(57)【要約】【課題】本発明は、電子部品の発熱量が増大しても、伝熱効率が下がらず、電子部品の温度を低く保てる電子部品の熱拡散装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、表面に吸熱部２１ａと放熱部２１ｂ、内部に作動液２２を封入した作動液室Ａを備え、発熱体１の熱を吸熱部２１ａから受熱して作動液２２の相変化によって放熱部２１ｂに伝熱するコンテナ２と、作動液２２を攪拌するため運動することができる撹拌体２４と、撹拌体２４を運動させる駆動部２５とを備え、撹拌体２４が攪拌することによって吸熱部２１ａの内壁面に形成される作動液２２の膜状の蒸気を破壊することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に吸熱部と放熱部、内部に作動液を封入した作動液室が設けられ、発熱体の熱を前記吸熱部から受熱して前記作動液の相変化によって前記放熱部に伝熱するコンテナと、前記作動液室内に収容されて前記作動液を攪拌する撹拌体と、前記撹拌体を前記作動液室内で運動させる駆動部とを備え、前記撹拌体が運動することによって前記吸熱部の内壁面に形成される作動液の蒸気の膜を破壊することを特徴とする熱拡散装置。
【請求項２】
前記攪拌体が磁極部を備え、前記駆動部が前記磁極部に対する磁界の変動を与えることを特徴とする請求項１記載の熱拡散装置。
【請求項３】
表面に吸熱部と放熱部、内部に作動液を封入した作動液室が設けられ、発熱体の熱を前記吸熱部から受熱して前記作動液の相変化によって前記放熱部に伝熱するコンテナと、磁極部を備えるとともに前記発熱体が接触した近傍の作動液を撹拌する撹拌体と、前記磁極部と磁気的に結合して前記撹拌体を回転させる駆動部を備え、前記撹拌体が回転することによって前記吸熱部の内壁面に形成される作動液の蒸気の膜を破壊することを特徴とする熱拡散装置。
【請求項４】
前記撹拌体には磁極部が設けられ、前記作動液室内には磁性粒子が封入されたことを特徴とする請求項２または３に記載された熱拡散装置。
【請求項５】
前記攪拌体には前記放熱部に当接もしくは近接して作動液払拭部が設けられ、前記作動液払拭部が前記攪拌体と共に回転することにより前記放熱部の内壁面に形成される液膜を除去することを特徴とする請求項３または４に記載された熱拡散装置。
【請求項６】
前記放熱部の内壁面に撥水性処理が施されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載された熱拡散装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーソナルコンピュータ等に使われるマイクロプロセッシングユニット（以下、ＭＰＵと略す）等の発熱する半導体、またはその他の発熱部を有する電子部品を冷却するのに用いられる熱拡散装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器においては半導体等の電子部品の高集積化、動作クロックの高周波数化等に伴う発熱量の増大に対して、電子部品の正常動作のために、それぞれの電子部品の接点温度を動作温度範囲内に如何に保つかが大きな問題となってきている。特に、ＭＰＵの高集積化はめざましく、発熱量の増大もさることながら、ＭＰＵダイ面積の縮小に伴う発熱面積の減少が、放熱をよりいっそう難しくしている。このため、ＭＰＵ等の高発熱密度体を冷却する方法として、一旦、平板型ヒートパイプなどの熱拡散装置で熱を拡散し発熱密度を低くした後、ファン付きヒートシンクなどで放熱を行う方法が提案されている。
【０００３】
