專利名稱：冷卻裝置、其制造方法及攜帶設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用了液體制冷劑的冷卻裝置及其制造方法，并且，本發(fā)明還涉及一種備有該冷卻裝置的攜帶設(shè)備。
背景技術(shù)：
作為以往的使用了制冷劑的冷卻裝置，日本專利特開2001-24372號公報(bào)所公開的裝置已為人所知。
圖17為表示了嵌入了以往的冷卻裝置的筆記本型個(gè)人電腦(以下稱為“筆記本個(gè)人電腦”)中，冷卻裝置的各構(gòu)成要素的配置的概略透視圖。
在圖17中，101為筆記本個(gè)人電腦本體，102為中央處理裝置(CPU)等發(fā)熱體，104為吸熱器，103為配置在發(fā)熱體102與吸熱器104之間的傳熱襯墊，105為泵，106為散熱器，107為筆記本個(gè)人電腦的顯示部，108為將吸熱器104、泵105及散熱器106的內(nèi)部連通的流路。流路108內(nèi)填充有水系或碳氧化合物系液體制冷劑。
下面說明該冷卻裝置的動(dòng)作。
筆記本個(gè)人電腦使用時(shí)，給泵105提供電源使其動(dòng)作，壓力傳送液體制冷劑，使液體制冷劑在用流路108連接的泵105-吸熱器104-散熱器106-泵105這一閉路循環(huán)中循環(huán)。因此，泵105擠出的液體制冷劑在吸熱器104中吸收發(fā)熱體102的熱量，向散熱器106移動(dòng)散熱，再次冷卻后回到泵105。通過如此反復(fù)將筆記本個(gè)人電腦內(nèi)產(chǎn)生的熱量散發(fā)到外部。
在該冷卻裝置中，如果長時(shí)間使用，液體制冷劑被加熱冷卻產(chǎn)生氣體(氣泡)。特別是，由于在吸熱器104內(nèi)部氣體的產(chǎn)生顯著，產(chǎn)生的氣體堵塞吸熱器104內(nèi)的流路，因此流路阻力顯著增加，使泵105的流量特性惡化。其結(jié)果，存在使液體制冷劑的流速低下，冷卻能力惡化這樣的問題。
而且，在吸熱器104的內(nèi)部，在吸熱器104的內(nèi)壁與液體制冷劑之間形成氣體層，使熱傳導(dǎo)率惡化。因此，存在吸熱器104的吸熱能力低下引起冷卻裝置的冷卻能力惡化這樣的問題。
再加上，產(chǎn)生的氣體與液體制冷劑一起流入其他的裝置，例如泵105內(nèi)，同時(shí)存在使泵105的性能惡化，使冷卻能力惡化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的就是要解決這些問題，提供一種即使長時(shí)間使用冷卻效果也優(yōu)良的冷卻裝置及其制造方法。并且，本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種通過使冷卻能力穩(wěn)定，能夠提高性能的攜帶設(shè)備。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第1種冷卻裝置，其特征在于，包括泵；吸熱器；散熱器；將所述泵、所述吸熱器及所述散熱器的內(nèi)部連通、在它們之間形成閉路循環(huán)的流路；和在所述流路內(nèi)循環(huán)的液體制冷劑；由于在所述液體制冷劑的使用溫度范圍內(nèi)的溫度變化而在所述液體制冷劑中產(chǎn)生的氣體的體積，比與所述流路的斷面內(nèi)接的球體的體積小。
本發(fā)明的第2種冷卻裝置，其特征在于，包括泵；吸熱器；散熱器；將所述泵、所述吸熱器及所述散熱器的內(nèi)部連通、在它們之間形成閉路循環(huán)的流路；和在所述流路內(nèi)循環(huán)的液體制冷劑；在所述液體制冷劑的使用溫度范圍內(nèi)，氣體在所述液體制冷劑中的最小溶解度與所述流路的總內(nèi)容積的積，與在不產(chǎn)生氣體的狀態(tài)下溶解在所述液體制冷劑中的氣體量的差，比與所述流路的最小斷面內(nèi)接的球體的體積小。
