(57)【要約】【課題】  熱輸送の効率を向上させ、ドライアウトを確実に防止することができる冷却装置及びこの冷却装置を搭載した電子機器を提供すること。【解決手段】  冷却装置１には、膜１７Ａ〜１７Ｃの振動によってポンプ力を積極的に発生させる振動膜型ポンプ２０が設けられているので、確実に冷媒を流通させ循環させることができる。すなわち、毛細管力と合わせて、当該毛細管力とは異なるポンプ力を発生させているので、従来に比べポンプ力を増加させて冷媒を循環させることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させ、ドライアウトを確実に防止することができる。【選択図】  図３
2005142513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流通可能に設けられ、該冷媒が発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収する吸熱部と、
前記冷媒が流通可能に設けられ、前記冷媒が凝縮することで熱を放出する放熱部と、
前記吸熱部または前記放熱部に設けられ、前記冷媒を流通させるために膜を振動させてポンプ力を発生させる振動膜型ポンプと
を具備することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却装置であって、
前記吸熱部は、
第１の幅を有し、第１の方向に前記冷媒を流通させる第１の流路と、
前記第１の流路の下流側で該第１の流路に連通して設けられ、前記第１の幅より広い第２の幅を有し、前記第１の方向とほぼ直行する第２の方向に前記冷媒を流通させる第２の流路と
を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項１に記載の冷却装置であって、
前記放熱部は、表面に複数の突起部を有する第３の流路を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
冷媒が流通可能に設けられ、該冷媒が発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収する吸熱部と、
前記冷媒が流通可能に設けられ、前記冷媒が凝縮することで熱を放出する放熱部と、
前記吸熱部に設けられ、前記冷媒を流通させるために前記気泡の移動によりポンプ力を発生させる気泡駆動型ポンプと
を具備することを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
冷媒が流通可能に設けられ、該冷媒が発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収する吸熱部と、
前記冷媒が流通可能に設けられ、前記冷媒が凝縮することで熱を放出する放熱部と、
前記冷媒を流通させるために毛細管力によってポンプ力を発生させる第１のポンプ機構と、
前記冷媒を流通させるために前記毛細管力とは異なる力によってポンプ力を発生させる第２のポンプ機構と
を具備することを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
冷媒を流通させる第１の流路を有し、前記冷媒が発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収するための第１の基板と、
前記冷媒を流通させる第２の流路を有し、前記冷媒が凝縮することで熱を放出するための第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、前記冷媒を流通させる管と、
前記第１の基板または前記第２の基板に一体的に設けられ、前記冷媒を流通させるために膜を振動させてポンプ力を発生させる振動膜型ポンプと
を具備することを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
冷媒を流通させる第１の流路を有し、前記冷媒が発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収するための第１の基板と、