ここで、熱拡散装置を利用した従来の電子部品の冷却装置の一例について図６を用いて説明する。図６は従来の電子部品の冷却装置の全体断面図である。図６において、１は発熱体であるＭＰＵ、２はＭＰＵ１に当接しＭＰＵ１からの熱を吸熱する熱拡散装置、２１は熱拡散装置２のコンテナ、２１ａはコンテナ２１の吸熱部、２１ｂはコンテナ２１の放熱部、２２はコンテナ２１内に封入されて溜まった作動液、２３は繊維等から構成されたウイックである。ＭＰＵ１はヒートパイプから構成される吸熱部２１ａと接触している。３はヒートシンク、３１はヒートシンク３のベース部、３２はヒートシンク３の放熱フィンである。ヒートシンク３のベース部３１は熱拡散装置２の放熱部２１ｂと接触している。４はヒートシンク３の放熱フィン３２近傍に配置されたファンである。
【０００４】
次に、この電子部品の冷却装置の冷却動作について簡単に説明する。ＭＰＵ１が発した熱は熱拡散装置２の吸熱部２１ａに伝わる。なお、ＭＰＵ１と吸熱部２１ａは単に当接させるだけでなく、伝熱性のグリース等を介して接触させることが多い。吸熱部２１ａに伝わった熱は液相の作動液２２に伝わり作動液２２を沸騰蒸発させる。すなわち、熱は潜熱となって蒸気状態の作動液２２へと移動する。
【０００５】
続いて、この蒸気状態の作動液２２はコンテナ２１内で温度が低い放熱部２１ｂにて凝縮し液化する。すなわち、潜熱を放出することにより、熱は放熱部２１ｂへと伝わる。液化した作動液２２はウイック２３の毛細管力によりウイック２３を伝いながら吸熱部２１ａへと還流する。上記熱サイクルが連続的に行われ、ＭＰＵ１の熱は熱拡散装置２の放熱部２１ｂ全面へと広げられる。もし吸熱部２１ａが放熱部２１ｂより重力方向で下流にあるならば、重力により液化した作動液２２が還流するので必ずしもウイック２３は必要でない。
【０００６】
熱拡散装置２の放熱部２１ｂに達した熱はヒートシンク３のベース部３１の底面に伝熱されベース部３１内部を放射状に拡散する。その後、熱は放熱フィン３２の内部に伝導され、さらに放熱フィン３２の表面に達する。放熱フィン３２表面に達した熱はファン４による送風により強制冷却され雰囲気空気に放熱される。
【０００７】
このようにＭＰＵ１の熱を熱拡散装置２により広げてからヒートシンク３に放熱させると、ＭＰＵ１を直接ヒートシンク３に接触させ放熱させるより効率よくＭＰＵ１を放熱できる。効率よく放熱すると、ＭＰＵ１の温度を低い状態に保つことができるので、より高い雰囲気空気温度でもＭＰＵ１を正常動作させることができる。あるいはより多くの発熱
量をＭＰＵ１に許容することができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１８４６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上説明したように従来の熱拡散装置２は、正常動作時においては、熱拡散装置２の吸熱部２１ａに伝わった熱で作動液２２を核沸騰状態にて蒸発させる。しかしながら、ＭＰＵ１の発熱量が増大してくると、熱拡散装置２の吸熱部２１ａに伝わった熱は、作動液２２を膜沸騰状態にて蒸発させる。すなわち吸熱部２１ａの内面に膜状に蒸気が形成され、熱伝達が蒸気の対流によってなされるようになるため、伝熱効率が極端に低下する。これは沸騰限界と言われ、熱拡散装置２の吸熱部２１ａの温度が極端に上昇してしまう。もちろんこれに連動してＭＰＵ１の温度も急上昇してしまう。
【０００９】
そこで本発明は上記の課題を解決するため、電子部品の発熱量が増大しても、伝熱効率が下がらず、電子部品の温度を低く保てる電子部品の熱拡散装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、表面に吸熱部と放熱部、内部に作動液を封入した作動液室が設けられ、発熱体の熱を吸熱部から受熱して作動液の相変化によって放熱部に伝熱するコンテナと、作動液室内に収容されて作動液を攪拌する撹拌体と、撹拌体を作動液室内で運動させる駆動部とを備え、撹拌体が運動することによって吸熱部の内壁面に形成される作動液の蒸気の膜を破壊することを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電子部品の熱拡散装置によれば、電子部品の発熱量が増大しても、伝熱効率が下がらず、電子部品の温度を低く保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の第１の形態は、表面に吸熱部と放熱部、内部に作動液を封入した作動液室が設けられ、発熱体の熱を吸熱部から受熱して作動液の相変化によって放熱部に伝熱するコンテナと、作動液室内に収容されて作動液を攪拌する撹拌体と、撹拌体を作動液室内で運動させる駆動部とを備え、撹拌体が運動することによって吸熱部の内壁面に形成される作動液の蒸気の膜を破壊する熱拡散装置であって、熱輸送量が増大したとき、駆動部により運動動作を行う撹拌体が吸熱部の内壁面で発生する蒸気膜を破壊する。
【００１３】
本発明の第２の形態は、第１の形態に従属する形態であって、攪拌体が磁極部を備え、駆動部が磁極部に対する磁界の変動を与える熱拡散装置であって、磁気力を利用するため攪拌体の運動が容易に起こせる。
【００１４】
本発明の第３の形態は、表面に吸熱部と放熱部、内部に作動液を封入した作動液室が設けられ、発熱体の熱を吸熱部から受熱して作動液の相変化によって放熱部に伝熱するコンテナと、磁極部を備えるとともに発熱体が接触した近傍の作動液を撹拌する撹拌体と、磁極部と磁気的に結合して撹拌体を回転させる駆動部を備え、撹拌体が回転することによって吸熱部の内壁面に形成される作動液の蒸気の膜を破壊する熱拡散装置であって、駆動部により大きなトルクをもってコンテナ内部の撹拌体を安定回転させることができる。
【００１５】
本発明の第４の形態は、第２または３の形態に従属する形態であって、撹拌体には磁極部が設けられ、作動液室内には磁性粒子が封入された熱拡散装置であって、熱輸送量が増大したとき、撹拌体の磁極部が磁性粒子を吸着して攪拌体と共に運動して吸熱部の内壁面
に形成される作動液の蒸気膜を破壊する。
【００１６】
本発明の第５の形態は、第３または４の形態に従属する形態であって、攪拌体には放熱部に当接もしくは近接して作動液払拭部が設けられ、作動液払拭部が攪拌体と共に回転することにより放熱部の内壁面に形成される液膜を除去する熱拡散装置であって、放熱部で凝縮した作動液の液膜を速やかに除去する。
【００１７】
本発明の第６の形態は、第１〜４のいずれかの形態に従属する形態であって、放熱部の内壁面に撥水性処理が施された電子部品の熱拡散装置であって、放熱部の内壁面の作動液を速やかに排除することができる。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の実施例１の熱拡散装置について、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の実施例１における熱拡散装置の全体断面図である。図６に示す従来の熱拡散装置と実施例１の熱拡散装置とで同一符号は基本的に同様の内容である。
【００１９】
図１において、１は発熱体である電子部品のＭＰＵ、２は熱拡散装置である。この熱拡散装置２の詳細を説明すると、２１は熱拡散装置２の中空のコンテナ、２１ａはコンテナ２１の吸熱部、２１ｂはコンテナ２１の放熱部であり、吸熱部２１ａがＭＰＵ１に当接しＭＰＵ１の熱を吸熱する。コンテナ２１の内部空間は作動液が相変化を伴って流動する作動液室Ａとされる。ＭＰＵ１や後述するヒートシンク３との接触性を高めるため、吸熱部２１ａ、放熱部２１ｂの外面の接触面は平面性が高いことが望ましく、具体的には１０ｍｍ×１０ｍｍあたり０．１ｍｍ以下の平面度があることが望ましい。実際には平面性を高めてもＭＰＵ１とヒートシンク３の接触面は完全には密着させるのが難しいので、この界面にシリコン系グリース等の熱伝導性の高いペースト（図示せず）を塗布しておくことが望ましい。コンテナ２１の材質としては熱伝導率が高く、かつ加工性も良好な材料である銅やアルミニウムであることが望ましい。コンテナ２１は一様体で製造することは困難なので、通常複数の部材をロウ付け等で組み合わせて構成される。