本發(fā)明的冷卻裝置第1種制造方法，其特征在于，該冷卻裝置包括泵；吸熱器；散熱器；將所述泵、所述吸熱器及所述散熱器的內(nèi)部連通、在它們之間形成閉路循環(huán)的流路；和在所述流路內(nèi)循環(huán)的液體制冷劑；在所述液體制冷劑的使用溫度范圍內(nèi)，在氣體在所述液體制冷劑中的溶解度呈現(xiàn)為最小值的環(huán)境溫度下，或者在呈現(xiàn)比所述最小值還低的溶解度的環(huán)境溫度下，將所述液體制冷劑封入所述流路中。
本發(fā)明的冷卻裝置的第2種制造方法，該冷卻裝置包括泵；吸熱器；散熱器；將所述泵、所述吸熱器及所述散熱器的內(nèi)部連通、在它們之間形成閉路循環(huán)的流路；和在所述流路內(nèi)循環(huán)的液體制冷劑；其特征在于，在減壓的環(huán)境中將所述液體制冷劑封入所述流路中，以便使將所述液體制冷劑封入所述流路中時(shí)的環(huán)境溫度下的溶解度，比在所述液體制冷劑的使用溫度范圍內(nèi)、在大氣壓下氣體在所述液體制冷劑中的溶解度的最小值小。
發(fā)明效果上述這樣的本發(fā)明的冷卻裝置，即使液體制冷劑由于被急劇加熱或冷卻而使溶解度變化，也不因此產(chǎn)生氣體。因此，能夠防止由于長時(shí)間使用而產(chǎn)生的氣體堵流路從而使泵的流量特性惡化，或者由于氣體附著在流路的內(nèi)壁上而使熱傳導(dǎo)率惡化，或者產(chǎn)生的氣體流入泵內(nèi)而使泵的性能惡化等原因引起的冷卻能力的惡化。其結(jié)果，能夠提供即使長時(shí)間使用冷卻效率也好的冷卻裝置。


圖1嵌入了本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的筆記本個(gè)人電腦的一例的概略透視2本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置所使用的泵的一例的剖視3A本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置所使用的吸熱器的一例的分解透視3B本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置所使用的吸熱器的、相當(dāng)于圖3A的3B-3B線位置的向視剖面4表示了本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置所使用的散熱器的內(nèi)部流路的一例的平面剖視5空氣在本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置所使用的液體制冷劑中的溶解度對溫度的溶解度曲線的概略圖(右下彎曲特性)圖6空氣在本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置所使用的另外的液體制冷劑中的溶解度對溫度的溶解度曲線的概略圖(右上彎曲特性)圖7空氣在本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置所使用的更另外的液體制冷劑中的溶解度對溫度的溶解度曲線的概略圖(略水平特性)圖8空氣在本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置所使用的更另外的液體制冷劑中的溶解度對溫度的溶解度曲線的概略圖(向下凸出特性)圖9嵌入了用本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的制造方法制得的冷卻裝置的筆記本個(gè)人電腦的一例的概略透視10表示了本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的制造方法中，為了將液體制冷劑封入冷卻裝置內(nèi)而使用的封入裝置的一例的模式11表示本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的制造方法中，冷卻裝置所使用的液體制冷劑的右下彎曲的溶解度特性的一例的概略12表示本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的制造方法中，冷