前記冷媒を流通させる第２の流路を有し、前記冷媒が凝縮することで熱を放出するための第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、前記冷媒を流通させる管と、
前記第１の基板に一体的に設けられ、前記冷媒を流通させるために前記気泡の移動によりポンプ力を発生させる気泡駆動型ポンプと
を具備することを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
冷媒を流通させる第１の流路を有し、前記冷媒が発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収するための第１の基板と、
前記冷媒を流通させる第２の流路を有し、前記冷媒が凝縮することで熱を放出するための第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、前記冷媒を流通させる管と、
前記第１の基板または前記第２の基板に一体的に設けられ、前記冷媒を流通させるために毛細管力によってポンプ力を発生させる第１のポンプ機構と、
前記第１の基板または前記第２の基板に一体的に設けられ、前記冷媒を流通させるために前記毛細管力とは異なる力によってポンプ力を発生させる第２のポンプ機構と
を具備することを特徴とする冷却装置。
【請求項９】
発熱体と、
冷媒が流通可能に設けられ、該冷媒が前記発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収する吸熱部と、
前記冷媒が流通可能に設けられ、前記冷媒が凝縮することで熱を放出する放熱部と、
前記吸熱部または前記放熱部に設けられ、前記冷媒を流通させるために膜を振動させてポンプ力を発生させる振動膜型ポンプと
を具備することを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
発熱体と、
冷媒が流通可能に設けられ、該冷媒が前記発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収する吸熱部と、
前記冷媒が流通可能に設けられ、前記冷媒が凝縮することで熱を放出する放熱部と、
前記吸熱部に設けられ、前記冷媒を流通させるために前記気泡の移動によりポンプ力を発生させる気泡駆動型ポンプと
を具備することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子部品等の発熱体を冷却する冷却装置及びこの冷却装置を搭載した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＰＣ（Personal Computer）の高性能化に伴うＩＣ（Integrated Circuit）等の発熱体からの発熱量の増大が問題となっており、様々な冷却技術が提案され、あるいは製品化されている。冷却技術の１つとして例えば冷媒の蒸発作用及び凝縮作用を利用して吸熱及び放熱を繰り返す、いわゆるヒートパイプの機能を用いたデバイスがある。特に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）の分野では、シリコン基板に溝を形成し、その溝に冷媒を流通させるものがあり、毛細管力によって冷媒を流通させている。また、毛細管力を向上させるために冷媒の流路に凹凸のパターンが複数形成される場合もある（例えば、特許文献１参照。）。  
【特許文献１】特開２００３−３５４７０号公報（段落[００１７]、図３、図７等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ＩＣ等の高クロック化に伴う発熱量は増加の一途をたどっているため、今後、さらに冷媒の流通効率を高め、熱輸送の効率を向上させる必要がある。また、発熱体から発せられる熱量が多くなると、冷媒の蒸発量が多くなりすぎてしまい、これによりドライアウトの問題も生じる。
