝縮が生じる凝縮部とが、蒸気管と液戻り管によって環状流路を形成するように連結されたものである。循環型ヒートパイプでは、液体と蒸気がそれぞれ別の流路で循環するように構成されており、液戻り管に設けられたウィックの毛細管圧力をポンプ力として使用する流体搬送装置により作動液体の還流を生じさせ、作動液体を蒸発部に供給している。

このような循環型ヒートパイプは、直管型ヒートパイプのように、液体と蒸気が対向流とならないことから、作動液体を円滑に流動させることができる特長があり、直管型ヒートパイプでは熱輸送が困難なトップヒートモードでの熱輸送若しくは冷却に使用される。トップヒートモードとは、外部から加熱されて作動液体の蒸発が生じる蒸発部を、作動液体蒸気が外部に熱を放出して凝縮する凝縮部より高い位置に配置し、上から下に熱を輸送する熱輸送形態のことである。

ところが、循環型ヒートパイプをトップヒートモードで使用する場合は、作動液体を重力に抗して蒸発部に上昇させる必要があるので、熱を下から上に輸送するボトムヒートモードと比較して、作動液体の循環流動が阻害されやすかった。

そこで、特許文献１には、トップヒートモードで使用された場合でも、液戻り管の内部に毛細管圧を生じるウィックと、このウィック内の作動液体が流動する空隙の開口面積よりも大きい流路断面積を有する液流路を持つ循環型ヒートパイプが開示されている。特許文献１に開示の循環型ヒートパイプでは、液戻り管の内周部に設けられたウィックの内周側に更に設けた流路断面積の大きい液流路によっても作動液体が蒸発部に還流するので、循環型ヒートパイプの熱輸送能力を向上させることができる。

特許第４４５９７８３号（図１）

しかしながら、特許文献１に開示のように、液戻り管の内周部に設けられたウィックの内周側に更に流路断面積の大きい液流路を設けたとしても、作動液体を搬送する力はウィックの毛細管圧力であるので、作動液体を重力に抗して十分な量だけ蒸発部に上昇させるにはまだ十分ではなかった。

本出願は、循環型ヒートパイプをトップヒートモードで使用する場合でも、液戻り管中の作動液体を、十分な量だけ蒸発部に供給することが可能な液体搬送装置及び該搬送装置を用いた半導体冷却装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本出願の循環型液体搬送装置は、外部から加熱される蒸発部と、外部に熱を放散する凝縮部と、蒸発部から前記凝縮部に作動液体の蒸気を送る蒸気管と、凝縮部から蒸発部に作動液体を送る液戻り管とを備え、液戻り管の所定位置に作動液体搬送機構を設けた循環型液体搬送装置であって、作動液体搬送機構は以下の２つの形態を備えることを特徴としている。
第１の形態は、液戻り管の内部に少なくとも１つ片持ち支持され、本体部が液戻り管の下流側に延伸された軸と、本体部に所定間隔で複数取り付けられ、本体部から枝分かれして先端部が液戻り管の内部で放射状に広がる複数の線状の振動子を備える振動子束と、液戻り管の本体部に対応する外周部に取り付けられ、自己の発生する振動を液戻り管を振動させて振動子束の各個に伝える駆動源とを備える作動液体搬送機構であり、駆動源の振動によって振動子束の振動子に揺動運動を行わせて作動液体を搬送することを特徴としている。
第２の形態は、一端が前記液戻り管の内壁面に固定され、液戻り管の中央部辺りで直角に折り曲げられて液戻り管に平行に所定長さ延伸された取付軸と、取付軸の他端に取り付けられ、磁界により回転運動を行うプロペラ状の回転子と、回転子に対向する部位の液戻り管の外周部に取り付けられ、回転子に回転磁界を印加する移動磁界発生装置とを備える作動液体搬送機構であり、移動磁界発生装置は、液戻り管の所定位置の外周部に所定間隔で周回して取り付けられた複数個のコイルであることを特徴としている。

