(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却ファンを実装しなくても電子部品の発熱を効率的に発散でき、冷却ファンによる電力消耗と騒音を解消できる放熱装置を提供する。【解決手段】電子部品７の発熱を吸収できるハウジング１と、伝熱媒体の液相―気相の相転移によりハウジング底面の吸熱を吸収できる相転移素子２と、ハウジングの上部開口を封止して相転移素子２との間に伝熱媒体の相転移空間１０を形成している散熱素子３と、散熱素子３を遮蔽して散熱素子３との間に横向きの互いに対面している両方に開口６０がある気流案内通路６を形成している蓋体とからなっており、ハウジングを減圧し相転移素子２に、伝熱媒体を含浸させた後、それを電子部品と接触すると、その発熱は、伝熱媒体の液相―気相の相転移により吸収され、さらに、散熱素子３を経由して、相転移で気相になって相転移空間１０に満ちている伝熱媒体から該熱を気流案内通路へ導いて気流案内通路６を経由して排除される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の発熱を発散することができる放熱装置において、
上へ開口していてその底部の外底面で電子部品と接触して電子部品の発熱を熱伝導により吸収することができるハウジングと、
前記ハウジングの底部の内底面に設けられていて、伝熱媒体を保持含有させられると、該伝熱媒体の液相―気相の相転移により前記ハウジング底面の吸熱を吸収することができる相転移素子と、
前記ハウジングの上部開口を封止して前記相転移素子との間に前記伝熱媒体の相転移空間を形成している散熱素子と、
前記ハウジングの上から前記散熱素子を遮蔽して前記散熱素子との間に横向きの互いに対面している両方に開口がある気流案内通路を形成している蓋体とからなっており、
それにより、前記ハウジングを減圧してから、前記相転移素子に、気液変化により伝熱作用を行うことができる伝熱媒体を液体の状態で含浸させた後、それを電子部品と接触して、その発熱を、前記ハウジングの底面を経由して前記相転移素子に伝導させてから、前記伝熱媒体の液相―気相の相転移により吸収し、さらに、前記散熱素子を経由して、該相転移で気相になって前記相転移空間に満ちている伝熱媒体から該熱を前記気流案内通路へ導いて該気流案内通路を経由して排除しながら前記伝熱媒体を液相に凝結させて前記相転移素子に戻させることができることを特徴とする放熱装置。
【請求項２】
前記相転移素子は、その細孔により液体の伝熱媒体を吸蔵することができる多孔質セラミック板からなっていることを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。
【請求項３】
前記散熱素子は、銅板を連続的な波形を有するように曲げてなった波形の板体であることを特徴とする請求項２に記載の放熱装置。
【請求項４】
前記相転移素子と前記散熱素子との間に支持桁が挟まれていて前記散熱素子を支えていることを特徴とする請求項３に記載の放熱装置。
【請求項５】
前記相転移素子は、前記ハウジングの底部の内底面に密接していることを特徴とする請求項４に記載の放熱装置。
【請求項６】
前記相転移素子は、熱伝導接着剤により前記ハウジングの底部の内底面に密着的に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の放熱装置。
【請求項７】
前記相転移素子は、半田付けにより前記ハウジングの底部の内底面に密着的に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の放熱装置。
【請求項８】
前記ハウジングの底部の外底面にさらにヒートパイプが密接的に連接してあり、該ヒートパイプを介して電子部品と連接することができることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの一項に記載の放熱装置。
【請求項９】
前記ハウジングの底部の外底面にさらに上下両面を有する中空体の熱伝導素子が設けてあり、該熱伝導素子は、その上面で前記ハウジングの底部の外底面と密接しており、且つ、その内周面の前記上面と相当する部分以外に多孔質セラミック材層が敷設されており、