【００２０】
２２は作動液室Ａ内に封入された作動液である。この作動液２２の材料としては相変化を伴う動作温度範囲により様々の材料があるが、通常のパーソナルコンピュータ用ＭＰＵ１を通常の室温環境で冷却する場合は、水やエタノールが適している。また作動液２２の材料選択はコンテナ２１への腐食性も考慮されるべきである。作動液２２はコンテナ２１を真空脱気した後、必要量だけ作動液室Ａ内に封入される。
【００２１】
２３はコンテナ２１の内壁面に密着して設けられた毛細管現象を発生させるウイックであり、その毛細管力によりコンテナ２１の放熱部２１ｂの内壁面で凝縮した作動液２２を吸熱部２１ａへと還流させる働きを持つ。ウイック２３の材質としては、フェルトまたは金属網や金属の焼結材などの毛細管力の高く、かつ熱伝導率が高いものが好ましい。またウイック２３に代えてコンテナ２１の内面に細い溝を形成し、この溝の毛細管力を利用することもできる。さらに冷却装置の配置により重力が作動液２２を還流させる場合は必ずしもウイック２３は必要でない。
【００２２】
２４はコンテナ２１の作動液室Ａ内部に封入されて自由に運動可能な攪拌体であり、コンテナ２１の吸熱部２１ａ内面に液相として存在する作動液２２を攪拌する働きを有する。攪拌体２４は後述する駆動部にて運動させるため、攪拌体２４は磁性材料もしくは磁石等で構成することが必要である。攪拌体２４の磁性材料としては、鉄及び鉄系の合金、あるいは鉄及び鉄系の合金の粉体を混入した樹脂やセラミック、あるいは鉄及び鉄系の合金を内包して周囲を樹脂製の外殻等で被覆した材料が利用可能である。さらに攪拌体２４の形状は円滑な運動を行わせ、且つ、撹拌を効率的に行わせるため両端を半球形とした円筒
型などが最も好ましく、その直径は１ｍｍ〜３ｍｍが適当である。またコンテナ２１内に封入する攪拌体２４の最適な数は、攪拌体２４の形状にもよるが、１個以上で、コンテナ２１の吸熱部２１ａの内壁面上で互いに撹拌運動の妨げにならない程度の個数が好ましい。
【００２３】
２５は駆動部であり、攪拌体２４に対し作用する磁界を回転（本発明の磁界の変動）によって切り替え、攪拌体２４を運動させる。２５ａは駆動部２５の回転磁石であり、棒状もしくは円盤状で図１のように分極するよう着磁されたものである。２５ｂは回転磁石２５ａの中心部に挿入された軸を介して回転磁石２５ａを回転させるモータであり、作動液２２とコンテナ２１内の温度（ＰＣ用ＭＰＵ冷却においては通常５０℃から７０℃）に対し十分な耐久性をもつ。攪拌体２４と回転磁石２５ａは磁気的に結合し、モータ２５ｂの回転により回転する。攪拌体２４と回転磁石２５ａの着磁強度は磁気的結合で運動を起こすためには十分であるが、重力に打ち勝って攪拌体２４と回転磁石２５ａとが吸着することはない強度とすればよい。攪拌体２４と回転磁石２５ａの配置は図１で示すようなレイアウトだけではなく、攪拌体２４を運動させることができる配置であればどのようなレイアウトでもよい。なお、装置の移動などの外乱により攪拌体２４が移動して回転磁石２５ａに吸着するのを防ぐために、攪拌体２４と回転磁石２５ａの間に網状の部材を設けて移動範囲に規制を設けたり、例えばリング状の磁性体を吸熱部２１ａの付近に設けて同じく移動範囲に規制を設けたりしてもよい。
【００２４】
続いて、熱拡散装置２の放熱先について説明する。３はコンテナ２１の放熱部２１ｂの表面に接するヒートシンクである。この接触面にも熱伝導性の高いペースト（図示せず）を塗布しておくことが熱伝達上望ましい。ヒートシンク３の材料としては熱伝導率の高いアルミニウムや銅などが好ましく、押し出し加工、鍛造加工、鋳造加工、切削加工や上記加工方法の組み合わせにて経済的に製造可能である。
