JPH07318271A

JPH07318271A - 熱伝達装置

Info

Publication number: JPH07318271A
Application number: JP7080314A
Authority: JP
Inventors: Lew A Tousignant; エー．トゥーシグナントルー
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1995-04-05
Publication date: 1995-12-08
Also published as: KR100336187B1; CA2144143A1; EP0676804A1; US5411077A; MY121913A; TW280088B

Abstract

(57)【要約】【目的】熱源から熱を導出するための熱伝達装置に関
し、その熱伝達速度を増大させることなどを目的とす
る。【構成】流体が実質的に透過し得ずかつ少なくとも１
つの伸縮可能な区画室を形成する容器；前記の伸縮可能
な区画室の内部に位置しておりかつ前記熱源に熱的に結
合している熱伝導性液体、ここで、前記液体は、前記熱
源の動作温度と同じであるかもしくはそれよりも低い沸
点を有していて、前記熱源が非動作状態にある場合には
前記液体が圧縮せしめられ、そして前記熱源が動作状態
にある場合には前記液体が飽和せしめられ、その液体の
部分が気化することの結果として蒸気を形成する；及び
前記蒸気に熱的に結合せしめられ、高い熱伝導率を有し
ておりかつ前記の伸縮可能な区画室の外部に位置する延
長した熱放散表面を有する凝縮器；を含んでなるように
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品を冷却するた
めのフレキシブルな熱伝達装置に関する。特に、本発明
は、熱源からの熱流束に応答して気化し、そして次に凝
縮する低沸点の熱伝達液体を含有するフレキシブルな２
相熱伝達バックに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子システムがよりコンパクトになって
いるので、システム冷却に関する要求の増加に対応する
ためにいろいろな補助的な熱伝達技術が提案されてい
る。熱伝達技術は、常法では、ファン、ヒートシンク
（放熱子）又はその両方を使用している。ファンは、強
制的な空気の対流によって部品類から熱エネルギーを放
散させるものである。受動型のヒートシンクは、自然な
空気対流を通じて熱エネルギーを放散させるものであ
る。

【０００３】常用の熱伝達技術の場合、コンパクトにも
しくは密に配置された電子システム内で部品類を十分に
冷却することが屡々困難である。強制空気対流法では、
十分な冷却を行うのに必要な空気の量が一般に許容し得
ないレベルの騒音を発生させるので、実用面での制限が
存在している。また、強制空気対流法は、臨界的な狭い
動作温度範囲のなかで多数個の電子部品を保持するとい
う困難も有している。受動型のヒートシンクでは、特別
の容積が必要であるので、コンパクトにもしくは密に配
置された電子システム内にそれを設けることが困難にな
り得る。

【０００４】液体循環式の冷却システムでは、循環用の
液体を熱源と熱的に連通せしめ、そして離れたヒートシ
ンク、例えば冷却水供給部、冷凍システム又は液体−空
気熱交換器まで熱を伝達している。これらのシステム
は、受動型又は強制空気対流技術が不十分であるような
場合に有効たり得るけれども、屡々複雑であり、高価で
あり、そしてシステムの全体的なサイズを顕著に増大す
ることが可能である。

【０００５】スーパーコンピュータ又はアビオニクスシ
ステムのような大規模な電子システムでは、フルオロカ
ーボン液体を冷却媒体として使用した液体浸漬熱伝達技
術が用いられている。例えば、Ｄａｎｉｅｌｓｏｎら、
ＣｏｏｌｉｎｇａＳｕｐｅｒｆａｓｔＣｏｍｐｕ
ｔｅｒ、Ｅｌｅｃ．ＰａｃｋａｇｉｎｇａｎｄＰｒ
ｏｄ．、４４〜４５頁（１９８６年７月）は、スーパー
コンピュータを冷却するためのものであって、コンピュ
ータ、電源、記憶素子、ロジック回路及びメインプロセ
ッサを不活性な高誘電率ペルフルオロカーボン、Ｆｌｕ
ｏｒｉｎｅｒｔ^TM電子液体ＦＣ^TM−７７、ミネソタ・マ
イニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニ
ー（米国ミネソタ、セントポール在；以下、３Ｍ社と記
す）から入手可能、を循環させている密閉されたバンク
内に浸漬することによってこれを行うことを開示してい
る。

【０００６】もう１つの液体浸漬熱伝達技術は、米国特
許第３，７４１，２９２号に記載されている。この技術
に従うと、多数個の冷却されるべき微細電子部品を有し
ている基板に対して硬質の容器を取り付ける。この容器
で発熱部品を取り囲み、そしてその容器に部分的に満た
しかつ部品を浸漬するのに十分な体積を有する低沸点の
誘電性液体を収容する。この容器にはまた、液体の上方
に配置されるべき蒸気スペースを含める。多数個の内部
フィンを蒸気スペース中に内側を向けて延在させ、誘電
性蒸気のための凝縮器として作用させる。多数個の外部
フィンを容器から外側に向けて延在させ、内部フィン凝
縮器のための空冷ヒートシンクとして作用させる。この
米国特許の発明者らは、低沸点誘電性液体はフルオロカ
ーボン液体ＦＣ^TM−７８又はＦＣ^TM−８８のいずれかを
包含することができると提案している。彼らはまた、容
器が密閉されているので、異なる特性を有する液体の２
成分混合物を選択して容器内における圧力生成を最低レ
ベルとすることができると提案している。

【０００７】上記米国特許に記載されるように、低沸点
の誘電性フルオロカーボン液体は、比較的に低い温度に
おいていろいろなタイプの沸騰を引き起こす。沸騰のモ
ード及びそれによって得られる熱伝達は、冷却されるべ
き部品と冷却液との界面における熱流束に依存してい
る。熱流束が小さくて液体の沸点を下回る温度を生じる
ような場合には、自然な対流が発生する。熱流束が増大
するにつれて、液体の沸点を上回って温度が上昇し、集
中的な沸騰が引き起こされる。集中的な沸騰は、熱源に
直に接する液体の気化を引き起こす。蒸気の気泡が生成
し、加熱された表面上で成長するので、それらの気泡が
激しい微細対流を引き起こし、液体の気化の潜熱によっ
て熱を除去する。したがって、集中的な沸騰が液体内の
対流を増大させ、熱源と液体との間の熱伝達を改良す
る。この米国特許に開示されているシステムは、硬質ヒ
ートパイプと同様にして運転可能である。

【０００８】米国特許第３，７４１，２９２号に開示さ
れる硬質容器や硬質ヒートパイプの欠点は、一般に、容
器内の熱伝達液体の沸点がその容器の内部圧力とともに
変化するということである。発熱部品から放散されるパ
ワーが増加するので、その部品からの熱流束が増加し、
気化が増加せしめられる。容器には固定された硬質の壁
体が含まれるので、容器の内部圧力が増加し、熱伝達液
体の沸点の増加を引き起こす。結果として、部品の動作
温度が容器の内部圧力とともに上昇する。固定された硬
質の容器及びヒートパイプのもう１つの欠点は、一般
に、それらの部材が実質的な量のスペースを浪費しかつ
比較的に重いということである。