【０００４】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、熱輸送の効率を向上させ、ドライアウトを確実に防止することができる冷却装置及びこの冷却装置を搭載した電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る冷却装置は、冷媒が流通可能に設けられ、該冷媒が発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収する吸熱部と、前記冷媒が流通可能に設けられ、前記冷媒が凝縮することで熱を放出する放熱部と、前記吸熱部または前記放熱部に設けられ、前記冷媒を流通させるために膜を振動させてポンプ力を発生させる振動膜型ポンプとを具備する。
【０００６】
本発明では、膜の振動によって積極的にポンプ力を発生させる振動膜型ポンプが設けられているので、確実に冷媒を流通させ循環させることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させ、ドライアウトを確実に防止することができる。また、例えば、本発明に係る冷却装置において毛細管力により冷媒を流通させる場合、振動膜型ポンプをその毛細管力に対して補助的に用いてもかまわない。これにより、振動膜型ポンプを駆動するための動力の使用を極力抑えることができる。補助的とは、例えば振動膜型ポンプを連続的には駆動させずに、例えば断続的または所定の時に駆動させる意味である。
【０００７】
発熱体としては、例えばＩＣチップや抵抗等の電子部品、あるいは放熱フィン等が挙げられるが、これらに限られず発熱するものなら何でもよい。以下、同様である。
【０００８】
本発明の一の形態によれば、前記吸熱部は、第１の幅を有し、第１の方向に前記冷媒を流通させる第１の流路と、前記第１の流路の下流側で該第１の流路に連通して設けられ、前記第１の幅より広い第２の幅を有し、前記第１の方向とほぼ直行する第２の方向に前記冷媒を流通させる第２の流路とを有する。本発明では、第１の流路と、それより下流側の第２の流路とがほぼ直行するように設けられ、かつ、流路幅が第１の流路より第２の流路の方を広くしている。これにより、第２の流路から第１の流路へ冷媒が流れること、つまり逆流することを確実に防止できる。その結果、熱輸送の効率を向上させ、ドライアウトを確実に防止することができる。
【０００９】
本発明の一の形態によれば、前記放熱部は、表面に複数の突起部を有する第３の流路を有する。これにより、冷媒が接する流路の表面積を大きくすることができるので、表面張力を大きくすることができる。したがって、放熱効率が高められ、しかもその表面張力によるポンプ力を向上させることができるので、熱輸送の効率を高めることができる。突起部の形状は、例えば、角柱、角錐、円柱または円錐でよく、どんな形状でもよい。
【００１０】
本発明の他の観点に係る冷却装置は、冷媒が流通可能に設けられ、該冷媒が発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収する吸熱部と、前記冷媒が流通可能に設けられ、前記冷媒が凝縮することで熱を放出する放熱部と、前記吸熱部に設けられ、前記冷媒を流通させるために前記気泡の移動によりポンプ力を発生させる気泡駆動型ポンプとを具備する。
【００１１】
本発明では、吸熱部には気相と液相が混ざった冷媒が貯留される部位があるので、例えば、この部分に連結した補助ヒータ等で気化して気泡化することを利用したポンプ力を発生させる気泡駆動型ポンプによりドライアウトを確実に防止することができる。
【００１２】
上記気泡駆動型ポンプは、例えば、冷媒が流通可能な第１の流路径を有する第１の管と、前記第１の管の下流側で該第１の管に連通して設けられるとともに、前記第１の流路径より小さい第２の流路径から前記冷媒の流通する方向に広がるように設けられた第２の管とを有するものを用いることができる。
【００１３】
本発明の他の観点に係る冷却装置は、冷媒が流通可能に設けられ、該冷媒が発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収する吸熱部と、前記冷媒が流通可能に設けられ、前記冷媒が凝縮することで熱を放出する放熱部と、前記冷媒を流通させるために毛細管力によってポンプ力を発生させる第１のポンプ機構と、前記吸熱部に設けられ、前記冷媒を流通させるために前記毛細管力とは異なる力によってポンプ力を発生させる第２のポンプ機構とを具備する。
【００１４】