【００２５】
ヒートシンク３の詳細について説明すると、３１はヒートシンク３のベース部であり、コンテナ２１の放熱部２１ｂから受け取った熱を半球状に拡散する働きがある。このためベース部３１はある程度の厚みが必要であり、具体的には放熱部２１ｂとの接触面積の平方根の１０パーセント以上の厚みがあることが望ましい。但し必要以上にベース部３１の厚みを厚くすると、熱抵抗が増大するとともに、材料費の増加、重量増加につながるので逆効果である。そして冷却装置がパーソナルコンピュータ本体に組み込まれ落下衝撃を受けた際、冷却装置の脱落やパーソナルコンピュータ内部の電気基板損傷の可能性を増大させるので、重量増加は好ましくない。
【００２６】
３２はベース部３１上の放熱フィンであり、ベース部３１で広がった熱を受け取り、放熱フィン３２の表面で強制対流もしくは自然対流によって流動する周囲空気に熱を逃がす働きをする。なお、放熱フィン３２の形状をプレート状とするとアルミニウムの押し出し加工で製造できるので製造原価を低くすることができ、放熱フィン３２の形状をピン状とすることより大きな表面積を確保できるため高冷却性能となる。
【００２７】
４は強制冷却させるためにヒートシンク３の放熱フィン３２近傍に配置されたファンである。本実施例１では軸流ファンタイプのファンを用いている。ファン４による送風によって、放熱フィン３２の表面に伝熱された熱が強制空冷される。
【００２８】
次に、この電子部品の冷却装置の冷却動作について説明する。ＭＰＵ１が発した熱は、ＭＰＵ１と直接接触することにより、あるいは塗布された熱伝導性ペーストを介して、熱拡散装置２の吸熱部２１ａに伝わる。吸熱部２１ａに伝わった熱は液相の作動液２２に伝わり作動液２２を沸騰蒸発させる。すなわち、熱は潜熱となって蒸気状態の作動液２２へと移動する。ＭＰＵ１の発熱量が小さい時、この沸騰は所謂核沸騰状態であり、小さな蒸
気の気泡が吸熱部２１ａの内面の数箇所から発生している状態である。ＭＰＵ１の発熱量が大きくなると、この沸騰は所謂膜沸騰状態になる可能性がある。これは蒸気膜が吸熱部２１ａの内面に安定して存在している状態である。この状態になってしまうと、熱伝達がこれまでの作動液２２の潜熱を利用するものから、蒸気の対流によるものに遷移するため、熱伝達の効率が一気に低下してしまう。すなわち吸熱部２１ａの温度が急上昇し、ＭＰＵ１の温度も急上昇してしまいＭＰＵ１が動作不能になる恐れがある。
【００２９】
そこで、この状態に陥らないように蒸気の作動液２２はコンテナ２１内で温度が低い放熱部２１ｂに移動して凝縮し液化しなければならない。このとき、潜熱を放出することにより、熱は作動液２２の相変化で放熱部２１ｂへと伝わる。本実施例１では液化は円錐面形状の放熱部２１ｂにて起こり、液化した作動液２２は重力によりウイック２３の周辺部へ流れる。その後、ウイック２３の毛細管力によりウイック２３を伝いながら吸熱部２１ａへと還流する。このような現象が連続的に行われ、ＭＰＵ１の熱は相変化により熱拡散装置２の放熱部２１ｂ全面へと広げられる。もし吸熱部２１ａが放熱部２１ｂより重力方向で下流にあるならば、重力により液化した作動液２２が還流し必ずしもウイック２３を設けることは必要でない。しかし、コンテナ２１内では吸熱部２１ａで気化した蒸気状態の作動液２２が放熱部２１ｂに向かい高速で移動するため、還流を確実に効率よく行うためにはウイック２３を設けることが有効である。
【００３０】
熱拡散装置２の放熱部２１ｂに達した熱はヒートシンク３のベース部３１の底面で伝熱されベース部３１内部を放射状に拡散する。その後、熱は放熱フィン３２の内部に伝導され、さらに放熱フィン３２の表面に達する。放熱フィン３２表面に達した熱はファン４による送風により強制冷却され雰囲気空気に放熱される。ここではコンテナ２１とヒートシンク３のベース部３１を別部品として説明したが、コンテナ２１とヒートシンク３のベース部３１を一体化すれば、放熱部２１ｂとベース部３１表面との界面で発生する熱抵抗を除去することができるので望ましい。