【０００９】コンパクトな電子システムにおいて効果的
に熱伝達を行う最近の発達は、３Ｍ社から入手可能な熱
伝達バック、ＬｉｑｕｉｄＨｅａｔＳｉｎｋ^TM−７
７、である。この熱伝達バックは、１枚のフレキシブル
で耐久性のある空気不透過性の材料からできている。こ
のバックに、熱伝導性で化学的に不活性な、本質的にガ
スを含まないフッ素化学の液体を充填する。このバック
を電子システムの内部キャビティ内に、発熱部品の表面
と熱放散表面の中間のところで、収容する。液体内にお
ける伝導ならびに対流に原因するバック内における液体
の若干の移動の結果として、熱が、発熱部品から熱放散
表面まで伝達せしめられる。液体は、発熱部品の最高動
作温度でもその液体が沸騰を生じないような十分に高い
沸点を有している。

【００１０】熱伝達バックは、内部キャビティに容易に
適合し、そして発熱部品及び熱放散表面に密着する。熱
伝達バックは、発熱部品を冷却するための追加のバッテ
リー源を必要としない。ある種の用途では、充填後のバ
ックのそれに特有の衝撃吸収特性のために部品を物理的
な衝撃から保護することができる。このバックは、補修
に際して現場で取り外し、交換することが容易に可能で
ある。米国特許第４，９９７，０３２号は、この熱伝達
バックをさらに詳細に説明している。

【００１１】米国特許第５，０００，２５６号は、金属
の熱経路を有している熱伝達バックを開示している。金
属の熱経路は、外部の発熱部品との接触のため、バック
内の開口を通って延在している。経路の一部がバック中
に延在しており、発熱部品からバック内の液体への熱伝
達を高めるための熱放散フィンとして作用する。米国特
許第５，０４６，５５２号は、熱伝達液体の流動のため
の溝を備えた枠体を有する熱伝達装置を開示している。
この装置は、さらに、枠体に結合したフレキシブルなシ
ート及びそのシートにカプリングした熱経路を含んでい
る。液体が溝を通って流動すると、前記シート及び経路
が外側に向かって移動し、そして冷却されるべき部品と
接触する。前記経路に隣れる枠体を横切ってカバー構造
体が延在しており、シートの外側に向かう運動を制限す
る。カバー構造体はまた、装置を取り扱う際に、シート
の損傷を防止する。

【００１２】オーストラリア特許第７５３８１／９１号
は、パネルの形をしたヒートパイプを開示している。こ
のヒートパイプは、対向していて一般に平面の平行な壁
部分を有する包囲されたチャンバを含んでいる。このチ
ャンバには、液体とその液体の蒸気が充填され、また、
その際、液体及び蒸気は平衡状態とする。壁部分のいず
れかを加熱する場合、加熱されている壁部分からの熱が
蒸気によって別の壁部分に伝達され、そこで蒸気が凝縮
せしめられる。どちらの壁部分も、硬質もしくはフレキ
シブルであることができる。上記のチャンバには、ま
た、その蒸気圧力が大気圧未満もしくは周囲雰囲気未満
になった時の変形を防止するため、例えばガラスビーズ
のような粒状材料が充填される。

【００１３】その他の熱伝達技術もまた使用されてい
る。米国特許第４，０９２，６９７号は、集積回路を取
り囲むカバーの下側に取り付けられたフィルム中に液体
を収容し、その液体を介して集積回路パッケージの冷却
を行うことを開示している。カバー、フィルム及び液体
をもって付形可能のピロー状の袋を形成し、カバーをパ
ッケージに封止した時にそのピロー状の袋がパッケージ
内にマウントされた集積回路の頂部に接触するようにす
る。

【００１４】米国特許第４，０９２，６９７号は、プリ
ント回路基板をパッケージングする方法を開示してい
る。回路部品の冷却は、適合可能なマット界面を有する
液冷のコールドプレートでもって行われる。界面は、液
冷コールドプレートの下側に結合せしめられたフィルム
から形成される。コールドプレートとフィルムの中間に
は、ペースト、例えば金属粒子を含有することができる
サーマルグリースが与えられる。

【００１５】米国特許第４，５６３，３７５号は、例え
ばアルミニウムのような箔から形成されたフラットなバ
ックを開示していて、このバックの場合、その最高有効
容積の一部分のみについて、熱伝導性ペーストが充填せ
しめられ、ガスの存在を伴わない。このバックは、熱伝
達手段として、実質的に平らな表面の中間もしくは垂直
なスラットの中間に配置される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】電子デバイスの発熱部
品から熱を導出する際の熱伝達速度を増大させること、
そしてそれらの部品及びヒートシンクにおける熱抵抗を
低下させることが、望まれつづけている。熱伝達速度を
増大せしめることは、部品によって比較的に多量の熱が
発生せしめられるような場合又はデバイスの全体的なサ
イズを縮小することが望まれているような場合におい
て、より重要なこととなっている。熱伝達速度を増大さ
せることによって、発熱部品を、その他の部品ともど
も、より接近させて配置することが可能になり、また、
その間、それぞれの部品を安定で所望の動作温度範囲内
で適切に機能させることが依然として可能である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、その１つの面
において、動作状態及び非動作状態を有していて、動作
状態にある時には動作温度を有する熱源から熱を導出す
るための熱伝達装置であって、流体が実質的に透過し得
ずかつ少なくとも１つの伸縮可能な区画室を形成する容
器、前記の伸縮可能な区画室の内部に位置しておりかつ
前記熱源に熱的に結合している熱伝導性液体、ここで、
前記液体は、前記熱源の動作温度と同じであるかもしく
はそれよりも低い沸点を有していて、前記熱源が非動作
状態にある場合には前記液体が圧縮せしめられ、そして
前記熱源が動作状態にある場合には前記液体が飽和せし
められ、その液体の部分が気化することの結果として蒸
気を形成する、及び前記蒸気に熱的に結合せしめられ、
高い熱伝導率を有しておりかつ前記の伸縮可能な区画室
の外部に位置する延長した熱放散表面を有する凝縮器、
を含んでなる熱伝達装置にある。