卻裝置所使用的液體制冷劑的向上凸出的溶解度特性的一例的概略13表示本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的制造方法中，冷卻裝置所使用的液體制冷劑的右上彎曲的溶解度特性的一例的概略14表示本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的制造方法中，冷卻裝置所使用的液體制冷劑的向下凸出的溶解度特性的一例的概略15表示了本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的制造方法中，為了將液體制冷劑封入冷卻裝置內(nèi)而使用的封入裝置的一例的模式16表示了本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的制造方法中，冷卻裝置所使用的液體制冷劑的溶解度特性的一例的概略17嵌入了以往的冷卻裝置的筆記本個(gè)人電腦的概略透視圖具體實(shí)施形態(tài)如果采用本發(fā)明的第1和第2種冷卻裝置以及第1和第2種制造方法，即使液體制冷劑由于被急劇加熱或冷卻而使溶解度變化，也不會(huì)因此產(chǎn)生氣體。因此，能夠防止由于長時(shí)間使用而產(chǎn)生的氣體堵塞流路從而使泵的流量特性惡化，或者由于氣體附著在流路的內(nèi)壁上而使熱傳導(dǎo)率惡化，或者由于產(chǎn)生的氣體流入泵內(nèi)而使泵的性能惡化等原因使冷卻能力惡化。其結(jié)果，能夠提供即使長時(shí)間使用冷卻效果也好的冷卻裝置。
下面詳細(xì)說明本發(fā)明合適的實(shí)施形態(tài)。
(第1實(shí)施形態(tài))下面參照圖面說明本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)。
圖1為嵌入了本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的筆記本個(gè)人電腦的一例的概略透視圖。圖2為本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置所使用的泵的一例的剖視圖。圖3A為本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置所使用的吸熱器的一例的分解透視圖。圖3B為本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置所使用的吸熱器的、相當(dāng)于圖3A的3B-3B線位置的向視剖面圖。圖4為表示了本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置所使用的散熱器的內(nèi)部流路的一例的平面剖視圖。
在圖1中，1為泵；2為吸熱器；3為散熱器；4為將泵1、吸熱器2及散熱器3的內(nèi)部連通，形成泵1-吸熱器2-散熱器3-泵1這樣的閉路循環(huán)的流路；5為筆記本個(gè)人電腦本體；6為CPU等發(fā)熱體；6a為配置在發(fā)熱體6與吸熱器2之間的傳熱襯墊(パッド)；7為筆記本個(gè)人電腦的顯示部。在形成泵1-吸熱器2-散熱器3-泵1這樣的閉路循環(huán)的流路4內(nèi)填充有液體制冷劑。液體制冷劑為與大氣非接觸的狀態(tài)。吸熱器2通過傳熱襯墊6a與CPU等發(fā)熱體6緊貼，借此發(fā)熱體6的熱量有效地傳遞給吸熱器2。發(fā)熱體6的熱量被吸熱器2吸收，然后傳遞給吸熱器2內(nèi)的液體制冷劑。通過用泵1的力輸送被加熱的液體制冷劑，將熱量輸送給形成在顯示部7的背面的散熱器3，通過散熱器3將熱量散發(fā)到空氣中。由此冷卻的液體制冷劑再次被輸送給吸熱器2，反復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作。