本発明では、毛細管力とは異なるポンプ力を発生させる第２のポンプ機構を設けるようにしたので、確実に冷媒を流通させることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させ、ドライアウトを確実に防止することができる。また、例えば第２のポンプ機構を第１のポンプ機構に対して補助的に用いてもかまわない。これにより、第２のポンプ機構を駆動するための動力の使用を極力抑えることができる。第２のポンプ機構としては、例えば上記振動膜型ポンプまたは気泡駆動型ポンプを用いることができる。
【００１５】
本発明の他の観点に係る冷却装置は、冷媒を流通させる第１の流路を有し、前記冷媒が発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収するための第１の基板と、前記冷媒を流通させる第２の流路を有し、前記冷媒が凝縮することで熱を放出するための第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、前記冷媒を流通させる管と、前記第１の基板または前記第２の基板に一体的に設けられ、前記冷媒を流通させるために膜を振動させてポンプ力を発生させる振動膜型ポンプとを具備する。
【００１６】
本発明では、膜の振動によって積極的にポンプ力を発生させる振動膜型ポンプが設けられているので、確実に冷媒を流通させることができる。また、例えば、リソグラフィ技術を用いて少なくとも振動膜型ポンプをそれら第１または第２の基板と一体的に作製することができるので、冷却装置の製造が容易となる。また、これにより振動膜型ポンプを設計する場合の自由度が向上する。
【００１７】
本発明の他の観点に係る冷却装置は、冷媒を流通させる第１の流路を有し、前記冷媒が発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収するための第１の基板と、前記冷媒を流通させる第２の流路を有し、前記冷媒が凝縮することで熱を放出するための第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、前記冷媒を流通させる管と、前記第１の基板に一体的に設けられ、前記冷媒を流通させるために前記気泡の移動によりポンプ力を発生させる気泡駆動型ポンプとを具備する。
【００１８】
本発明に係る電子機器は、発熱体と、冷媒が流通可能に設けられ、該冷媒が前記発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収する吸熱部と、前記冷媒が流通可能に設けられ、前記冷媒が凝縮することで熱を放出する放熱部と、前記吸熱部または前記放熱部に設けられ、前記冷媒を流通させるために膜を振動させてポンプ力を発生させる振動膜型ポンプとを具備する。
【００１９】
電子機器としては、コンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、その他、電化製品等が挙げられる。以下、同様である。
【００２０】
本発明の他の観点に係る電子機器は、発熱体と、冷媒が流通可能に設けられ、該冷媒が前記発熱体から発せられる熱を受けて蒸発することで熱を吸収する吸熱部と、前記冷媒が流通可能に設けられ、前記冷媒が凝縮することで熱を放出する放熱部と、前記吸熱部に設けられ、前記冷媒を流通させるために前記気泡の移動によりポンプ力を発生させる気泡駆動型ポンプとを具備する。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、熱輸送の効率を向上させ、ドライアウトを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る冷却装置を示す平面図である。図２はその断面図である。冷却装置１は、例えば第１の基板としての吸熱器２と第２の基板としての放熱器３とを有している。吸熱器２と放熱器３との間には冷媒を流通させるパイプ５及び１１が接続されている。少なくともパイプ５の内部は図示しない溝が多数形成されており、これによって毛細管力が発生するため、冷媒が流通可能となっている。パイプ５及び１１は例えば金属製でなる。パイプ５及び１１は金属製でなくても、例えばカーボンやグラファイト等の高熱伝導性を有する材料が含まれていてもよい。冷媒としては、例えば純水、エタノール等を用いることができる。