それにより、さらに、前記中空体の熱伝導素子内を減圧してから、前記多孔質セラミック材層に、気液変化により伝熱作用を行うことができる伝熱媒体を液体の状態で含浸させた後、前記熱伝導素子の前記下面で、それを前記電子部品と接触して、その発熱を、前記熱伝導素子の前記下面、前記多孔質セラミック材層、前記伝熱媒体、前記熱伝導素子の前記上面、前記ハウジングの底面、前記相転移素子、前記伝熱媒体、及び、前記散熱素子を経由して前記気流案内通路へ導いて排除することができることを特徴とする１〜７のいずれかの一項に記載の放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱装置に関し、特に、電子部品の発熱を液相―気相の相転移により発散させることができる放熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンピュータに実装されてその電子部品の発熱を放散する冷却用素子としては、いろいろな類型があるが、通常は鰭付き冷却ファンがよく使用されている。該鰭付き冷却ファンは、その複数の鰭により電子部品の狭い表面を拡大し、そして、ファンにより強制吸気や給気で前記拡大した表面（即ち複数の鰭からなっている広い表面）から前記電子部品から伝わってくる発熱を外へ運んで電子部品ないしコンピュータを冷却する。しかしながら、近年、コンピュータの処理速度の向上につれて、コンピュータにおける電子部品、特にＣＰＵによる発熱が一層高くなるので、冷却用素子の散熱効果がもっともっと要求されている。即ち、電子部品による高熱を散熱するために、もっと強力な冷却ファン及びもっと散熱面積を広げうる鰭を使用する必要があるので、電力消耗もファンの高速運転と振動による騒音も大きくなる上、体積が嵩張る傾向があって小型化の潮流に悖る欠点がある。それに応じて、前記複数の鰭に代えてヒートパイプを使用するものが流行っているが、該ヒートパイプは、両端を有するパイプを減圧してその内部に水またはアルコールなどの気液変化により伝熱作用を行うことができる伝熱媒体を液体の状態で入れて密封してなるものである。前記パイプの一端を電子部品におくと、前記液体の伝熱媒体が前記電子部品の熱を吸収して蒸気に変更し、そして、前記冷却ファンに臨んでいる他端に流れながら放熱し、再び液体に変わって落下し、流動方式や毛細管現象により前記加熱端に戻り、繰り返して伝熱作用を行うことができる。この方式によっては、ヒートパイプが伝熱作用に優れて電子部品の発熱をそこから素早く吸い取って伝導することができるので、散熱面積がそれほど広くないでも、効率がよくて小型化の潮流に乗れるという利点があるとはいえ、前記他端から放出される熱がやはり前記ファンで発散されなければならないので、前記電力消耗と騒音の問題が依然としてある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記に鑑みて、本発明の目的は、冷却ファンを実装しなくても電子部品の発熱を効率的に発散することができ、それにより、冷却ファンによる電力消耗と騒音の問題を解消することができる放熱装置を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するために、本発明は、電子部品の発熱を発散することができる放熱装置において、上へ開口していてその底部の外底面で電子部品と接触して電子部品の発熱を熱伝導により吸収することができるハウジングと、前記ハウジングの底部の内底面に設けられていて、伝熱媒体を保持含有させられると、該伝熱媒体の液相―気相の相転移により前記ハウジング底面の吸熱を吸収することができる相転移素子と、前記ハウジングの上部開口を封止して前記相転移素子との間に前記伝熱媒体の相転移空間を形成している散熱素子と、前記ハウジングの上から前記散熱素子を遮蔽して前記散熱素子との間に横向きの互いに対面している両方に開口がある気流案内通路を形成している蓋体とからなっており、それにより、前記ハウジングを減圧してから、前記相転移素子に、気液変化により伝熱作用を行うことができる伝熱媒体を液体の状態で含浸させた後、それを電子部品と接触して、その発熱を、前記ハウジングの底面を経由して前記相転移素子に伝導させてから、前記伝熱媒体の液相―気相の相転移により吸収し、さらに、前記散熱素子を経由して、該相転移で気相になって前記相転移空間に満ちている伝熱媒体から該熱を前記気流案内通路へ導いて該気流案内通路を経由して排除しながら前記伝熱媒体を液相に凝結させて前記相転移素子に戻させることができる放熱装置を提供する。