【００１８】また、本発明は、そのもう１つの面におい
て、動作状態及び非動作状態を有していて、動作状態に
ある時には動作温度を有する熱源に熱的に結合するため
に適合した２相熱伝達装置であって、前記熱源に熱的に
結合しておりかつ前記熱源の動作温度と同じであるかも
しくはそれよりも低い沸点を有している熱伝達液体、前
記熱伝達液体を周囲圧力で保持するために第１の容積及
び第２の容積間で伸縮可能な、前記熱源が非動作状態に
ある場合には前記熱伝達液体を圧縮状態で保持するため
のかつ前記熱源が動作状態にある場合には前記熱伝達液
体を飽和状態で保持し、よって、前記熱伝達液体の部分
を気化させて、前記第１の容積から第２の容積への前記
容器の膨張を引き起こす蒸気を形成するための、容器手
段、前記熱源から離れた位置において前記蒸気を凝縮液
に凝縮するための手段、及び前記凝縮手段に熱的に結合
せしめられており、そして前記熱伝達液体を周囲圧力で
かつ前記容器手段を前記第１容積及び前記第２容積の中
間で維持するために十分な速度で熱を放散させるために
堅い延長した熱放散表面を有している熱放散手段、を含
んでなる２相熱伝達装置にある。

【００１９】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、熱源からの熱を伝導するのに適合した熱伝達装置に
関する。この熱伝達装置は、流体が実質的に透過し得ず
かつ、第１の容積と第２の容積との間で伸縮可能な、少
なくとも１つの伸縮可能な区画室を形成する容器を包含
する。熱伝導性又は熱伝達液体は、熱源に対する熱的結
合のため、伸縮可能な区画室の内部に配置される。熱伝
達液体は、前記熱源の動作温度と同じであるかもしくは
それを下回る沸点を有しており、よって、前記熱源が非
動作状態にある場合には前記液体が圧縮せしめられ、そ
して前記熱源が動作状態にある場合には前記液体が飽和
せしめられるようになっている。

【００２０】本発明の熱伝達装置は、液体及びガスの両
方の状態の熱伝達液体を使用するので、２相ヒートシン
クとして動作可能である。熱源が非動作状態にある場
合、熱伝達液体は、第１の容積の伸縮性区画室を実質的
に充填する。熱源が動作状態にある場合、熱伝達液体の
沸騰が熱源からの熱流束でもって引き起こされる。液体
が気化し、蒸気が生成し、その蒸気が上昇して、伸縮性
区画室において、第１の容積から第２の容積への膨張が
引き起こされ、そして熱伝達液体の上に蒸気スペースが
形成される。ほぼ周囲の圧力において、熱伝達液体と蒸
気とが液体−蒸気平衡を維持する。上昇する蒸気が熱源
からの熱をそこから離れたより冷たい部位まで運び去
り、その部位で蒸気から凝縮液への凝縮が行われる。重
力のため、凝縮液は熱伝達液体の本体に戻され、熱源の
次の冷却及び冷却サイクルの完成に供される。

【００２１】伸縮性区画室は、熱伝達液体を周囲圧力
で、熱源からの熱流束における変化とは実質的に無関係
に、維持する。したがって、熱伝達液体の沸点は実質的
に一定のままであり、よって、熱源の動作温度が熱流束
の増大とともにその液体の沸点を顕著に上回って上昇す
ることがないようになっている。１つの態様において、
容器は、多層熱可塑性フィルムから形成されたフレキシ
ブルなバックを包含する。熱源は、このフレキシブルな
バックの外側に配置するかもしくはその内側に配置する
ことができる。もしも熱源をバックの外側に配置するな
らば、そのバックに、そのバックの開口を通って延在す
る熱経路を含ませることができる。熱経路の第１の部分
は、熱源に対する熱的結合のため、バックの外側に配置
される。熱経路の第２の部分は、液体との熱的な連通の
ため、バック内に配置されかつ熱伝達液体中に沈められ
る。

【００２２】もしも熱源をバックの内側に配置するなら
ば、そのバックに、そのバックの開口を通って熱源から
延在するパワー及び連通導線を含ませ、導線の周囲で開
口を封止することができる。この態様において、熱源が
熱伝達液体と直接に接触するようにするため、その熱源
を熱伝達液体中に沈める。もう１つの態様において、熱
伝達装置にさらに凝縮器を含ませる。凝縮器は、蒸気の
凝縮速度、そしてバックからの熱の放散速度を増大させ
るものである。凝縮器は、伸縮性区画室の蒸気スペース
内及び液体の上方に少なくとも部分的に位置する凝縮表
面を有している。凝縮表面は、その凝縮表面の拡大をも
たらす多数個のフィン又はその他の表面の凹凸を包含す
ることができる。

【００２３】凝縮器はまた、バックの外側に位置する熱
放散表面を有していて、この表面が前記凝縮表面に熱的
に結合している。凝縮表面上で蒸気が凝縮すると、その
凝縮表面から熱放散表面に向けての熱の伝導が凝縮器で
もって行われ、熱放散表面では、それを取り巻く環境に
熱が放散される。熱放散表面における熱の放散は、自然
の又は強制の空気対流を通じて行われる。

【００２４】さらにもう１つの態様において、熱伝達装
置は、バックから離れて位置しておりかつ１本もしくは
それ以上の管材を介して伸縮性区画室に接続されている
凝縮器を包含する。蒸気は、これらの管材を通って凝縮
器に移動し、そこで蒸気の凝縮と凝縮液の生成とが行わ
れる。凝縮液は、熱源をさらに冷却するため、上記の管
材を介して伸縮性区画室に戻される。

【００２５】１つの態様において、熱伝達装置は、凝縮
器と液体の間を接続するものであって、凝縮液を液体に
戻すのを補助するウィックをさらに包含する。ウィック
は、熱伝達装置のデザイン及び使用の面でのより大きな
フレキシビリティを可能とするものである。なぜなら
ば、凝縮液を液体に戻す時にもはや重力は不必要となる
からである。例えば、ウィックは、低重力の宇宙での用
途や、バック及び凝縮器の種々のオリエンテーションが
必要とされる用途において使用することができる。

【００２６】本発明の熱伝達装置は、特に、微細電子部
品のためのヒートシンクとして有用である。この熱伝達
装置は、システムから追加のパワーを引き出すことはな
く、そして高出力の集積回路、例えばインテル社製のＰ
ｅｎｔｉｕｍ^TMマイクロプロセッサを冷却するのに十分
に有効である。熱伝達装置は、区画室のハウジング内
で、冷却を必要とされる集積回路に隣接して簡単に収容
することができる。バックは、それにフレキシブルな性
質があるために、ハウジングの内部に適合すること、そ
して集積回路のための衝撃吸収材として作用することを
可能とする。本発明の熱伝達装置は、例えばデスクトッ
プ及びノートブック型のコンピュータのようなより小型
のシステムにおいて使用することができる低プロファイ
ルで有効な液体冷却技術を提供する。本発明の熱伝達装
置は、回路から放散される熱流束とともに変化すること
がない安定な動作温度で集積回路を維持する。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を、その好ましい態様に関して
添付の図面を参照しながら説明する。本発明は、熱源か
らの熱を導出するためにその熱源に熱的に結合させるの
に適合した、フレキシブルな２相熱伝達装置にある。図
１、図２及び図３は、種々の動作状態にある外部熱源１
１と連通しているフレキシブルな２相熱伝達装置１０の
断面図である。図１は、熱源１１が非動作状態にある場
合の熱伝達装置１０を示したものである。図２及び図３
は、熱源１１が動作状態にある場合の熱伝達装置１０を
示したものである。熱伝達装置１０は、図１〜図３にお
いて進行形で示されているように、熱源１１からの熱流
束の増加とともにかつ液体の蒸気１３の体積の増加とと
もに、膨張（伸長）、すなわち、膨れあがる。熱源１１
は、任意の電子デバイス又は発熱部品、例えば回路基板
２０に実装された集積回路であることができる。