【００２４】
図３は吸熱器２を示す分解斜視図である。吸熱器２は、例えば基板７及び８を有し、これらの基板７及び８が貼り合わされて構成されている。例えば、基板７はシリコン、基板８はガラス等の部材でなる。シリコン基板７とガラス基板８とは例えば陽極接合等により接合される。シリコン基板７には冷媒を流通させるための溝状の流路（第１の流路）６が設けられている。流路６は、上流側から、例えば入路６ｆと、入路６ｆに連通し冷媒を一時的に貯留するための貯留部６ａと、貯留部６ａに連通する２本の分岐路６ｂ及び６ｃとを有している。入路６ｆはパイプ５に接続されている。流路６は、リザーバを含む出路６ｄを有し、出路６ｄはパイプ１１に接続されている。
【００２５】
ガラス基板８の下面側には、複数の溝６ｅが形成されている。溝６ｅの数は、図１〜図３においては簡略化されているが、例えば１０本〜３０本とすればよい。シリコン基板７とガラス基板８とが接合された状態で、図１及び図２に示すように、溝６ｅは分岐路６ｂ及び６ｃと連通する。また、同様に、シリコン基板７とガラス基板８とが接合された状態で、出路６ｄは溝６ｅと連通する。以上のような流路６の構成によって、パイプ５から吸熱器２を介してパイプ１１に冷媒を流通させることが可能となる。
【００２６】
貯留部６ａには、例えば振動膜型のポンプ２０が設置されている。この振動膜型ポンプ２０については後述する。
【００２７】
シリコン基板７の下面側において、溝６ｅ及び出路６ｄが形成される部位に、例えばＩＣチップ等の発熱体１５が接触するように設けられる。発熱体１５はシリコン基板７に対して、例えば熱伝導性の高い接着剤等によって接着される。
【００２８】
図３を参照して、例えば貯留部６ａの縦横の長さ、つまりＸ−Ｙ方向の長さは例えば４ｍｍ、４ｍｍとされている。流路６の深さをｈ、溝６ｅの幅をｔ、分岐路６ｂ及び６ｃの幅をｓ、出路６ｄの幅をｕとすると、ｈ＝１００μｍ〜８００μｍ、ｔ＝１０μｍ〜５０μｍ、ｓ＝４０μｍ〜６０μｍ、ｕ＝１ｍｍ〜３ｍｍとされている。より好ましくは、ｈ＝２００μｍ、ｔ＝４０μｍ、ｓ＝４５〜５０μｍ、ｕ＝２ｍｍである。
【００２９】
図１及び図２に示すように、放熱器３は、２枚の基板９及び１０が貼り合わされて構成されている。基板９は例えばシリコン、基板１０は例えばガラス等の部材でなる。基板９には、柱状の突起部９ａが複数形成されており、冷媒がスペース９ｂを流通するようになっている。突起部９ａの高さは例えば１００μｍ〜８００μｍとされている。ガラス基板１０には、スペース９ｂにそれぞれ連通する入路１０ａ及び出路１０ｂが形成されている。入路１０ａはパイプ１１に接続され、出路１０ｂはパイプ５に接続されている。これにより、パイプ１１から放熱器３を介してパイプ５に冷媒を流通させることが可能となる。
【００３０】
図４は、上述した振動膜型ポンプ２０の一例を示す断面図である。振動膜型ポンプ２０は、例えば冷媒の流通方向（Ｘ方向）に沿って配列された膜１７Ａ，１７Ｂ及び１７Ｃを有している。膜１７Ａ，１７Ｂ及び１７Ｃの形状はそれぞれ例えば円板状とすることができる。しかし形状や数等は限られない。膜１７Ａ，１７Ｂ及び１７Ｃは、例えば、それぞれ圧電セラミックと金属膜とが積層されて構成されるピエゾ素子であり、電極１６に例えば直流または交流電圧が印加されることにより振動するようになっている。例えば膜１７Ａ、１７Ｂ及び１７Ｃの位相をずらして順に各膜を振動させることによって複数の膜が全体で蠕動するようになり、これにより冷媒が図４中、右方向に圧送される。
【００３１】
以上のような流路６、突起部９ａ及び振動膜型ポンプ２０は、例えば半導体製造におけるリソグラフィ技術によって作製することができる。特に、振動膜型ポンプ２０もシリコン基板７に一体的に形成することができるので冷却装置１の製造が容易となる。
【００３２】
以上のように構成された冷却装置１の動作について説明する。
【００３３】