【発明の効果】
【０００５】
前記構造による放熱装置は、使用時、それを前記気流案内通路の相対の開口がそれぞれ上下方向に向いているように直立させ、その底部を電子部品と接触すると、その発熱を、前記ハウジングの底面、前記相転移素子、前記伝熱媒体、及び、前記散熱素子を経由して前記気流案内通路へ導いてから、該気流案内通路内に引き起こされる熱交換及び空気の対流により外部へ迅速に発散させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。
まず、図１と図２を参照しながら本発明の放熱装置の好ましい実施形態を説明する。この実施形態の放熱装置は、図１に示す分解構成図からみると、主としてハウジング１と、相転移素子２と、散熱素子３と、蓋体４とからなっている。前記ハウジング１は、銅製であって上へ開口していてその底部１１の外底面１１１で電子部品７（図４に参照）と接触して電子部品７の発熱を熱伝導により吸収することができるものである。前記相転移素子２は、前記ハウジング１の底部１１の内底面１１２に密接しており、且つ、その細孔２１により液体の伝熱媒体を吸蔵することができる多孔質セラミック板（以下、多孔質セラミック板２と称す）であり、伝熱媒体を保持含有させられると、該伝熱媒体の液相―気相の相転移により前記ハウジング１底面の吸熱を吸収することができる。該多孔質セラミック板２は、熱伝導接着剤や半田付けにより前記ハウジング１の底部１１の内底面１１２に密着的に固定されている。前記伝熱媒体として、水や純水や寒剤入りの水のいずれかの一種が用いられるが、この実施形態の設計によれば純水が使用される。前記散熱素子３は、銅板を連続的な波形を有するように曲げてなった波形の板体であり、それで前記ハウジング１の上部開口を封止して前記相転移素子２との間に前記伝熱媒体の相転移空間１０を形成しており、且つ、その面積が大きいので、散熱速度が速い。前記蓋体４は、一断面がコ字を横にした形状であって、前記ハウジング１の上から前記散熱素子３を遮蔽して前記散熱素子３との間に横向きの互いに対面している両方に開口（６０，６１）がある気流案内通路６を形成している。前記放熱装置は、まず前記ハウジング１を減圧してから、前記多孔質セラミック板２に、気液変化により伝熱作用を行うことができる伝熱媒体を液体の状態で含浸させた後、電子部品に取り付けて使用することができる。即ち、前記伝熱媒体含浸済みの放熱装置の前記底部１１を電子部品７と接触すると、該電子部品７の発熱を、図２に示すように、前記ハウジング１の底面を経由して前記多孔質セラミック板２に伝導させてから、前記液体の伝熱媒体により吸収して該伝熱媒体を暫く蒸気に変更させ（図中の矢印のように）、さらに、前記散熱素子３を経由して、該相転移で蒸気（気相）になって前記相転移空間１０に満ちている伝熱媒体から該熱を前記気流案内通路６へ導いて該気流案内通路６を経由して排除しながら前記伝熱媒体を液相に凝結させて前記多孔質セラミック板２の細孔２１に戻させることにより、繰り返して散熱作用を行うことができる。
【０００７】
また、前記波形の散熱素子３の自重や大きさを考量すると、前記散熱素子３を支えるために、図３に示すように前記多孔質セラミック板２と前記散熱素子３との間に２の支持桁５，５が挟まれるように設置されていてもよい。
【０００８】
また、この放熱装置の使用方法は、図４の上方から見た断面図のように前記気流案内通路６をその相対の開口６０，６１がそれぞれ上下方向に向いているように直立させてその底部１１の外底面１１１（この場合には側面）を前記電子部品７と当接させるように行うことが薦められる。これは、このように設置すると、前記電子部品７の発熱を前記ハウジング１の底面、前記多孔質セラミック板２、前記伝熱媒体、及び、前記散熱素子３を経由して前記気流案内通路６に導いてから、該気流案内通路６とその外部との温度差または該温度差による比重差により対流、即ち煙突効果を起こすことができるので、前記気流案内通路６内に到達した発熱を該上下向きの気流案内通路６に沿って昇る気流によって、前記上開口６０から外へ迅速に排除することができる。