【００２８】熱伝達装置１０は、熱伝達液体１４を収容
したフレキシブルなバック１２を包含する。フレキシブ
ルなバック１２は、流体が実質的に不透過性であり、そ
して少なくとも１つの伸縮可能な区画室１６を形成す
る。区画室１６は、熱源１１からの熱流束における変化
に応じて第１の容積（図１）及び第２の容積（図２）の
間で伸縮可能である。熱源１１は、区画室１６に対して
外側に配置され、そして熱伝達液体１４と熱的に連通せ
しめられる。

【００２９】熱伝達装置１０は、熱経路２２及び凝縮器
２４をさらに包含する。熱経路２２は、フレキシブルな
バック１２の開口２６を通って延在し、そして延長され
た熱放散表面２８を有している。熱経路２２は、熱源１
１からの熱を熱伝達液体２２に伝導するために高い熱伝
導率を有している。熱経路２２は、本発明において任意
である。もう１つの態様（図示せず）において、フレキ
シブルなバック１２は、熱源１１と直接に直接に接触し
ており、そしてその側壁を介して熱の伝導を行う。しか
し、熱源１１からのより多量の熱流束を熱伝達液体１４
に対して供給できるので、熱経路２２が有利である。凝
縮器２４は、フレキシブルなバック１２の開口３０を通
って延在しており、そして延長した凝縮表面３２を有し
ている。凝縮器２４もまた任意であり、但し、取り巻く
環境に対する熱の放散を助けるので、有利である。

【００３０】熱伝達装置１０は、液体及びガス状態の両
方の熱伝達液体１４を使用するので、２相ヒートシンク
として運転が行われる。熱源１１が非動作状態にある場
合（図１）、熱伝達液体１４が周囲圧力で圧縮せしめら
れ、そして、伸縮性区画室１６が実質的にガスを含まな
いように、第１容積の伸縮性区画室１６を実質的に充填
する。圧縮される液体は、存在する圧力においてその沸
点を下回る液体である。周囲圧力は、熱伝達装置１０の
運転が行われる周囲の圧力である。

【００３１】熱源１１が動作状態にある場合（図２及び
図３）、熱源からの熱流束によって熱伝達液体１４が飽
和せしめられ、熱経路２２の延長した熱放散表面２８の
すぐ隣で沸騰せしめられる。沸騰した液体が気化し、蒸
気の気泡３４を形成し、そしてこれらの気泡３４が上昇
して液体レベル３５の上に蒸気スペース３６を形成す
る。蒸気スペース３６は、蒸気レベル３８を有してい
る。蒸気スペース３６が熱源１１からの熱流束の増加と
ともに増大すると、蒸気レベル３８が上昇し、伸縮性区
画室１６の第１の容積（図１）から第２の容積（図３）
に向けての膨張あるいは膨れを引き起こす。フレキシブ
ルなバック１２の内面及び凝縮器２４の延長した凝縮表
面３２では、蒸気から凝縮液３９への凝縮が行われる。
凝縮液３９は、熱源１１の更なる冷却及び冷却サイクル
の完結のために重力でもって熱伝達液体１４に戻され
る。フレキシブルなバック１２及び凝縮器２４は、蒸気
によって運ばれてきた熱をバックの外面に導き、その外
面で熱を外の環境に放散する。

【００３２】液体１４及びその蒸気は、伸縮性区画室１
６の内部で、ほぼ周囲圧力において液体−蒸気平衡を維
持する。バック１２はフレキシブルでありかつ伸縮可能
な区画室を有しているので、そのバック内の液体及び蒸
気は、熱源１１からの熱流束の変化とは実質的に無関係
に、ほぼ周囲圧力のままである。そのために、熱伝達液
体１４の沸点は実質的に一定のままであり、よって、熱
源１１の動作温度が熱源１１からの熱流束の増加ととも
に液体の沸点を有意に上回って上昇することもない。

【００３３】熱経路２２は、図４に詳細に示されてい
る。熱経路２２は、開口２６を通ってフレキシブルなバ
ック１２及び液体１４から離れる方向に延在する第１の
円筒形部分５０を有している。この第１の部分５０は、
熱源１１の平坦な外部表面と直接に突き合わせて接触さ
せるために、平坦な頂部５２を有している。熱経路２２
は、バック１２がフレキシブルであるので、熱経路２２
の頂部５２が熱源１１とフラットで平坦な状態で接触す
るまで、熱伝達装置１０の内部圧力又は重量により自ず
からシフトするであろう。

【００３４】熱経路２２は、さらに、第１の部分５０か
ら離れて位置する第２の円筒形部分５４を含んでいる。
第２の部分５４は、第１の部分５０に結合しており、そ
してフレキシブルなバック１２内で、その第２の部分５
４が熱伝達液体１４中に沈められるように、配置されて
いる。第２の部分５４は、アレイ状の小さなスタブ又は
フィン５６を有していて、熱伝達液体１４との緻密な接
触と熱交換のため、延長された熱放散表面２８を提供す
る。フィン５６は任意である。

【００３５】熱経路２２は、第１の部分５０及び第２の
部分５４の間に位置する中間の円筒形部分５８を有して
いる。中間部分５８は、前記部分５０及び５４と同軸の
関係にあり、そして第１の部分５０の直径よりも大きく
かつ第２の部分５４の直径よりも小さい直径を備えた円
筒形状を有している。中間部分５８上には、Ｏリング６
２を収容するため、環状溝６０が形成されている。

【００３６】環状のロックリング６４は、Ｏリング６２
ともども、開口２６に隣接する領域においてフレキシブ
ルなバック１２に対して熱経路２２を封止的に結合する
ための手段を有している。ロックリング６４は、フレキ
シブルであり、そして、そのロックリング６４を第１の
部分５０の上に押し付けた時に自己保持型の締まり嵌め
関係を形成するために、第１の部分５０の外径よりも僅
かに小さい内径を有している。組み立てに当たっては、
バック１２に熱経路２２を封止するため、ロックリング
６４でＯリング６２に向けてバック１２を押し付ける。
１つの態様において、ロックリング６４をプラスチック
材料から構成する。ロックリング６４は、もしも装置１
０のメンテナンス又は補修が望ましいならば、熱経路２
２からそのロックリングを取り外すために、プレス工具
に対してロックリング６４を結合するためのネジ孔（図
示せず）を包含する。