在表示了泵1的大致結(jié)構(gòu)的圖2中，11為第1框體，12為第2框體，13為第3框體，14為葉輪，15為軸承，16為轉(zhuǎn)子，17為定子，18為吸入口，19為排出口。葉輪14用軸承15能夠旋轉(zhuǎn)地保持在形成于第1框體11與第2框體12之間的空間20內(nèi)。吸入口18沿葉輪14的旋轉(zhuǎn)中心軸設(shè)置，排出口19沿葉輪14的半徑方向設(shè)置，兩者都與空間20連接。葉輪14的外周設(shè)置了由永久磁鐵形成的轉(zhuǎn)子16。由線圈形成的定子17保持在用第2框體12和第3框體13形成的空間內(nèi)，與轉(zhuǎn)子16相對。泵為利用離心力使液體制冷劑流動(dòng)的一般的離心式泵。通過使電流在定子17的線圈中流動(dòng)，使轉(zhuǎn)子16產(chǎn)生電磁力，使轉(zhuǎn)子16產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力。由此，安裝在轉(zhuǎn)子16上的葉輪14旋轉(zhuǎn)。從吸入口18流入空間20內(nèi)的液體制冷劑隨葉輪14的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，受由此產(chǎn)生的離心力的作用而劇烈地從排出口19吐出。這樣，本小型泵使液體制冷劑沿箭頭10所示的方向流動(dòng)。
另外，雖然這里以離心泵作為泵1的例子進(jìn)行說明，但也可以是振動(dòng)膜式泵或者利用壓電效果的泵，不用說，取得本發(fā)明的效果與泵的方式無關(guān)。
在表示了吸熱器2的圖3A及圖3B中，21為蓋，22為吸熱器框體，23a為流入口，23b為流出口，24為流路。流路24形成在吸熱器框體22的一個(gè)面上，為將流入口23a與流出口23b連接起來的溝狀。有底狀的框體22的形成了流路24的一側(cè)的面用蓋21通過密封層(圖中沒有示出)密封?？蝮w22的側(cè)面?zhèn)溆凶鳛橐后w制冷劑的入口和出口的流入口23a及流出口23b。流入口23a通過流路4與泵1的排出口19連接，流出口23b通過流路4與散熱器3的流入口連接。液體制冷劑經(jīng)過框體22內(nèi)部的流路24從流入口23a壓送到流出口23b。液體制冷劑通過該吸熱器框體22內(nèi)的流路24時(shí)，液體制冷劑吸收發(fā)熱體6的熱量。
在表示了散熱器3的圖4中，31為流路，32a、32b分別為流入口和流出口，33為框體。流路31為將由樹脂或金屬等形成的薄板粘合或雕刻(彫り込む)形成的、連接流入口32a與流出口32b之間的一根長管。通過液體制冷劑在該流路31內(nèi)流動(dòng)，液體制冷劑的熱量傳給框體33，并且，通過框體33向大氣中散熱，實(shí)現(xiàn)散熱效果。圖中箭頭表示液體制冷劑的流動(dòng)方向。
下面說明液體制冷劑內(nèi)產(chǎn)生氣體(氣泡)的原理。一般地，氣體在液體中的溶解度(飽和溶解度)隨液體的溫度而變化。這里以使用溶解度隨溫度上升而下降的液體作為液體制冷劑時(shí)為例說明。
流入吸熱器2內(nèi)的液體制冷劑由于發(fā)熱體6的發(fā)熱而被急劇加熱。由此，氣體(即空氣)在液體制冷劑中的溶解度急劇減小，最后溶入內(nèi)部的氣體量超過溶解度。其結(jié)果，溶入制冷劑中的氣體作為氣泡急劇產(chǎn)生。以上為氣體產(chǎn)生的機(jī)理。
氣體的產(chǎn)生對冷卻裝置的致命影響有以下3點(diǎn)。第一是，由于氣體的產(chǎn)生，吸熱器2內(nèi)的流路被堵塞，使液體制冷劑不能循環(huán)。第二是，吸熱器2的內(nèi)壁與液體制冷劑之間形成氣體層，使熱傳導(dǎo)率惡化。第三，產(chǎn)生的氣體與液體制冷劑一起流入其他的裝置，例如泵1內(nèi)，使泵的性能惡化，使冷卻能力惡化。
在以上幾點(diǎn)中，最重大的故障是堵塞吸熱器2內(nèi)的流路使液體制冷劑不能循環(huán)，由此，CPU等的發(fā)熱體6的溫度上升，筆記本個(gè)人電腦等攜帶設(shè)備的電路可能受到大的損傷。