また、上記目的を達成するための本出願の循環型液体搬送装置を用いた半導体冷却装置は、本出願の循環型液体搬送装置の何れかを用いた半導体冷却装置であって、蒸発部に取付可能な回路基板と、回路基板上に実装された半導体素子と、回路基板の上部にその一面を半導体素子に接触させて取り付けられるヒートスプレッダとを備え、回路基板が取り付け手段によって蒸発部に取り付けられ、この状態でヒートスプレッダの他の面が蒸発部に接触していることを特徴としている。

本出願の循環型液体搬送装置によれば、循環型ヒートパイプの液戻り管のウィックの内側に設けた作動液体搬送機構を外部からの振動で駆動したので、液戻り管中の作動液体を、十分な量だけ蒸発部に供給することが可能である。また、本出願の循環型液体搬送装置を用いた半導体冷却装置によれば、循環型液体搬送装置をトップモードで使用した状態で、蒸発部に取り付けられた半導体素子を十分に冷却することが可能である。

（ａ）は従来の循環型ヒートパイプの構成を示す図、（ｂ）は（ａ）の循環型ヒートパイプの液戻り管のウィックの構造を示す斜視図である。 （ａ）は本出願の循環型ヒートパイプの第１の形態の構成を示す図、（ｂ）は（ａ）の循環型ヒートパイプの液戻り管に挿入する振動子の構造を示す斜視図である。 （ａ）は振動子の動作を説明する説明図、（ｂ）、（ｃ）は液戻り管に挿入した振動子を振動させた時の液体の吸い上げ動作を説明する説明図である。 （ａ）は本出願の循環型ヒートパイプの第２の形態の振動子とその駆動部の構成を示す要部拡大斜視図、（ｂ）は（ａ）の振動この駆動装置の構成と振動子の動作を説明する図である。 （ａ）は本出願の循環型ヒートパイプの第３の形態の振動子とその駆動装置の構成を示す要部拡大断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ‐Ａ線における断面図である。 （ａ）、（ｂ）は振動子を駆動する駆動装置を液戻り管に取り付ける機構の第１の実施例の構成を示す図、（ｃ）は振動子を駆動する駆動装置を液戻り管に取り付ける機構の第２の実施例の構成を示す斜視図、（ｄ）、（ｅ）は振動子を駆動する駆動装置を液戻り管に取り付ける機構の第３の実施例の構成を示す図、（ｄ）は振動子を駆動する駆動装置を液戻り管に取り付ける機構の第４の実施例の構成を示す図である。 本出願の循環型ヒートパイプを使用した半導体冷却装置の構成を示す構成図である。

以下、添付図面を用いて本出願の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明するが、本出願の実施の形態を説明する前に、従来の循環型液体搬送装置の構成を図１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

図１（ａ）は従来の循環型液体搬送装置である循環型ヒートパイプ１０の構成を示すものである。循環型ヒートパイプ１０には、外部から加熱される蒸発部としての蒸発器１と、外部に熱を放散する凝縮部としての凝縮器２と、蒸発器１から凝縮器２に作動液体の蒸気７を送る蒸気管３と、凝縮器２から蒸発器１に作動液体６を送る液戻り管４がある。液戻り管４の中には、凝縮器２で凝縮された作動液体６を蒸発器１に還流させる毛細管圧力を生じさせるウイック５が設けられている。ウィック５は、図１（ｂ）に示すように、液戻り管４の内周面に取り付けられており、セラミックス、金属、樹脂などを材料とした多孔質体である。循環型ヒートパイプ１０の内部は、完全に真空引きされた後、水系、アルコール系、フッ化炭化水素化合物系など液体が作動液体として封入されている。

以上のように構成された従来の循環型ヒートパイプ１０では、蒸発器１で液相の作動液体６が蒸気７になって蒸気管３を流れ、凝縮器２で蒸気７が液相の作動液体６になって蒸発器１に還流する。下側に位置する凝縮器２から上側に位置する蒸発器１に向けて熱を輸送するトップヒートモードでは、液戻り管４内に設けられたウィック５により、作動液体６を重力に抗して蒸発器１に上昇させている。しかしながら、ウィック５は毛細管力によって作動液体６を重力に抗して蒸発器１に上昇させているので、作動液体６の上昇力が弱いという課題があった。