発熱体１５が発熱すると、その熱により貯留部６に貯留されている冷媒や、分岐路６ｂ、６ｃ、溝６ｅに流れる冷媒が蒸発する。振動膜型ポンプ２０は、上記のように膜１７Ａ、１７Ｂ及び１７Ｃを順に振動角をずらして振動させる。具体的には、例えば、図５（ａ）に示すように、まず膜１７Ａを上方に撓ませて液相及び／または気相の冷媒に圧力をかける。そして、例えば膜１７Ａの振動の１周期が終了しない間に、図５（ｂ）に示すように膜１７Ｂを上方に撓ませて同じように冷媒に圧力をかける。続いて図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示すように、膜１７Ｂの振動の１周期が終了しない間に膜１７Ｃを上方に撓ませる。そして図５（ｅ）以降、同様な動作を繰り返すことによりポンプ力を発生させる。このポンプ力によって、冷媒は貯留部６から分岐路６ｂ及び６ｃへスムーズに流れる。蒸発した冷媒は分岐路６ｂ、分岐路６ｃ、溝６ｅ及びリザーバ出路６ｄを通ってパイプ１１に流出する。冷媒が分岐路６ｂ、６ｃ、溝６ｅを流通する間に冷媒がほぼすべて蒸発する。すなわち、当該分岐路６ｂ、６ｃ及び溝６ｅ内には液相の冷媒はほとんど存在しなくなる。このような動作によって発熱体１５の熱が吸熱器２によって吸収される。
【００３４】
パイプ１１を介して放熱器３に流入した気相の冷媒は、スペース９ｂに流通するときに放熱して凝縮する。突起部９ａにより表面積が大きくなるように形成された流路によって、効率よく冷媒の熱が放出され、効率よく冷媒を凝縮する。これにより熱輸送の効率が高められる。また、表面積が大きく形成されて表面張力が増すことにより、すなわち毛細管力が増すことによりポンプ力を発生させることができる。凝縮した後の液相の冷媒は出路１０ｂから流出し、パイプ５に流入する。パイプ５に流入した液相の冷媒はパイプ５の内部の毛細管力により流通する。そして、冷媒は再び吸熱器２に流入する。
【００３５】
このような動作が繰り返されることで発熱体１５が冷却処理される。
【００３６】
ここで、振動膜型ポンプ２０の動作時間は常時でなくてもよい。例えば、この冷却装置１がＰＣに内蔵された場合に、ＰＣが起動してから発熱体１５が発熱し始めた後、所定の時間経過後に動作するようにし、その後は所定の時間経過後に動作を停止するようにしてもよい。あるいは、動作開始後、断続的に動作するようにしてもかまわない。このように、冷媒の毛細管力によるポンプ力に対して、振動膜型ポンプ２０を補助的に用いることにより、振動膜型ポンプ２０を駆動するための動力の使用を極力抑えることができる。
【００３７】
このように、本実施の形態に係る冷却装置１には、膜１７Ａ等の振動によってポンプ力を積極的に発生させる振動膜型ポンプ２０が設けられているので、確実に冷媒を流通させ循環させることができる。すなわち、毛細管力と合わせて、当該毛細管力とは異なるポンプ力を発生させているので、従来に比べポンプ力を増加させて冷媒を循環させることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させ、ドライアウトを確実に防止することができる。
【００３８】
本実施の形態において、発熱体１５の温度が比較的低い場合には、分岐路６ｂ、６ｃ、溝６ｅ及び出路６ｄにおいても液相の冷媒が存在する場合もある。しかし、出路６ｄに比べ溝６ｅが細く形成されており、かつ、出路６ｄと溝６ｅとはほぼ直行するように設けられているため、冷媒の逆流を確実に防止することができる。これによりドライアウトも確実に防止することができる。また、このような構成により、溝６ｅ及び出路６ｄに気泡が存在する場合であっても、出路６ｄから溝６ｅへ気泡が逆流することも防止できる。
【００３９】
図６は、振動膜型ポンプの別の例を示す断面図である。この振動膜型ポンプ３０は、電極３４に例えば交流電圧が印加されることで振動する振動膜３３を有している。膜３３は例えば上記したようなピエゾ素子でなる。振動膜３３の両側には、例えばバルブの機能を有する膜３１及び３２が支持部３７で支持されて設けられている。これら振動膜３３や、膜３１及び３２は例えば円板状とすることができる。しかし、円板状に限られるものではない。膜３１及び３２には、例えば孔部３１ａ及び３２ａがそれぞれ形成されている。膜３１及び３２が弁座３５にそれぞれ着座することで、孔部３１ａ及び３２ａが弁座３５によって塞がれ、ポンプ室３６が密閉されるようになっている。支持部３７や弁座３５等は、例えばリソグラフィ技術等によりシリコン基板３９に一体的に形成することができる。
【００４０】