在氣體產(chǎn)生過程中，首先吸熱器2內(nèi)產(chǎn)生的氣體附著在吸熱器2的內(nèi)壁上。由于流入吸熱器2內(nèi)的液體制冷劑在吸熱器2內(nèi)被接連不斷地加熱，產(chǎn)生更多的氣體，附著在內(nèi)壁上的氣體大大增長。由此，吸熱器2內(nèi)的流路的一部分實(shí)質(zhì)地變窄，流路的壓降顯著變大。由于筆記本個(gè)人電腦等攜帶設(shè)備中搭載的冷卻裝置的泵1流量比較小，使用小水位差特性的小型泵，因此受該流路壓降的增加的影響特別大，其結(jié)果使流量顯著下降，使液體制冷劑不能循環(huán)。
為了防止這樣的問題產(chǎn)生，可以限制液體制冷劑內(nèi)產(chǎn)生的氣體量(體積)。即，必須使由于液體制冷劑受到的溫度的變化而在液體制冷劑中產(chǎn)生的氣體的體積，比與形成閉路循環(huán)的流路的斷面內(nèi)接的球體的體積小。特別是，所述“斷面”最好是截面積最小的地方的斷面。如果滿足這樣的條件，氣體不會(huì)完全地堵塞流路。并且，流路的壓降不會(huì)顯著增加。其結(jié)果，能夠確保液體制冷劑的流量。
在上述條件中，使用“球體”是因?yàn)橐后w制冷劑中的氣體由于液體制冷劑的表面張力而作為球體存在于液體制冷劑中。并且，所謂“形成閉路循環(huán)的流路”不只是圖1中的流路4，還包括泵1、吸熱器2及散熱器3內(nèi)的流路。并且，使用與流路“內(nèi)接”，是因?yàn)橐韵碌睦碛筛街诹髀穬?nèi)壁上的氣體最初是始終以球形成長。在流路的斷面形狀不是圓形的情況下，氣體長到差不多與流路內(nèi)接那么大后，氣體沿液體制冷劑流動(dòng)的方向成長。因此，雖然流路沒有完全被氣體覆蓋，但由于氣體，流路的有效斷面積顯著減小，與流路斷面形狀為圓形時(shí)一樣，流路的壓降顯著增加。因此，不考慮“具有與流路的斷面積等價(jià)的投影面積的球體的體積”與產(chǎn)生的氣體的體積的關(guān)系，最好是考慮“與流路的斷面內(nèi)接的球體的體積”與產(chǎn)生的氣體的體積的關(guān)系。
在上述條件中，“液體制冷劑中產(chǎn)生的氣體的體積”受將液體制冷劑封入冷卻裝置的流路時(shí)的環(huán)境條件和其后的冷卻裝置動(dòng)作中液體制冷劑受到的溫度的變化的影響。
考慮使用具有氣體(空氣)的溶解度曲線如圖5所示，隨溫度上升溶解度減小的右下彎曲的溶解度特性(這樣的特性表現(xiàn)為溶解度隨溫度變化為負(fù))的液體作為液體制冷劑的情況。當(dāng)假定液體制冷劑在冷卻裝置內(nèi)受到的溫度變化的范圍為“使用溫度范圍Trange”時(shí)，在該溫度范圍內(nèi)溶解度呈現(xiàn)最小值時(shí)的溫度(在圖5的例中，為使用溫度范圍內(nèi)的上限溫度，即最高使用溫度)假設(shè)為T1，氣體在該溫度T1時(shí)的溶解度假設(shè)為D1。并且，將液體制冷劑封入到冷卻裝置內(nèi)時(shí)的溫度假設(shè)為T2，氣體在該溫度T2時(shí)的溶解度假定為D2。此時(shí)，當(dāng)假定形成閉路循環(huán)的流路的總?cè)莘e為V，則該液體制冷劑中產(chǎn)生的氣體量(體積)Vair可以用下式(1)求出Vair＝|D1-D2|V…………(1)液體制冷劑中產(chǎn)生的氣體由于液體制冷劑的表面張力，呈球體存在于液體制冷劑中。因此，氣體產(chǎn)生量Vair與氣體的斷面(圓)的面積(即球體的投影面積)Sair存在下式(2)的關(guān)系(3Vair/4)2＝Sair3/π…………(2)如果假設(shè)在冷卻裝置的流路中截面積最小的地方中與流路內(nèi)接的圓的面積為Schannel，則上述條件可以表示為下式(3)Sair＜Schannel…………(3)或者，如果假設(shè)在沒有產(chǎn)生氣體的狀態(tài)下所述液體制冷劑中溶解的氣體量為V0，則上述條件可是表示為下式(4)V0-VD1＜Vchannel式中，Vchannel為在冷卻裝置的流路中截面積最小的地方與流路內(nèi)接的球體的體積，與上述Schannel之間有下式(5)的關(guān)系(3Vchannel/4)2＝Schannel3/π…………(5)當(dāng)滿足上式(3)或者式(4)時(shí)，流路內(nèi)產(chǎn)生的氣體不會(huì)堵塞流路。并且流路的壓降不會(huì)顯著增大。由此，確保液體制冷劑的流量。