【００３１】
なお、本実施例１では放熱部２１ｂの放熱先をファン付きヒートシンクとした場合を説明したが、この他の放熱先としては、水を循環して吸熱して放熱する水冷式冷却システムの吸熱部、冷凍サイクルシステムのエバポレータ部等にすることができる。この場合、水冷式冷却システムの吸熱部とコンテナ２１、また、冷凍サイクルシステムのエバポレータ部とコンテナ２１を一体化した構造にするのがよい。これによって放熱部２１ｂと放熱先の吸熱部との界面で生じる熱抵抗を除去することができ、好適である。
【００３２】
一方、攪拌体２４は駆動部２５により連続的に磁気的な作用を受ける。これはモータ２５ｂに図示しない導線により電流を流すことにより実行される。磁性材料を含む攪拌体２４は回転磁石２５ａとの磁気的結合力により駆動され、図１中の吸熱部２１ａ面上で運動する。また、外部からの振動などの外乱などによりこの面上から攪拌体２４がわずかに浮き上がり磁気的結合力がわずかに重力を上回る状態になると、この攪拌体２４は面上を激しく転がる運動を行う。
【００３３】
これらの攪拌体２４の動きにより吸熱部２１ａの内側にある作動液室Ａ内の液相の作動液２２が攪拌される。この攪拌体２４の作動液２２攪拌効果により、上述したＭＰＵ１の発熱量が大きくなった場合、作動液２２の蒸気膜が形成されることを阻止することができる。仮に瞬間的に作動液２２の蒸気が膜状となっても、その膜を攪拌体２４が物理的に破壊するからである。駆動部２５により攪拌体２４を運動させると、騒音の原因となるから、ＭＰＵ１の発熱量が大きい時だけ、攪拌体２４を運動させるように制御するのもよい。こうするとパーソナルコンピュータ等の電子機器の静音性を向上させることができる。
【００３４】
このようにＭＰＵ１の熱を熱拡散装置２により広げてからヒートシンク３に放熱させる
ことにより、ＭＰＵ１を直接ヒートシンク３に接触させて放熱させる場合よりも効率よく放熱することができる。このときＭＰＵ１の温度を低い状態に保つことができるので、より高い雰囲気空気温度でもＭＰＵ１を正常動作させることができる。また、さらに多くの発熱量をＭＰＵ１に許容することができる。さらに攪拌体２４を転動運動させ作動液２２が膜沸騰状態にならないようにすることにより、より多くの発熱量をＭＰＵ１に許容することができる。
【実施例２】
【００３５】
本発明の実施例２の熱拡散装置について図２を参照しながら説明する。図２は本発明の実施例２における熱拡散装置の全体断面図である。実施例１と実施例２の熱拡散装置とで同一符号は基本的に同様の構成を示しているため説明を省略する。なお、熱拡散装置２は駆動部２５に代わって外部駆動部２６が設けられており、攪拌体２４は、ＭＰＵ１が接触する位置の吸熱部２１ａの近傍を撹拌するための撹拌部と、磁石が円盤状に配列された磁極部と、それらを機械的に結合する軸部から構成される。なお、ここで吸熱部２１ａの近傍というのは膜沸騰状態になる可能性のある領域を意味する。またコンテナ２１の吸熱部２１ａと放熱部２１ｂの内側に攪拌体２４を回動可能に支持する軸受け２１ｃ，２１ｄが設けられている。またコンテナ２１の側壁にあたる部分は透磁性材でつくられた別の透磁性壁部材２７となっている。
【００３６】