【００３７】熱経路２２の第２の部分５４は、その第２
の部分５４が熱源１１から導出された熱エネルギーを急
速に放散させるための熱放散体として作用するように、
第１の部分５０の露出した外部表面の表面積よりも大き
な表面積を有している。中間部分５８は、第２の部分５
４よりも小さな直径を有していて、フレキシブルなバッ
ク１２から第２の部分５４を離して配置し、よって熱伝
達液体１４が第２の部分５４の頂部壁６６ならびに延長
した熱放散表面２８と接触するのを可能にするため、い
わゆる「スタンド−オフ」として作用する。

【００３８】熱経路２２は、フレキシブルなバック１２
の熱伝導率を上回り得る高い熱伝導率を有する材料、例
えばアルミニウムから形成される。熱伝達装置１０はま
た、それぞれの経路が経路２２に同様である多重熱経路
を包含することができる。多重経路の場合、多数個の電
子部品を冷却するために単一のバックを使用することが
でき、また、それぞれの部品を同時にそれぞれの経路に
接触させることができる。熱経路は、米国特許第５，０
４６，５５２号及び同第５，０００，２５６号に詳細に
記載されている。

【００３９】フレキシブルなバック１２は、単層もしく
は多層のプラスチックフィルムから形成することができ
る。熱可塑性フィルムが有利であるが、なぜならば、か
かるフィルムは、容易に入手可能であり、そしてそれら
の多くがヒートシール性を有しているからである。もし
もフィルムを多層構造とするのであるならば、それらの
層又はパイルを、それらのものが機械的に分離し得ない
ようにするために、接合しなければならない。フィルム
は、耐久性、フレキシビリティ、そして空気及び熱伝達
液体１４に対する低い透過性のような性質を具えている
単層もしくは多層のフィルムの群のなかから選択するこ
とができる。多層フィルムが有利であるが、これは、か
かるフィルムの場合、そのそれぞれのフィルム層がその
ベストな特性、例えばヒートシール性又は流体不透過
性、を全体的なフィルムの特性に貢献させることがで
き、その一方では、その他のフィルム層によって、特定
のフィルムの弱さ、例えば低い耐久性又は空気透過性を
補償することができるからである。

【００４０】フィルムの耐久性の典型的な範囲は、２．
６９ kgf／cmの引っ張り強度、Ｍ．Ｄ．Ｂｒｅａｋ（Ａ
ＳＴＭＤ８８２、方法Ａにより測定）、約１００％の
伸び、Ｍ．Ｄ．Ｂｒｅａｋ（ＡＳＴＭＤ８８２、方法
Ａにより測定）、３２−引裂なしのｇ数／枚のエルメン
ドルフ引裂強度（ＡＳＴＭＤ１９２２により測定）、
そして２．８〜３．５ kgf／cm²のミューレン破裂強度
範囲（ＡＳＴＭＤ７４４により測定）によって説明す
ることができる。フィルムの空気透過性の典型的な範囲
は、７６０トルの時で、０．４〜７．０cc／１００in²
／２４hrの酸素透過性（ＡＳＴＭＤ３９８５により測
定）として表すことができる。

【００４１】熱伝導性液体に対するフィルムの透過性の
典型的な範囲は、加熱前に測定したバック重量１００ｇ
について、加熱後のバックの重量損失で表して０〜１ｇ
である。熱伝導性液体に対するフィルムの透過性は、ヘ
リウムで脱ガス処理したＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ^TM ＦＣ
^TM−７７液体（３Ｍ社から入手可能）を充填した密封バ
ックを５０℃に保持したオーブン、その他の装置で水平
位置で７０時間にわたって加熱した後に、その密封バッ
クにおける重量損失を測定することによって決定した。
バックは、それに約５６mlのＦＣ^TM−７７液体を充填す
る前、その幅が８．２３±０．０８cm、そしてその長さ
が１２．０６±０．０８cmであった。密封バックを加熱
する前で、液体の体積によって、０．６９±０．０８cm
の厚みがそのバックに対して与えられた。バックに充填
するＦＣ^TM−７７液体を調製するに当たっては、その液
体中にヘリウムガスを、通常の周囲条件下で２５０cc／
分の流量で２０分間にわたってバブリングするかもしく
はスパージングした。加熱後、重量の測定を行う前に、
オーブン中のバックを室温まで冷却した。また、バック
をシールする前に、液体を沸騰させることによってその
液体を脱ガス処理することができる。

【００４２】代表的な２層フィルムは、３Ｍ社から、Ｓ
ｃｏｔｃｈｐａｋ^TMフィルムとして入手可能であり、ま
た、これらのフィルムは、プロダクツ・インフォメーシ
ョン・シートＹＺＳＰ２２９（５３．１）Ｒ１（１９８
３年４月刊）、同（６６．０２）Ｒ２（１９８３年６月
２日刊）、そしてプロダクツ・インフォメーション・シ
ート“ＨｅａｔＳｅａｌａｂｌｅＰｏｌｙｅｓｔｅ
ｒＦｉｌｍ４８”、１９８５年７月１日刊、に記載
されている。

【００４３】代表的な３層フィルムは、Ｃ＆ＨＰ
ａｃｋａｇｉｎｇＣｏ．，Ｍｅｒｒｉｌｌ，Ｗｉｓ．
から入手可能である。３層フィルムの一例は、公称８．
９×１０^-3cm（３．５ミル）の厚さを有し、約２ミルの
厚さのポリエチレン−コ−酢酸ビニルのヒートシール性
層を有し、そして約１ミルのポリアミドの層に結合せし
められたポリ塩化ビニリデンの層に対して接着剤で積層
せしめられる。

【００４４】ＰａｎｔｒｙＰａｃｋＮｏ．５０は、
ＡｍｅｒｉｃａｎＮａｔｉｏｎａｌＣａｎＣｏｍ
ｐａｎｙから入手することのできるもう１つの適当なフ
ィルムである。このフィルムは、０．４８ミルのポリエ
チレンテレフタレート（ＰＥＴ）の層を有していて、こ
の層が、接着剤によって、０．５０ミルのアルミニウム
箔の層に対して積層せしめられる。アルミニウム箔の層
は、３．０ミルの変性ポリプロピレンの層に対して接着
剤によって積層せしめられる。

【００４５】熱伝達バックならびに熱伝達バックを加工
しかつそれに充填を行う好ましい方法は、ここで参照し
て引用する米国特許第４，９９７，０３２号に詳細に記
載されている。図１〜図３に示した態様では伸縮性区画
室１６を形成するためにフレキシブルなバックを使用し
たけれども、伸縮性区画室１６の膨張及び収縮を可能と
するために少なくとも１つのフレキシブルな表面を有す
る任意の適当な容器を使用してもよい。