図７は、このように構成された振動膜型ポンプ３０の動作を示す図である。図７（ａ）に示すように、振動膜３３が、図中、下方に撓むことにより膜３１が上方に撓み、孔部３１ａを介してポンプ室３６に冷媒が流入する。このような作用は、ポンプ室３６と、ポンプ室３６の外部とに圧力差が発生することにより起こるものである。続いて図７（ｂ）に示すように、振動膜３３が上方に撓むことにより、ポンプ室３６内にある冷媒が圧縮される。これにより、膜３１は弁座３５に着座し、膜３２は下方に撓み、ポンプ室３６から孔部３２ａを介して冷媒が流出する。以上のような動作を繰り返すことにより、振動膜型ポンプ３０は冷媒を流通させることができる。
【００４１】
図８は、本発明の他の実施の形態に係る冷却装置の貯留部を示す平面図である。なお、本実施の形態において、上記の実施の形態で説明した冷却装置１の部材や機能等について同様のものは説明を簡略または省略し、異なる点を中心に説明する。
【００４２】
この冷却装置では、シリコン基板４７の貯留部４６ａに第２のポンプ機構としての気泡駆動型ポンプ４０が設けられている。貯留部４６ａは、図１〜図３における貯留部６ａに相当する。この気泡駆動型ポンプ４０は、流路が狭められた首部４１ａを有する駆動流路４１が複数設けられている。この例では、例えば４つの駆動流路４１が、冷媒が流通する方向（Ｘ方向）にほぼ直行する方向（Ｙ方向）に配列されている。駆動流路４１は２つの壁部材４１ｂによってそれぞれ形成されている。壁部材４１ｂはシリコン基板４７に一体的に形成すればよい。駆動流路４１はそれぞれ首部４１ａから下流側へ向かうにつれて、流路幅が広がるように形成されている。この部位を、以降、広がり部４１ｃと呼ぶ。壁部材４１ｂの高さは、貯留部４６ａの深さとほぼ同じに形成され、壁部材４１ｂは上部で図示しないガラス基板に当接している。なお、図示しない発熱体は、例えばリザーバ５１が位置する箇所の、基板４７の下面側に接触して設けられる。
【００４３】
首部４１には、それぞれ例えば補助ヒータ４８が配置されており、各補助ヒータ４８は電源４４により加熱されるようになっている。補助ヒータ４８としては電熱線を用いることができる。
【００４４】
このような気泡駆動型ポンプ４０の駆動原理を説明する。例えば、図示しない発熱体が発熱し、補助ヒータ４８を作動させることで、首部４１ａにある冷媒が蒸発して次々に多数の気泡４５が発生し、多数の気泡４５が駆動流路４１を連続的に流通することでポンプ力が発生する。この補助ヒータ４８は、常時でなくてよく、発熱体が発熱し始めるとき等、立ち上がりの時間帯のみ作動させるようにしてもよい。
【００４５】
より詳細には、駆動流路４１において首部４１ａの付近（例えば首部４１ａより上流側）で気泡４５が発生するとする。その気泡４５は、駆動流路４１の表面張力によって、または、１つの気泡４５内の圧力差によって首部４１ａを通過し、駆動流路４１を移動する。首部４１ａは他の部位より流路が細くなっているため、表面張力によって気泡４５が首部４１ａを通過すると考えられる。または、気泡４５が首部４１ａを通過するとき、広がり部４１ｃでは、気泡４５はその上流側４５ａと下流側４５ｂとで曲率が異なる。このため、気泡４５内の圧力差によって推進力が発生すると考えられる。
【００４６】
このような駆動流路４１における気泡４５の作用によってポンプ力が発生し、気相及び液相の冷媒が流路４６を流通する。
【００４７】
本実施の形態では、以上のように、液相の冷媒に混入した気泡を利用してポンプ力を発生させる気泡駆動型ポンプ４０を用いている。これにより、熱輸送の効率を向上させ、ドライアウトを確実に防止することができる。
【００４８】
図９は、気泡駆動型ポンプの別の例を示す平面図である。この例では、上記した気泡駆動型ポンプ４０が例えばＸ方向に複数、例えば２つ配列されている。なお、図８に示した電源４４は図９において省略している。下流側の気泡駆動型ポンプ４０Ｂから流出した冷媒は下流側のリザーバ５１を介して図示しない放熱部側へ流通する。このような構成により、冷媒が蒸発して発生した気泡を、連続的にポンプ４０Ａ及び４０Ｂにおける駆動流路４１において流通させることができる。したがって、図８に示した形態よりポンプ力を増大させることができる。
【００４９】
図１０、図１１及び図１２は上記放熱器の別の例を示す平面図である。
【００５０】