【０００９】
また、前記放熱装置は、それを電子部品７に直接に当接させて放熱を行う使用方式に限定されず、スペースが狭すぎるなどのためで放熱装置をが電子部品７に直接に当接させることができない場合、図５のように、前記ハウジング１の底部１１の外底面１１１にさらにヒートパイプ８が密接的に連接しているものが使用される。それにより、該ヒートパイプ８を介して電子部品７と連接してその発熱を前記放熱装置に伝導して放散することができる。
【００１０】
また、場合によっては、前記ヒートパイプ８の代りに、前記ハウジング１の底部１１の外底面１１１に熱伝導素子９が設けられているもの（図６に参照）も使用される。該熱伝導素子９は、上下両面９１，９２を有する中空体であり、その上面９１で前記ハウジング１の底部１１の外底面１１１と密接しており、且つ、その内周面の前記上面９１と相当する部分以外に多孔質セラミック材層９３が敷設されているものであるので、それにより、前記中空体の熱伝導素子９内を減圧してから、前記多孔質セラミック材層９３に、伝熱媒体を液体の状態で含浸させて前記のように気液変化により伝熱作用を行うことができる。このように、前記と同様に前記気流案内通路６をその相対の開口６０，６１がそれぞれ上下方向に向いているように直立させてから前記熱伝導素子９の前記下面９２（この場合には側面）でそれを前記電子部品７と接触すると、その発熱を、前記熱伝導素子９の前記下面９２、前記多孔質セラミック材層９３、前記伝熱媒体、前記熱伝導素子９の前記上面９１、前記ハウジング１の底面、前記多孔質セラミック板２、前記伝熱媒体、及び、前記散熱素子３を経由して前記気流案内通路６に導いた後、前記のような煙突効果によって前記上開口６０から外へ迅速に排除することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
上記実施形態から分かるように、電子部品の発熱を前記伝熱経路を経由して前記上下向きの気流案内通路に放出してから、該気流案内通路内に盛んに行っている煙突効果により迅速に散逸させることができるため、従来のように冷却ファンを実装しなくても電子部品の発熱を効率的に発散することができるので、冷却ファンによる電力消耗と騒音の問題を解消することができる。また、場合によって、前記気流案内通路内の対流乃至熱交換をもっと向上させるために該気流案内通路の下開口の下方に冷却ファンを増設してももちろん妨げられないが、強力な運転の必要がないので、運転による騒音も従来より遥かに小である。
【００１２】
以上説明した実施の形態は、あくまでも本発明の技術的内容を明らかにする意図のものにおいてなされたものであり、本発明はそうした具体例に限定して狭義に解釈されるものではなく、本発明の精神とクレームに述べられた範囲で、いろいろと変更して実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の放熱装置の好ましい実施形態の分解構成図
【図２】前記実施形態の組立後の一部断面拡大図
【図３】前記実施形態の変形例の分解構成図
【図４】前記実施形態の使用時の上方からみた断面図
【図５】前記実施形態の他の使用状態の上方からみた断面図
【図６】前記実施形態のまた他の使用状態の上方からみた断面図
【符号の説明】
【００１４】
１  ハウジング
１０  相転移空間
１１  底部
１１１  外底面
１１２  内底面
２  相転移素子（多孔質セラミック板）
２１  細孔
３  散熱素子
４  蓋体
５  支持桁
６  気流案内通路
６０  気流案内通路の（上）開口
６１  気流案内通路の（下）開口
７  電子部品
８  ヒートパイプ
９  熱伝導素子
９１  熱伝導素子の上面
９２  熱伝導素子の下面
９３  多孔質セラミック材層
【図１】
2005276973.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005276973.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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