【００４６】熱伝達液体１４は、好ましくは、熱伝導性
であり、化学的に不活性であり、本質的にガスを含ま
ず、そして熱的に安定である。熱伝達液体１４は、熱源
１１からの熱の導出を行う場合に、その液体の熱経路２
２の延長した熱放散表面２８に隣接する部分が気化を生
じるであろうように、熱源１１の動作温度と同じである
かもしくはそれよりも低い沸点を有している。熱伝達液
体は、典型的な部類に属するところの、フッ素含有の、
直鎖状、分岐鎖状又は環状の、アルカン、エーテル、第
３級アミン、アミノエーテル、そしてその混合物から選
択することができる。本発明では、部分的にフッ素化し
た化学品を使用することができるというものの、好まし
くは、ペルフルオロ化学品が用いられる。ペルフルオロ
化学品は、直鎖、分岐鎖、環状又はその組み合わせ、例
えばアルキル脂環式であることができ、また、飽和、す
なわち、エチレン系、アセチレン系及び芳香族系不飽和
を不含、であることができる。骨格の連鎖は、フルオロ
カーボン基の間で安定な結合を提供しかつ化合物の不活
性な特性に干渉しないような懸垂酸素及び／又は三価の
窒素ヘテロ原子を包含することができる。

【００４７】このような液体の例は、次のようなものを
包含する：ＣＦＣｌ₂ＣＦＣｌ₂、Ｃ₈Ｆ₁₈、Ｃ₈Ｆ₁₇
Ｂｒ、Ｃ₈Ｆ₁₇Ｃｌ、Ｃ₅Ｆ₁₁ＯＣ₆Ｆ₁₃、（Ｃ
₄Ｆ₉）₃Ｎ、〔（ＣＦ₃）₂ＮＣ₂Ｆ₄〕₂Ｏ、ペル
フルオロデカリン、Ｃ₆Ｆ₁₃Ｃ₆Ｈ ₁₃、Ｃ₃Ｆ₇Ｏ〔Ｃ
Ｆ（ＣＦ₃）ＣＦ₂Ｏ〕_nＣ₂Ｆ₅、ｃ−Ｃ₈Ｆ₁₆Ｏ、
１，３−ｃ−Ｃ₆Ｆ₁₀−（ＣＯＯＣＨ₃）₂、ＣＦ₃Ｓ
Ｏ₂Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）₂、１，３−Ｃ₆Ｈ₄（ＣＨ₃）
（ＯＳＯ₂ＣＦ₃）及びＣ₃Ｆ₇ＣＯＯ−ｔ−Ｃ
₄Ｈ₉。

【００４８】適当なペルフルオロ化学品又はその混合物
の典型的な例は、３Ｍ社からＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ^TM電
子流体として商業的に入手可能であり、また、これらの
電子流体は、３Ｍ社製品説明書、Ｎｏ．９８−０２１１
−２２６７−０（６１）ＮＰＩ（１９８６年２月発行）
に記載されており、一例を示すと、例えば、Ｆｌｕｏｒ
ｉｎｅｒｔ^TM 液体ＦＣ^TM−７５（Ｃ₈Ｆ₁₈及びｃ−Ｃ
₈Ｆ₁₆Ｏの混合物）、そしてＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ^TM
液体ＦＣ^TM−７７（ＦＣ^TM−７５に似た組成を有する
が、沸点の範囲がより広い）が挙げられる。その他の商
業的に入手可能なフルオロケミカルは、Ｍｏｎｔｅｄｉ
ｓｏｎＳ．ｐ．Ａ．からＧＡＬＤＥＮ^TMとして入手可
能なもの、商品説明書“Ｇａｌｄｅｎ^TM Ｐｅｒｆｌｕ
ｏｒｉｎａｔｅｄＦｌｕｉｄｓ”に記載のペルフルオ
ロ流体、ダイキン工業から製品説明書、Ｎｏ．ＥＣＣ−
５ｃ（００３）ＹＷ（１９８７年１月発行）に記載のＤ
ｅｍｎｕｍ^TM流体として入手可能なもの、エアー・プロ
ダクツ社からＭＵＬＴＩＦＬＵＯＲ^TMとして入手可能な
もの、ＩＳＣ，Ｌｔｄ．から入手可能なもの、そして旭
硝子から入手可能なものである。

【００４９】以下の表では、本発明において有用な好ま
しい液体の物理的な性質について記載する。物理的性質範囲誘電率（２５℃）（１ＫＨ₂）１．８〜１．９８耐電圧（２５℃）（ギャップ：３５〜５０ｋＶ２．５４mm）ＡＳＴＭＤ８７７−６７で体積抵抗率（２５℃）１．０×１０¹⁵〜８．４×１０¹⁵ オーム・cm 熱伝導率（２５℃）６．０×１０^-4〜７．０×１０^-4 Ｗ／cm・℃ 密度（２５℃）１．７３〜２．０３ＡＳＴＭＤ９４１−５５でｇ／cm³ 動粘度（２５℃）０．５５〜１４ｃｓＡＳＴＭＤ４４５−７４で蒸気圧（２５℃）＜０．１〜７００トル沸点（７６０トル）３０〜１００℃ （所望の動作温度によって選択）膨張率７．５×１０^-4〜１．５×１０^-3 cm³/(cm³) (℃) 上記したように、熱伝達液体１４は、好ましくは、本質
的にガス不含である。バックの封止に先がけて液体１４
からガスをパージする１つの方法は、その液体の温度が
液体から空気を駆出するのに十分に高くなるまで容器内
の液体を加熱し、そして、空気が液体から駆出されるま
で、その液体をこの温度で保持することを含んでいる。
液体がまだ温かい間に、バックに充填を行い、残ってい
る気泡をバックから排出し、そしてバックを封止する。

【００５０】液体からガスを駆出するもう１つの方法
は、その液体中における溶解度が低いガスで液体をバブ
リング又はスパージングすることを含んでいる。熱伝達
液体中における溶解度の低いガスの代表的な例は、水素
及び好ましくはヘリウムである。凝縮器２４は、図５に
おいて詳細に示されている。凝縮器２４は、第１の部分
７２を包含していて、この部分は、伸縮性区画室１６中
に、少なくとも部分的に蒸気還流帯域４４内及び液体レ
ベル３５の上方に延在している。第１の部分７２は、ア
レイ状の小さなスタブ又はフィン７４を包含していて、
蒸気還流帯域４４内において蒸気との有効な熱交換を行
うための延長した凝縮表面３２を提供する。凝縮器２４
は、さらに、フレキシブルなバック１２から外側に向か
って延在しかつ第１の部分７２と熱的に連通している第
２の部分７８を包含する。第２の部分７８は、多数個の
フィン８０を包含していて、凝縮器２４のための延長し
た熱放散表面８１を提供する。