図１０に示す放熱器２３において、例えばシリコン基板１１０に形成された冷媒を流通させるスペース１１０ｂには、突起部１１０ａが複数設けられている。これらの突起部１１０ａは千鳥状に配列されている。
【００５１】
図１１に示す放熱器４３においては、シリコン基板１２０に四角柱状の突起部１２０ａが複数設けられ、これら突起部１２０ａが千鳥状に配列されている。しかしながら、千鳥状には限定されず、突起部１２０ａは、図１における放熱器３のように、縦横整列させて配列させてもよい。
【００５２】
図１２に示す放熱器５３においては、例えば、シリコン基板１３０のほぼ中央に開口部１３０ｃが設けられている。この開口部１３０ｃはシリコン基板１３０の下面側に通じるように形成されている。開口部１３０ｃには、冷媒を流通させるための図示しないパイプが接続され、そのパイプを介して放熱器５３は図示しない吸熱器に接続されている。開口部１３０ｃを中心として突起部１３０ａが複数同心円状に設けられている。このように同心円状に設けられていることにより効率よく冷媒を流通させることができる。
【００５３】
本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５４】
例えば、上記の振動膜型ポンプ２０及び３０、気泡駆動型ポンプ４０及び５０を吸熱部でなく放熱部にも設けるようにしてもよい。
【００５５】
また、図３において流路６の深さｈが基板７のうちの場所によって異なるように設定されていてもよい。このことは、図６以降に示した実施の形態においても同様である。これにより、冷媒の液相または気相の相状態によって深さが異なるようにして効率よく冷媒を流通させることができる。
【００５６】
上記の説明では、膜１７Ａ〜１７Ｃ及び３３はピエゾ素子、すなわち圧電式の素子を用いたが、これに限らず、例えば電磁式、静電式、バイメタル式の素子であってもかまわない。
【００５７】
図３及び図４において、膜１７Ａ〜１７Ｃは、Ｘ方向に一列に設けられる構成としたが、Ｙ方向にも配列させて２次元的に設けられるようにしてもよい。また、例えば、膜１７Ａ〜１７ＣがＸ方向に一列に配列される場合は、貯留部６のＹ方向の幅を図３に示すものより狭くしてもよい。また、この場合、例えば膜１７Ａ〜１７Ｃの直径に合わせてＹ方向の流路幅を設定することもできる。これにより、振動膜型ポンプ２０によるポンプ力の圧力損失を低減させることができる。
【００５８】
図１０〜図１２に示した形態において、突起部の形状は円柱状や四角柱状に限られるものでない。突起部の大きさについても１つの放熱器の中で配置される部位によって異なるように形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る冷却装置を示す平面図である。
【図２】図１に示す冷却装置の断面図である。
【図３】当該冷却装置の吸熱器を示す分解斜視図である。
【図４】振動膜型ポンプの一例を示す断面図である。
【図５】図４に示す振動膜型ポンプの動作を順に示す断面図である。
【図６】振動膜型ポンプの別の例を示す断面図である。
【図７】図６に示す振動膜型ポンプの動作を示す図である。
【図８】一実施の形態に係る気泡駆動型ポンプを示す平面図である。
【図９】気泡駆動型ポンプの別の例を示す平面図である。
【図１０】放熱器の別の例を示す平面図である。
【図１１】放熱器のさらに別の例を示す平面図である。
【図１２】放熱器のさらに別の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…冷却装置
２，４２…吸熱器
３，２３，４３，５３…放熱器
５，１１…パイプ
６，４６…流路
６ｂ，６ｃ…分岐路
６ｄ…出路
６ｅ…溝
７，９，４７，１１０，１２０，１３０…シリコン基板
８，１０…ガラス基板
９ａ，１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ…突起部
１５…発熱体
２０，３０…振動膜型ポンプ
４０…気泡駆動型ポンプ
４５…気泡
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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