本実施例２においては、透磁性壁部材２７は図示しないゴムパッキンなどの気密保持部材を介してコンテナ２１と一体に構成されるが、他に透磁性壁部材２７を樹脂として金属製の吸熱部２１ａと放熱部２１ｂを構成する部材とともに一体成型部品として構成してもよい。外部駆動部２６は、コア２６ａとコイル２６ｂにより構成される。コイル２６ｂに電流を流すことによりコア２６ａは磁化され磁界を発生させ、その磁界は透磁性壁部材２７を透過し、攪拌体２４のそれぞれＮ極Ｓ極に磁化された磁極部に対し力を発生させる。但し攪拌体２４は軸受け２１ｃ及び軸受け２１ｄで支えられているので外乱に対しても姿勢が安定しており、連続的に作動液２２を安定して撹拌することができる。なお、実施例２においては軸受け２１ｃ及び攪拌体２４の撹拌部は、吸熱部２１ａとの隙間が最小にできるような形状で、且つ、吸熱部２１ａの面積が狭くならないように、軸受け２１ｃは微小な凹状に、攪拌部は小さな棒状体に構成される。
【００３７】
また、実施例２では概略対向する位置に１対となった外部駆動部２６が少なくとも１組以上設置されているが、この数と配置は必要とされる攪拌体２４に対するトルクや回転数などにより最適なものを選べばよい。また、攪拌体２４の磁極部の着磁強度及び着磁パターンや、図示しない駆動回路から外部駆動部２６のコイル２６ｂに流す電流値、及び印加タイミング等もこれらのパラメータ等に使って最適化する。そして、実施例２のようにコンテナ２１の外部に外部駆動部２６を設けることにより、熱や作動液２２による影響を極力排除することで熱拡散装置の信頼性をさらに高めることができる。また、攪拌体２４を駆動するために大径の磁石を用いた駆動系が構成できるので、駆動トルクを大きくすることができる。なお、駆動トルクに余裕があれば、攪拌体２４の撹拌部を吸熱部２１ａの作動液室Ａの伝熱面（内壁面）に接触するような構成とすれば効果はさらに増すことができる。なお、この電子部品の冷却装置の冷却動作は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００３８】
このように、外部駆動部２６と軸支持型の攪拌体２４により、パーソナルコンピュータ等の電子機器の中で冷却装置に外乱が加わっても、吸熱部２１ａ近傍の作動液２２を安定して撹拌することができる。また、本実施例２ではファン４がヒートシンク３の上部に配置されているが、ヒートシンク３の中心部にファン４の収納できる空間を設けコンテナ２１にファン４の駆動磁気回路を近づけた構成とすることで、ファン４の駆動磁気回路を外部駆動部２６と兼用するように構成することも可能である。
【実施例３】
【００３９】
本発明の実施例３の熱拡散装置について図３を参照しながら説明する。図３に示す実施例３と実施例１の熱拡散装置とで同一符号は基本的に同様であるから説明を省略する。図３は本発明の実施例３における熱拡散装置の全体断面図である。攪拌体２４は内部に図３のように着磁された部材を内包しており、また、コンテナ２１内部には鉄粉や鉄系の合金の粉体等の磁性粒子５も作動液２２とともに封入されている。磁性粒子５は一般に作動液２２よりも密度が大きいため、本実施例３のような装置設置方向では吸熱部２１ａに集まり、攪拌体２４の磁性により砂鉄が磁石に引き摺られるような状態でＮ極とＳ極に引き寄せられる。そして、磁性粒子５は攪拌体２４の回転とともに吸熱部２１ａの作動液室Ａ側の伝熱面（内壁面）を引掻くように動くため、吸熱部２１ａで発生する蒸気膜をより効率よく破壊することができる。なお、磁性粒子５はウイック２３を目詰まりさせたり、軸受け２１ｃ及び軸受け２１ｄの摺動面に浸入してその機能を低下させないような粒径でなければならない。
【実施例４】
【００４０】
本発明の実施例４の熱拡散装置について図４を参照しながら説明する。図４は本発明の実施例４における熱拡散装置の全体断面図、図５は図４の熱拡散装置に用いる攪拌体の斜視図である。実施例４と実施例２の熱拡散装置とで同一符号は基本的に同様であるから説明を省略する。
【００４１】
図４，図５に示されるように実施例４の熱拡散装置は、実施例２の構成に加えて放熱部２１ｂと回動自在に接触もしくは微小隙間を形成するような厚みを有し、攪拌体２４の円盤状の磁石部分と一体に構成されるスクレーパ２８（本発明の作動液払拭部）が配置されている。スクレーパ２８の材料としてはフェルトなどの繊維質やシリコンゴムを薄い襞状に成型したものなど軟質のものが採用できる。もし、このスクレーパ２８と放熱部２１ｂの間の隙間精度が高く保証できるのであればこの限りではない。