【００５１】凝縮器２４は、その凝縮器をバック１２に
対して封止可能に結合する任意の公知の取り付け手段を
用いてバック１２に取り付けることができる。図５に示
した態様において、凝縮器２４は、熱経路２２がバック
１２に取り付けられているのと同様な手法でもってバッ
ク１２に対して取り付けられる。凝縮器２４は、バック
１２に隣接して形成された環状溝８４を有する環状フラ
ンジ８２を包含する。溝８４がＯリング８６を受容す
る。環状のロックリング８８は、Ｏリング８６ともど
も、開口３０内でバック１２に対して凝縮器２４を封止
可能に結合するための手段を含んでいる。ロックリング
８８は、そのロックリング８８を第２の部分７８の上に
押し付けた時に自己保持型の締まり嵌め関係を形成する
ために、第２の部分７８の外径よりも僅かに小さい内径
を有している。１つの態様において、ロックリング８８
をプラスチック材料から形成する。

【００５２】凝縮器２４は、凝縮を増加させかつ熱がそ
れを取り囲む環境に放散される速度を増大させる。凝縮
器２４は、その凝縮器の表面３２上で蒸気の凝縮が行わ
れる時、第１の部分７２からの熱を第２の部分７８に伝
導し、その第２の部分では、取り囲む環境への熱の放散
が行われる。熱の放散は、自然あるいは強制の空気対流
によるかもしくは液体対流によって行うことができる。

【００５３】凝縮器２４は、熱源１１からの熱流束に比
例する速度で熱の放散を行う。先にも説明したように、
凝縮器２４は、その凝縮表面３２が少なくとも部分的に
蒸気還流帯域４４の内部に配置されるように、位置決め
される。熱源１１からの熱流束が増加すると（図２及び
図３）、蒸気スペース３６が膨張し、そして凝縮表面３
２に沿って蒸気レベル３８が上昇する。凝縮表面３２の
より多くが蒸気に曝されることとなり、凝縮速度が増加
する。凝縮器２４の温度が上昇すると、取り囲む環境中
への熱伝達の速度が増加する。したがって、凝縮器２４
は、伸縮性区画室１６が最小の容積で動作するように、
熱源１１からの熱流束に比例して取り囲む環境中へ効果
的に熱を伝達する。

【００５４】凝縮器２４はいろいろな利点を奏するとい
うものの、蒸気はまたバック１２の内部表面上でも凝縮
されるので、凝縮記２４は熱伝達装置１０において任意
であるということに留意されたい。ある特定の用途にお
いて、バック１２の内部表面上で凝縮が行われると、十
分な熱放散が与えられる。１つの態様（図示せず）にお
いて、バック１２は、１つもしくはそれ以上のプリーツ
又は折り目を有しており、伸縮性区画室１６のより大き
な膨張を可能とし、そして区画室１６内で、凝縮のため
の追加の表面積を提供する。

【００５５】図６は、別の、熱源がフレキシブルなバッ
クの内側に位置しておりかつ熱伝達液体中に浸漬せしめ
られている２層熱伝達バック装置の断面図である。熱伝
達装置１００は、フレキシブルなバック１０２、熱伝達
液体１０４及び凝縮器１０６を包含する。熱源１０８
は、バック１０２の内側に配置され、そして熱伝達液体
１０４中に沈められる。１つの態様において、熱源１０
８は、多数個の発熱部品を取り付けた回路基板を包含す
る。

【００５６】熱源１０８からは、バック１０２内の開口
又は突起部１１２を通って連通及びパワー導線１１０が
延在している。バック１０２には、その開口１１２内
で、熱経路２２（図４で説明）及び凝縮器２４（図５で
説明）に同様なアルミニウムプラグ１１４が封止されて
いる。アルミニウムプラグ１１４は、そのプラグ中に導
線１１０を通すための開口１１６を包含する。導線１１
０は、即硬化型エポキシを使用してアルミニウムプラグ
１１４に封止することができる。アルミニウムプラグ１
１４は、さらに、環状の溝１２０を包含していて、この
溝にＯリング１２２を受容する。環状のロックリング１
２４は、Ｏリング１２２と一緒になって、熱経路２２
（図４）をバック１２に取り付けるのと同様な手法で、
バック１０２に対してアルミニウムプラグ１１４を封止
可能に取り付けるための手段を構成する。図６では熱源
との連通に供される連通及びパワー導線を通過させるた
めにアルミニウムプラグを使用した態様を図示したけれ
ども、本発明では、熱源１０８に対して連通及びパワー
導線を接続するために任意のその他の方法及又は装置を
使用することができる。

【００５７】図７は、本発明の熱伝達装置がそのバック
及び伸縮性区画室の外側に位置する遠隔凝縮器を包含す
るような態様を示したフローシートである。熱伝達装置
１５０は、熱源１５２、熱伝達バック１５４及び遠隔凝
縮器１５６を包含する。遠隔凝縮器１５６は、導管１５
８及び１６２を経て熱伝達バック１５４に接続してい
る。図１〜図６を参照して説明したように、熱伝達バッ
ク１５４は、熱源１５２からの熱１６３を伝導するため
のものであって、そのバック１５４内で熱伝達液体の気
化を惹起し、蒸気を生成させる。蒸気は、導管１５８中
を矢印１６０によって示される方向に送られて遠隔凝縮
器１５６に達する。遠隔凝縮器１５６では、そこに送ら
れてきた蒸気が凝縮され、凝縮液が生成する。凝縮液
は、熱源１５２の次の冷却に供するため、導管１５８を
通してかもしくは任意の帰り導管１６２を通して、矢印
１６４によって示される方向で、熱伝達バック１５４ま
で戻される。

【００５８】熱伝達装置１５０は、さらに、遠隔凝縮器
１５６と熱伝達液体との間に延在するウィック１６６を
包含して、凝縮液をバック１５４に戻すのを補助するこ
とができる。ウィック１６６は、凝縮液をバック１５４
に戻すのにもはや重力が必要となくなるので、熱伝達装
置１５０のデザイン及び使用についてのフレキシビリテ
ィをより大きくすることができる。例えば、ウィック
は、低重力の宇宙での用途や、バック及び凝縮器の種々
の配列が必要とされる用途において使用することができ
る。熱伝達装置１５０は、ウィック１６６を使用しない
場合、熱伝達液体の上方に凝縮器１５６を配置すること
を必要とするか、さもなければ、凝縮液がバック１５４
に戻るようにするために、凝縮器１５６と液体の中間に
ポンプ（図示せず）を配置することを必要とする。