本出願は、循環型ヒートパイプをトップヒートモードで使用する場合における、液戻り管４内の作動液体６を蒸発器１に上昇させる上昇力を向上させるものであり、以下に幾つかの循環型ヒートパイプの実施形態及びこれを用いた半導体冷却装置が説明される。本出願では、循環型ヒートパイプの液戻り管の所定位置に作動液体搬送機構を設け、この作動液体搬送機構を液戻り管の外部に設けた駆動源によって駆動することに特徴がある。

図２（ａ）は、液体搬送装置である本出願の第１の形態の循環型ヒートパイプ２０の構成を示すものであり、図１（ａ）で説明した従来の循環型ヒートパイプ１０と同じ構成部材には同じ符号を付してある。第１の形態の循環型ヒートパイプ２０にも、外部から加熱される蒸発器１と、外部に熱を放散する凝縮器２と、蒸発器１から凝縮器２に作動液体の蒸気７を送る蒸気管３と、凝縮器２から蒸発器１に作動液体６送る液戻り管４がある。循環型ヒートパイプ２０がトップヒートモードで使用される場合は、下側にある凝縮器２から作動液体６が上側にある蒸発器１に向かって上昇する。

図１（ａ）に示した従来の循環型ヒートパイプ１０では、液戻り管４の中に設けられたウイック５の毛細管圧力によって作動液体６を蒸発器１に還流させていた。一方、本出願の第１の形態の循環型ヒートパイプ２０では、液戻り管４の所定位置、例えば凝縮器２に近い液戻り管４に作動液体搬送機構Ｔを取り付ける。第１の形態の循環型ヒートパイプ２０に取り付けた作動液体搬送機構Ｔは、液戻り管４の内部に設けられた軸１１と振動子１２とからなるブラシ１６と、液戻り管４の外部に設けられ駆動源１３とから構成される。振動子１２は軸１１に多数取り付けられており、駆動源１３によって駆動される。

図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したブラシ１６の詳細な構成の一例を示すものである。ブラシ１６の軸１１の基部側は折り曲げて取付部１１Ａを設け、この取付部１１Ａを液戻り管４に埋め込んで固定する。そして、直線状の軸１１の本体部１１Ｂが、液戻り管４の中央部近傍を、液戻り管４に沿って蒸発器１の方向に伸びるようにする。軸１１の本体部１１Ｂには、所定間隔で複数の振動子１２の基部を固定し、複数の振動子１２の自由端部は軸１１の先端部側に斜めに放射状に開くようにする。軸１１の本体部１１Ｂに所定間隔で取り付けた複数の振動子１２をここでは振動子束１２Ｂと呼ぶ。軸１１は金属又は合成樹脂で形成でき、振動子１２は金属、合成樹脂などを材料とした弾性体で形成することができる。図２（ｂ）には構成を分かりやすくするために振動子束１２Ｂの間隔を大きくしたが、実際のブラシ１６における振動子束１２Ｂの間隔はこれよりも狭い。

一方、作動液体搬送機構Ｔを構成する駆動源１３は、ブラシ１６が内部に位置する液戻り管４の外周部に取り付ける。第１の形態の駆動源１３は振動発生源であり、内部で発生させた振動で液戻り管４の壁面を振動させ、この振動を液戻り管４の内部にあるブラシ１６に伝える。振動発生源としては、モータなど駆動装置類を用いた機構、ピエゾ素子など圧電装置類を用いた振動、永久磁石や電磁石など吸引力と反発力を用いた機構を使用することができる。図３（ａ）は、振動子１２の動作を説明するものであり、駆動源１３から液戻り管４を左右に振る振動が印加されると、軸１１に放射状に取り付けられた振動子束１２Ｂにある各振動子１２が二点鎖線で示すように揺動する。そして、個々の振動子１２が二点鎖線で示すように揺動すると、液戻り管４に下方から進入した作動液体６が押し上げられる。