圖6表示在使用溫度范圍Trange內(nèi)隨溫度上升氣體的溶解度增加的右上彎曲的溶解度曲線(這樣的特性表現(xiàn)為溶解度隨溫度變化為正)。當(dāng)使用具有這樣的溶解度特性的液體制冷劑時(shí)，如圖6所示，可以用在使用溫度范圍Trange內(nèi)溶解度呈現(xiàn)最小值時(shí)的溫度(即，最低使用溫度)T1，以及該溫度T1下的氣體溶解度D1，應(yīng)用上式(1)～式(5)。
圖7表示在使用溫度范圍Trange內(nèi)隨溫度上升氣體的溶解度減小極少、可以看成是近似水平的溶解度曲線。當(dāng)使用具有這樣的溶解度特性的液體制冷劑時(shí)，與圖5時(shí)一樣，可以用在使用溫度范圍Trange內(nèi)溶解度呈現(xiàn)最小值時(shí)的溫度(即，最高使用溫度)T1，以及該溫度T1下的氣體溶解度D1，應(yīng)用上式(1)～式(5)。對于溶解度曲線近似水平的液體制冷劑，由于D1D2，因此，根據(jù)式(1)Vair0，由式(2)Sair0。因此，式(3)變?yōu)橄率?6)Sair＜＜Schannel…………(6)由此可知，當(dāng)使用這樣的液體制冷劑時(shí)，產(chǎn)生的氣體極少，能夠構(gòu)成能夠獲得穩(wěn)定、高效冷卻效果的冷卻裝置。
圖8表示在使用溫度范圍Trange內(nèi)向下凸出彎曲的空氣的溶解度曲線。當(dāng)使用具有這樣的溶解度特性的液體制冷劑時(shí)，如圖8所示，可以用在使用溫度范圍Trange內(nèi)溶解度呈現(xiàn)最小值時(shí)的溫度T1，以及該溫度T1下的空氣的溶解度D1，應(yīng)用于上式(1)～式(5)。
并且，雖然圖示省略了，當(dāng)使用具有在使用溫度范圍內(nèi)向上凸出彎曲的空氣的溶解度曲線表示的溶解度特性的液體制冷劑時(shí)，可以用在使用溫度范圍內(nèi)溶解度呈現(xiàn)最小值時(shí)的溫度(即最低使用溫度和最高使用溫度中的任何一個(gè)溶解度小的溫度)T1，以及該溫度T1下的空氣的溶解度D1，應(yīng)用于上式(1)～式(5)。
如上所述，本實(shí)施形態(tài)所記載的冷卻裝置，即使由于液體制冷劑被急劇加熱或者冷卻而使溶解度變化，也不因此而產(chǎn)生氣體。因此，能夠防止由于長時(shí)間使用而產(chǎn)生的氣體堵塞流路從而使泵的流量特性惡化，或者由于氣體附著在流路的內(nèi)壁上而使熱傳導(dǎo)率惡化，或者產(chǎn)生的氣體流入泵內(nèi)而使泵的性能惡化等原因引起冷卻能力的惡化。
并且，由于本發(fā)明的氣體通常為由氮?dú)?、氧氣、二氧化碳等?gòu)成的空氣，因此考慮溶解度曲線時(shí)，只要考慮占大部分的氮?dú)夂脱鯕饩涂梢浴?br> 雖然本實(shí)施形態(tài)所記載的液體制冷劑的各種溶解度特性可以通過使用單一物質(zhì)作為液體制冷劑來實(shí)現(xiàn)，但也可以通過將溶解度曲線右下彎曲的物質(zhì)與溶解度曲線右上彎曲的物質(zhì)混合來實(shí)現(xiàn)。例如，溶解度曲線右下彎曲的物質(zhì)的代表例有水、乙烷、甲醇，右上彎曲的物質(zhì)的代表例有丙酮、辛烷、四氯化碳、苯等。并且，不僅是2種物質(zhì)混合，3種以上的物質(zhì)混合也可以，不用說，通過具備上述條件，就可以獲得同樣的效果。
在本實(shí)施形態(tài)中，流路的總?cè)莘eV是指液體制冷劑循環(huán)的所有的流路的容積。因此，吸熱器2的流路24、散熱器3的流路31及泵1的空間20的容積包含在總?cè)莘eV中。
在本實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置中，流路4上也可以連接泵1、吸熱器2及散熱器3以外的構(gòu)件。例如，為了調(diào)整液體制冷劑的過不足也可以在流路4上連接儲存了液體制冷劑的容器。此時(shí)，由于該容器內(nèi)的液體制冷劑不循環(huán)，因此不被加熱、冷卻。因此，上述流路的總?cè)莘eV內(nèi)不包含該容器的容積。