【００５９】

【発明の効果】本発明のフレキシブルな２相熱伝達装置
は、特に、微細電子部品のためのヒートシンクとして有
用である。この熱伝達装置は、システムから追加のパワ
ーを引き出すことはなく、そして高出力の集積回路、例
えばインテル社製のＰｅｎｔｉｕｍ^TMマイクロプロセッ
サを冷却するのに十分に有効である。熱伝達装置は、シ
ステムのハウジング内で、冷却を必要とされる集積回路
に隣接して簡単に収容することができる。バックは、そ
のバックのフレキシブルな性質のために、ハウジングの
内部に適合すること、そして集積回路のための衝撃吸収
材として作用することを可能とする。本発明の熱伝達装
置は、例えばデスクトップ及びノートブック型のコンピ
ュータのようなより小型のシステムにおいて使用するこ
とができる低プロファイルで有効な液体冷却技術を提供
する。

【００６０】本発明のフレキシブルな２相熱伝達装置
は、単相のシステムの性能に比較して重要な利点を奏す
ることができる。２相システムにおける熱源の動作温度
は、熱伝達液体として用いられる液体の沸点に依存して
いる。ここで、熱源における熱流束が液体の臨界熱流束
を上回らないとすると、また、液体に供給される除去さ
れる限りにおいて、熱源を非常に均一な温度で運転する
ことが可能である。さらに、バックのフレキシブルな性
状のため、液体の沸点を一定に保持することが可能とな
り、集積回路を安定な動作温度で維持することができ
る。集積回路からの熱流束が増加すると、バック内で周
囲圧力を維持するためにそのバックの容積が増大し、し
たがって、一定の沸点が維持される。２相システムの追
加の利点は、凝縮器による熱の放散が単相システムにお
けるよりもより高効率であるということである。熱源と
凝縮器の間の温度差が大きくなればなるほど、熱放散の
効率も増加する。

【００６１】以上、本発明をその好ましい態様を参照し
て説明したけれども、当業者であるならば、本発明の精
神及び範囲を逸脱することなく、形態及び詳細において
種々の変更を施し得ることが理解されるであろう。例え
ば、伸縮性区画室は、少なくとも１つのフレキシブルな
表面又はジョイントを有する硬質の容器によって構成し
てもよい。さらに、熱源は、容器の内側、容器の外側又
は容器の気密封止部の一部として配置することができ
る。本発明の精神及び範囲から逸脱しないのであるなら
ば、種々のその他の変更もまた行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】外部熱源と熱的に連通している本発明による２
相熱伝達装置の１つの動作状態を示した断面図である。

【図２】図１に示した本発明による２相熱伝達装置のも
う１つの動作状態を示した断面図である。

【図３】図１に示した本発明による２相熱伝達装置のさ
らにもう１つの動作状態を示した断面図である。

【図４】本発明による熱経路を示した断面図である。

【図５】本発明による凝縮器の断面図である。

【図６】熱源がバック内に位置しておりかつ熱伝達液体
中に浸漬せしめられている別の２相熱伝達装置を示した
断面図である。

【図７】バックの外部に凝縮器が位置している本発明に
よる別の熱伝達装置を示したフローシートである。

【符号の説明】

１０…熱伝達装置１１…外部熱源１２…フレキシブルなバック１４…熱伝達液体１６…伸縮可能な区画室２０…回路基板２２…熱経路２４…凝縮器２６…開口２８…延長した熱放散表面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動作状態及び非動作状態を有していて、
動作状態にある時には動作温度を有する熱源から熱を導
出するための熱伝達装置であって、流体が実質的に透過し得ずかつ少なくとも１つの伸縮可
能な区画室を形成する容器、前記の伸縮可能な区画室の内部に位置しておりかつ前記
熱源に熱的に結合している熱伝導性液体、ここで、前記
液体は、前記熱源の動作温度と同じであるかもしくはそ
れよりも低い沸点を有していて、前記熱源が非動作状態
にある場合には前記液体が圧縮せしめられ、そして前記
熱源が動作状態にある場合には前記液体が飽和せしめら
れ、その液体の部分が気化することの結果として蒸気を
形成する、及び前記蒸気に熱的に結合せしめられ、高い
熱伝導率を有しておりかつ前記の伸縮可能な区画室の外
部に位置する延長した熱放散表面を有する凝縮器、を含
んでなる熱伝達装置。
【請求項２】前記容器が、多層ヒートシール性熱可塑
性フィルムから形成されたフレキシブルなバックを含ん
でいる、請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項３】前記容器の開口を通って延在しておりか
つ前記容器に封止可能に接続されたものであって、前記
熱源に熱的に結合するために前記容器の外部に位置する
第１の部分を有し、そして前記液体との熱的な連通のた
めに前記容器の内部に位置しかつその液体中に浸漬せし
められる第２の部分を有している熱経路をさらに含んで
いる、請求項１又は２に記載の熱伝達装置。
【請求項４】前記熱源に接続されかつ前記熱源から前
記容器内の開口を通って延在するパワー及び連通導線を
さらに含んでおり、その際、前記パワー及び連通導線の
周囲で前記開口が封止されており、かつ前記熱源が前記
容器の内部に位置しており、そして前記液体中に浸漬せ
しめられている、請求項１、２又は３に記載の熱伝達装
置。
【請求項５】前記凝縮器が前記容器に接続されており
かつその容器と熱的に連通せしめられている、請求項
１、２、３又は４に記載の熱伝達装置。
【請求項６】前記凝縮器が前記容器の外部に位置して
おり、そして、前記凝縮器が前記蒸気と連通するよう
に、前記容器にカプリングしている、請求項１、２、３
又は４に記載の熱伝達装置。
【請求項７】前記の延長した熱放散表面が多数個のフ
ィンを含んでいる、請求項１〜６のいずれか１項に記載
の熱伝達装置。
【請求項８】前記凝縮器及び前記液体の中間に延在す
るウィックをさらに含んでいる、請求項１〜７のいずれ
か１項に記載の熱伝達装置。
【請求項９】動作状態及び非動作状態を有していて、
動作状態にある時には動作温度を有する熱源に熱的に結
合するために適合した２相熱伝達装置であって、前記熱源に熱的に結合しておりかつ前記熱源の動作温度
と同じであるかもしくはそれよりも低い沸点を有してい
る熱伝達液体、前記熱伝達液体を周囲圧力で保持するために第１の容積
及び第２の容積間で伸縮可能な、前記熱源が非動作状態
にある場合には前記熱伝達液体を圧縮状態で保持するた
めのかつ前記熱源が動作状態にある場合には前記熱伝達
液体を飽和状態で保持し、よって、前記熱伝達液体の部
分を気化させて、前記第１の容積から第２の容積への前
記容器の膨張を引き起こす蒸気を形成するための、容器
手段、前記熱源から離れた位置において前記蒸気を凝縮液に凝
縮するための手段、及び前記凝縮手段に熱的に結合せし
められており、そして前記熱伝達液体を周囲圧力でかつ
前記容器手段を前記第１容積及び前記第２容積の中間で
維持するために十分な速度で熱を放散させるために堅い
延長した熱放散表面を有している熱放散手段、を含んで
なる２相熱伝達装置。