本出願人は、駆動源１３から振動を与えられたブラシ１６が作動液体６を搬送することを実証するために、図３（ｂ）に示されるような装置で実験を行った。この装置は、このブラシ１６を内蔵させ、外周部に駆動源１３が取り付けられた液戻り管４と同様のチューブ１４を作成し、内部にブラシ１６全体が浸かる程度の水を入れ、このチューブ１４の下端部を、水Ｗを満たした皿状の容器１５に浸けたものである。チューブ１４は、外径１２ｍｍ、内径８ｍｍのテフロン（登録商標）製のものであり、ブラシ１６の全長は７０ｍｍ程度である。

この状態で、図３（ｃ）に示すように、駆動源１３から毎分７０００回程度の振動をチューブ１４に印加すると、チューブ１４内の水位の上昇が観測できた。観測の結果、水位の上昇は、１０秒間に約２０ｍｍであり、単位時間当たりの水位上昇分から揚水量を計算すると、揚水量として、約６ｍｌ／分が得られた。このことから、第１の形態の作動液体搬送機構Ｔによれば十分な揚水量が得られることが分かる。

図４（ａ）、（ｂ）は、本出願の第２の形態の循環型ヒートパイプ３０の要部を部分的に示すものである。第２の形態の循環型ヒートパイプ３０では、液戻り管４の所定位置、例えば凝縮器２に近い位置、に設ける作動液体搬送機構Ｔを、取付アーム２１、振動子２２及び圧電素子２３から構成する。取付アーム２１は、ハッチングで示す部分を液戻り管４の内壁面に固定し、取付アーム２１の上面に、下部が圧電素子２３で挟まれた振動子２２を固定する。振動子２２は圧電素子２３から液戻り管４に沿って延びる矩形の板であり、金属と樹脂から構成されるブレードである。

そして、圧電素子２３は、図４（ｂ）に示すように、液戻り管４の外部にある電源２４とスイッチング回路２４に接続する。電源２４で発生された電圧は、スイッチング回路２４でパルス状の交番電圧に変換され、交番電圧が圧電素子２３の両端面に印加される。交番電圧が印加された圧電素子２３は収縮と伸張を繰り返すので、この圧電素子２３の収縮、伸張動作によって振動子２２が矢印Ｓのように揺動する。そして、振動子２２の揺動により、液戻り管４の内部の作動液体６が矢印Ｍの方向に搬送される。

図５（ａ）は、本出願の第３の形態の循環型ヒートパイプ４０の要部の構成を示すものであり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ‐Ａ線における断面を示している。第３の形態の循環型ヒートパイプ４０では、液戻り管４の所定位置、例えば凝縮器２に近い位置、に設ける作動液体搬送機構Ｔを、取付軸３１及びプロペラ状の回転子３２から構成する。取付軸３１の基部は液戻り管４の内壁面に固定し、取付軸３１は液戻り管４の中央部辺りで直角に折り曲げて液戻り管４に平行に伸ばす。そして、取付軸３１の先端部にプロペラ状の回転子３２を回転自在に取り付ける。回転子３２は磁性体、あるいは永久磁石で構成し、外部からの磁界が移動するとこれに追従するようにする。

そして、液戻り管４の外周部の回転子３２に対向する部分には、駆動源としての移動磁界発生装置３３を取り付ける。移動磁界発生装置３３は、第３の形態では図５（ｂ）に示すように、液戻り管４の外周部に等間隔に６個取り付ける。移動磁界発生装置３３はコイルから構成することができ、６個のコイル３３は制御装置３４に接続して、液戻り管４の円周方向に回転磁界が発生するように制御回路３４で駆動する。液戻り管４の内部に設けられた回転子３２がこの回転磁界に追従して回転することにより、液戻り管４の内部にある作動液体６が矢印Ｍの方向に搬送される。本出願の第３の形態の循環型ヒートパイプ４０では、回転子３２の回転数を変えることにより、揚水量を変更することができる。