(第2實(shí)施形態(tài))下面參照

本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)。
圖9為嵌入了用本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的制造方法制得的冷卻裝置的筆記本個(gè)人電腦的一例的概略透視圖。圖10為表示了本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的制造方法中，為了將液體制冷劑封入冷卻裝置內(nèi)而使用的封入裝置的一例的模式圖。圖11為表示了本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的制造方法中，冷卻裝置所使用的液體制冷劑的溶解度特性的一例的概略圖。
在圖9中，1為泵；2為吸熱器；3為散熱器；4為將泵1、吸熱器2及散熱器3的內(nèi)部連通，形成泵1-吸熱器2-散熱器3-泵1這樣的閉路循環(huán)的流路；5為筆記本個(gè)人電腦本體；6為CPU等發(fā)熱體；6a為配置在發(fā)熱體6與吸熱器2之間的傳熱襯墊；7為筆記本個(gè)人電腦的顯示部。在形成泵1-吸熱器2-散熱器3-泵1這樣的閉路循環(huán)的流路4內(nèi)填充有液體制冷劑。液體制冷劑為與大氣非接觸的狀態(tài)。吸熱器2通過傳熱襯墊6a與CPU等發(fā)熱體6緊貼，借此發(fā)熱體6的熱量有效地傳遞給吸熱器2。發(fā)熱體6的熱量被吸熱器2吸收，然后傳遞給吸熱器2內(nèi)的液體制冷劑。通過用泵1的力輸送被加熱的液體制冷劑，將熱量輸送給形成在顯示部7的背面的散熱器3，通過散熱器3將熱量散發(fā)到空氣中。由此冷卻的液體制冷劑再次被輸送給吸熱器2，反復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作。
由于泵1、吸熱器2、散熱器3的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施形態(tài)說明過的相同，因此省略其說明。
下面用圖10說明本實(shí)施形態(tài)的將液體制冷劑封入圖9的由泵1、吸熱器2、散熱器3以及將它們連通起來的流路4構(gòu)成的冷卻裝置中的方法。
在圖10中，40為為了封入液體制冷劑而收容在上述冷卻裝置中的容器；41為例如設(shè)置在散熱器3上、將液體制冷劑導(dǎo)入冷卻裝置內(nèi)密封的密封口；42為控制閥門兼密封器，其通過降低冷卻裝置內(nèi)部的壓力、同時(shí)也降低容器40內(nèi)的壓力，使利用與大氣的壓力差導(dǎo)入的液體制冷劑通過，在液體制冷劑充滿冷卻裝置內(nèi)時(shí)，用熱或者類似的作用將封入口41密封；43為降低容器40和冷卻裝置內(nèi)的壓力的減壓裝置；44為將液體制冷劑導(dǎo)入冷卻裝置內(nèi)的配管；45為液體制冷劑；46a為調(diào)整容器40內(nèi)的環(huán)境溫度的第1加熱器；46b為調(diào)整液體制冷劑45的溫度的第2加熱器。另外，根據(jù)必要，也可以用冷卻器取代第1加熱器46a和/或第2加熱器46b。
下面說明使用了這樣構(gòu)成的液體制冷劑封入裝置的冷卻裝置的制造方法。設(shè)置在容器40內(nèi)的冷卻裝置通過封入口41、控制閥門兼密封器42和配管44與液體制冷劑45相連。由于液體制冷劑45置于大氣壓力下，因此如果使用減壓裝置43使容器40內(nèi)與冷卻裝置內(nèi)同時(shí)減壓，液體制冷劑45就流入充滿冷卻裝置內(nèi)部。
此時(shí)，本實(shí)施形態(tài)必須將冷卻裝置的環(huán)境溫度和液體制冷劑45的溫度維持在預(yù)定的溫度。