【００４２】
この実施例４の電子部品の冷却装置の冷却動作は、実施例１と同様であるので詳細な説明を省略するが、本実施例でもＭＰＵ１で発生した熱は吸熱部２１ａに伝わり、次に液相の作動液２２に伝わり作動液２２を沸騰蒸発させ、蒸気状態になった作動液２２が温度の低い放熱部２１ｂにて凝縮し液化する。しかしＭＰＵ１が高温になった場合などには、液状に戻った作動液２２は放熱部２１ｂの内壁面で膜状の液になり、次々と供給される蒸気の作動液２２と放熱部２１ｂが直接接触するのを妨げて熱抵抗を増加させることとなる。本実施例４ではこの液状に戻った作動液２２を攪拌体２４とともに駆動されるスクレーパ２８で直ちに取り除き、液膜として放熱部２１ｂの表面に存在する時間を最小限とし、蒸気状態になった作動液２２と放熱部２１ｂが直接接触する機会を増大させ、熱伝達効率を著しく改善させることができる。スクレーパ２８で取り除かれた液膜の作動液２２は遠心力によりコンテナ２１内部のウイック２３に速やかに吸収され吸熱部２１ａに戻る。
【００４３】
このように、攪拌体２４に一体にスクレーパ２８が構成されることにより、液状に戻った作動液２２をスクレーパ２８で直ちに除去し、蒸気状態になった作動液２２と放熱部２１ｂが直接接触する機会を増大させかつ、円滑に伝熱面の液膜を捕集・循環作用を促進するのでコンテナ２１内部での伝熱効率が高められる。
【実施例５】
【００４４】
本発明の実施例５の熱拡散装置について説明する。図示はしないが、実施例５の熱拡散装置は、実施の形態１〜４のいずれかの構成に加えて、放熱部２１ｂの伝熱面に撥水加工（本発明の撥水性処理）を施すことで作動液２２が作動液室Ａの伝熱面（内壁面）に拡がることを防ぎ、蒸気状態になった作動液２２と放熱部２１ｂが直接接触する機会を増大さ
せることができる。撥水加工としては、代表的な方法として極薄くテフロン（登録商標）膜を形成させる方法が挙げられる。また、放熱部２１ｂの伝熱面で作動液２２が液滴を成すことにもなるため重力及び内部に発生する蒸気の流れによる作動液２２の移動を促進することにもなる。このように直接接触する機会を増大させて、作動液２２の還流作用を促進するので熱伝達効率を著しく改善させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明にかかる熱拡散装置は、発熱する半導体等の電子部品を有する電子機器の冷却装置として、用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１における熱拡散装置の全体断面図
【図２】本発明の実施例２における熱拡散装置の全体断面図
【図３】本発明の実施例３における熱拡散装置の全体断面図
【図４】本発明の実施例４における熱拡散装置の全体断面図
【図５】図４の熱拡散装置に用いる攪拌体の斜視図
【図６】従来の電子部品の冷却装置の全体断面図
【符号の説明】
【００４７】
１    ＭＰＵ
２    熱拡散装置
３    ヒートシンク
４    ファン
５    磁性粒子
２１    コンテナ
２１ａ    吸熱部
２１ｂ    放熱部
２１ｃ    軸受け
２１ｄ    軸受け
２２    作動液
２３    ウイック
２４    攪拌体
２５    駆動部
２５ａ    回転磁石
２５ｂ    モータ
２６    外部駆動部
２７    透磁性壁部材
３１    ベース部
３２    放熱フィン
【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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