図６（ａ）から（ｆ）は、本出願の第１の形態の駆動源１３を、液戻り管４の外周部に取り付ける機構を示すものである。図６（ａ）、（ｂ）は第１の実施例の構成を示すものであり、第１の実施例ではクランパ４１が使用される。駆動源１３は半円状のクランパ４１の一方に固定されており、半円状の２つのクランパ４１は回転軸によって回動可能に接続されている。クランパ４１の自由端側にはそれぞれ端板４３が設けられており、端板４３の一方にはねじ４２が取り付けられ、他方にはねじ孔（図示せず）がある。クランパ４１は、図６（ａ）に示すように開いた状態で液戻り管４を挟み、図６（ｂ）に示すように閉じた状態でねじ４２により液戻り管４に固定することができる。

図６（ｃ）は、本出願の第２の実施例の取付機構を示すものであり、結束バンド４４を使用した実施例である。駆動源１３は固定部４５に取り付けられており、固定部４５の一端には帯状の結束バンド４４の基部が固着されており、固定部４５の他端には結束バンド４４の挿入口４６が設けられている。また。結束バンド４４の一方の面には結束バンド４４をロックする突条４７が多数設けられている。結束バンド４４を液戻り管４に周回させ、結束バンド４４の先端部を挿入口４６に挿入して行けば、結束バンド４４が液戻り管４に巻き付いた状態で結束バンド４４は突条４７によってロックされるので、駆動源１３を液戻り管４に固定することができる。結束バンド４４の形状は図示のものに限定されるものではない。

図６（ｄ）、（ｅ）は、本出願の第３の実施例の取付機構を示すものであり、熱収縮チューブ４８を用いた実施例である。熱収縮チューブ４８は加熱すると収縮する合成樹脂のチューブである。駆動源１３を液戻り管４に取り付ける場合は、駆動源１３を液戻り管４に仮固定してその周囲に熱収縮チューブ４８を配置し、熱風などで熱収縮チューブ４８を加熱すれば、熱収縮チューブ４８が収縮し、駆動源１３を液戻り管４に固定することができる。

図６（ｆ）は、本出願の第４の実施例の取付機構を示すものであり、接着剤４９を用いた実施例である。接着剤４９の代わりに強固な両面テープなどを使用することも可能である。

図７は、本出願の循環型ヒートパイプを使用した半導体冷却装置５０の構成を示すものである。循環型ヒートパイプとしては、第１の形態の循環型ヒートパイプ２０、第２の形態の循環型ヒートパイプ３０、及び第３の形態の循環型ヒートパイプ４０に何れも使用することができるが、図７には第１の形態の循環型ヒートパイプ２０を使用した実施例が示されている。

第１の循環型ヒートパイプ２０の構成は図２と同じであるのでその説明を省略し、ここでは半導体冷却装置５０の冷却部分の構成のみを説明する。半導体冷却装置５０の冷却部は、循環型ヒートパイプ２０の蒸発器１によって構成される。この実施例では、冷却したい半導体素子、或いは半導体素子をパッケージ基板に実装した半導体パッケージが蒸発器１の底面に熱的に接触させた状態で取り付けられる。半導体冷却装置５０の冷却部は、回路基板５２の上に実装された半導体素子（半導体パッケージ）５３を、ヒートスプレッダ５１を介して蒸発器１によって冷却するものであり、取付板５４及び取付ねじ５５を備える。半導体素子５３が実装された回路基板５２は、蒸発器１の底面に取付ねじ５５で取り付けられる取付板５４の上に載置される。そして、回路基板５２の上に実装された半導体素子５３は、ヒートスプレッダ５１を介して循環型ヒートパイプ２０の蒸発器１の底面に接触し、半導体素子５３で発生した熱がヒートスプレッダ５１を介して蒸発器１に吸熱される。

そして、蒸発器１に対して半導体素子５３が発熱する状態では、蒸発器１がその熱によって加熱される。蒸発器１が加熱されると、蒸発器１に供給されている作動液体が蒸発して蒸気が生じる。発生した蒸気７は蒸気管３に流入し、蒸気管３を通って、放熱により内部温度と圧力が低くなっている凝縮器２に流れ、ここで放熱して凝縮して液体になる。凝縮して生じた作動液体６は、液戻り管４の内部に設けられたブラシ１６に向かう。ブラシ１６にある振動子１２は、軸１１から蒸発器１の方向に向って延びているので、駆動源１３による揺動運動によって圧力を生じ、その結果、振動子１２に接触した作動液体６が蒸発器１側に動かされる状態が維持される。そして、作動液体６を効率よく円滑に蒸発器１に向けて還流させることができるので、蒸発器１への入熱が大量であったり、変動した場合でも、作動液体６を還流させることができ、蒸発器１でのドライアウト防止と熱輸送能力を向上させることができる。

以上、本出願を特にその好ましい実施の形態について詳述したが、本出願は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本出願の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。ここで、本出願の容易な理解のために、本出願の具体的な形態を以下に付記する。

（付記１）外部から加熱される蒸発部と、外部に熱を放散する凝縮部と、前記蒸発部から前記凝縮部に作動液体の蒸気を送る蒸気管と、前記凝縮部から前記蒸発部に作動液体を送る液戻り管とを備える循環型液体搬送装置において、
前記液戻り管の所定位置の内部に、前記液戻り管の外部にある駆動源によって駆動される作動液体搬送機構を設けたことを特徴とする循環型液体搬送装置。
（付記２）前記作動液体搬送機構は、前記液戻り管の内部に少なくとも１つ片持ち支持された軸と該軸から枝分かれする複数の振動子とを備えた羽根状体であり、
前記羽根状体の駆動源は、前記液戻り管の外周部に取り付けられ、
前記駆動源は駆動源自体が発生する振動を、前記液戻り管を振動させて前記羽根状体に伝え、
前記羽根状体は前記振動によって揺動運動を行って前記作動液体を搬送することを特徴とする付記１に記載の循環型液体搬送装置。
（付記３）前記駆動源は、クランパによって前記液戻り管の所定位置の外周部に固定されていることを特徴とする付記１又は２に記載の循環型液体搬送装置。
（付記４）前記駆動源は、結束バンドによって前記液戻り管の所定位置に固定されていることを特徴とする付記１又は２に記載の循環型液体搬送装置。
（付記５）前記駆動源は、熱収縮チューブによって前記液戻り管の所定位置に固定されていることを特徴とする付記１又は２に記載の循環型液体搬送装置。

（付記６）前記駆動源は、接着剤によって前記液戻り管の所定位置に固定されていることを特徴とする付記１又は２に記載の循環型液体搬送装置。
（付記７）前記作動液体搬送機構は、前記液戻り管に固定された取付アームと、前記取付アームに固定された圧電素子と、前記液戻り管内を前記作動液体の流れの下流側に延伸されたブレードとを備え、
前記圧電素子は、前記駆動源から印加される交番電圧によって前記ブレードに揺動運動を行わせて前記作動液体を搬送することを特徴とする付記１に記載の循環型液体搬送装置。
（付記８）前記作動液体搬送機構は、前記液戻り管の所定位置の内部で磁界により回転運動を行う回転子と、前記回転子に磁界を印加する移動磁界発生装置とから構成され、
前記移動磁界発生装置は、前記液戻り管の所定位置の外周部に所定間隔で周回して取り付けられた複数個のコイルであることを特徴とする付記１に記載の循環型液体搬送装置。
（付記９）前記回転子が永久磁石で構成されていることを特徴とする付記８に記載の循環型液体搬送装置。
（付記１０）付記１から９の何れかに記載の循環型液体搬送装置を用いた半導体冷却装置であって、
前記蒸発部に取付可能な回路基板と、前記回路基板上に実装された半導体素子と、前記回路基板の上部にその一面を前記半導体素子に接触させて取り付けられるヒートスプレッダとを備え、
前記回路基板が取り付け手段によって、前記蒸発部に取り付けられ、
この状態で前記ヒートスプレッダの他の面が前記蒸発部に接触していることを特徴とする液体搬送装置を用いた半導体冷却装置。

（付記１１）前記半導体素子が半導体集積回路であることを特徴とする付記１０に記載の液体搬送装置を用いた半導体冷却装置。

１ 蒸発器
２ 凝縮器
３ 蒸気管
４ 液戻り管
５ ウィック
６ 作動液体
７ 作動液体の蒸気
１０ 従来の液体搬送装置（循環型ヒートパイプ）
１１ 軸
１２、２２ 振動子
１３、２３ 駆動源
１６ ブラシ
２０、３０、４０ 本出願の液体搬送装置
２１ 取付アーム
３１ 取付軸
３２ 回転子（プロペラ）
３３ 移動磁界発生装置（駆動源）
３４ 制御装置
４１ クランパ
４４ 結束バンド
４８ 熱収縮チューブ
４９ 接着剤
５０ 半導体冷却装置
５１ ヒートスプレッダ
５２ 回路基板
５３ 半導体素子

Claims (5)

1. 外部から加熱される蒸発部と、外部に熱を放散する凝縮部と、前記蒸発部から前記凝縮部に作動液体の蒸気を送る蒸気管と、前記凝縮部から前記蒸発部に作動液体を送る液戻り管とを備え、前記液戻り管の所定位置に作動液体搬送機構を設けた循環型液体搬送装置において、
   前記作動液体搬送機構は、
   前記液戻り管の内部に少なくとも１つ片持ち支持され、本体部が前記液戻り管の下流側に延伸された軸と、
   前記本体部に所定間隔で複数取り付けられ、前記本体部から枝分かれして先端部が前記液戻り管の内部で放射状に広がる複数の線状の振動子を備える振動子束と、
   前記液戻り管の前記本体部に対応する外周部に取り付けられ、自己の発生する振動を前記液戻り管を振動させて前記振動子束の各個に伝える駆動源とを備え、
   前記駆動源の振動によって前記振動子束の振動子に揺動運動を行わせて前記作動液体を搬送することを特徴とする循環型液体搬送装置。
2. 外部から加熱される蒸発部と、外部に熱を放散する凝縮部と、前記蒸発部から前記凝縮部に作動液体の蒸気を送る蒸気管と、前記凝縮部から前記蒸発部に作動液体を送る液戻り管とを備え、前記液戻り管の所定位置に作動液体搬送機構を設けた循環型液体搬送装置において、
   前記作動液体搬送機構は、
   一端が前記液戻り管の内壁面に固定され、前記液戻り管の中央部辺りで直角に折り曲げられて前記液戻り管に平行に所定長さ延伸された取付軸と、
   前記取付軸の他端に取り付けられ、磁界により回転運動を行うプロペラ状の回転子と、
   前記回転子に対向する部位の前記液戻り管の外周部に取り付けられ、前記回転子に回転磁界を印加する移動磁界発生装置とを備え、
   前記移動磁界発生装置は、前記液戻り管の所定位置の外周部に所定間隔で周回して取り付けられた複数個のコイルであることを特徴とする循環型液体搬送装置。
3. 前記駆動源は、クランパによって前記液戻り管の所定位置の外周部に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の循環型液体搬送装置。
4. 前記回転子が永久磁石で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の循環型液体搬送装置。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の循環型液体搬送装置を用いた半導体冷却装置であって、
   前記蒸発部に取付可能な回路基板と、前記回路基板上に実装された半導体素子と、前記回路基板の上部にその一面を前記半導体素子に接触させて取り付けられるヒートスプレッダとを備え、
   前記回路基板が取り付け手段によって、前記蒸発部に取り付けられ、
   この状態で前記ヒートスプレッダの他の面が前記蒸発部に接触していることを特徴とする液体搬送装置を用いた半導体冷却装置。

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