下面以使用的液體制冷劑具有圖11所示的右下彎曲的溶解度特性時(shí)為例說明這一點(diǎn)。在使用溫度范圍Trange內(nèi)，氣體(空氣)在該液體制冷劑中的溶解度在使用溫度范圍Trange的高溫側(cè)(即最高使用溫度T1)為最小。因此，在將容器40內(nèi)的溫度和液體制冷劑45的溫度設(shè)定在該最高使用溫度T1以上的溫度的狀態(tài)下封入液體制冷劑。由此，在封入后的冷卻裝置工作時(shí)，即使液體制冷劑在吸熱器2的內(nèi)部被急劇加熱，也由于溶解在液體制冷劑中的空氣量比在該溫度下的溶解度小，因此不會(huì)產(chǎn)生氣泡。因此，能夠防止由于長時(shí)間使用而產(chǎn)生的氣體堵塞吸熱器內(nèi)的流路從而使泵的流量特性惡化，或者由于氣體附著在吸熱器內(nèi)的流路的內(nèi)壁上而使熱傳導(dǎo)率惡化，或者產(chǎn)生的氣體流入泵內(nèi)而使泵的性能惡化等原因引起的冷卻能力的惡化。
下面說明使用的液體制冷劑具有圖12所示的向上凸出的溶解度特性時(shí)的情況。在使用溫度范圍Trange內(nèi)，氣體(空氣)在該液體制冷劑中的溶解度在使用溫度范圍Trange的高溫側(cè)或者低溫側(cè)為最小。這里就在使用溫度范圍Trange內(nèi)低溫側(cè)(即最低使用溫度T1)的溶解度為最小時(shí)的情況進(jìn)行敘述。在將容器40內(nèi)的溫度和液體制冷劑45的溫度設(shè)定在該最低使用溫度T1以下的溫度的狀態(tài)下封入液體制冷劑。由此，在封入后的冷卻裝置工作時(shí)，即使液體制冷劑在吸熱器2的內(nèi)部被急劇加熱，或者液體制冷劑在散熱器3的內(nèi)部被冷卻，也由于溶解在液體制冷劑中的空氣量比在該溫度下的溶解度小，因此不會(huì)產(chǎn)生氣泡。因此，能夠防止由于長時(shí)間使用而產(chǎn)生的氣體堵塞吸熱器及散熱器內(nèi)的流路從而使泵的流量特性惡化，或者由于氣體附著在吸熱器及散熱器內(nèi)的流路的內(nèi)壁上而使熱傳導(dǎo)率惡化，或者產(chǎn)生的氣體流入泵內(nèi)而使泵的性能惡化等原因引起的冷卻能力的惡化。另外，在液體制冷劑具有向上凸出的溶解度特性、氣體的溶解度在使用溫度范圍Trange的高溫側(cè)最小時(shí)，在將容器40內(nèi)的溫度和液體制冷劑45的溫度設(shè)定在比該高溫側(cè)的溫度(最高使用溫度T1)高的溫度的狀態(tài)下封入液體制冷劑就可以。
下面說明使用的液體制冷劑具有圖13所示的右上彎曲的溶解度特性時(shí)的情況。在使用溫度范圍Trange內(nèi)，氣體(空氣)在該液體制冷劑中的溶解度在使用溫度范圍Trange的低溫側(cè)(即最低使用溫度T1)為最小。在將容器40內(nèi)的溫度和液體制冷劑45的溫度設(shè)定在該最低使用溫度T1以下的溫度的狀態(tài)下封入液體制冷劑。由此，在封入后的冷卻裝置工作時(shí)，即使液體制冷劑在吸熱器2的內(nèi)部被急劇加熱，或者液體制冷劑在散熱器3的內(nèi)部被冷卻，也由于溶解在液體制冷劑中的空氣量比在該溫度下的溶解度小，因此不會(huì)產(chǎn)生氣泡。因此，能夠防止由于長時(shí)間使用而產(chǎn)生的氣體堵塞吸熱器及散熱器內(nèi)的流路從而使泵的流量特性惡化，或者由于氣體附著在吸熱器及散熱器內(nèi)的流路的內(nèi)壁上而使熱傳導(dǎo)率惡化，或者產(chǎn)生的氣體流入泵內(nèi)而使泵的性能惡化等原因引起的冷卻能力的惡化。
下面說明使用的液體制冷劑具有圖14所示的向下凸出的溶解度特性時(shí)的情況。在使用溫度范圍Trange內(nèi)，氣體(空氣)在該液體制冷劑中的溶解度在使用溫度范圍Trange的高溫側(cè)溫度及低溫側(cè)溫度的中間的溫度T1為最小。在將容器40內(nèi)的溫度和液體制冷劑45的溫度設(shè)定在該溫度T1的狀態(tài)下封入液體制冷劑。由此，在封入后的冷卻裝置工作時(shí)，即使液體制冷劑在吸熱器2的內(nèi)部被急劇加熱，或者液體制冷劑在散熱器3的內(nèi)部被冷卻，也由于溶解在液體制冷劑中的空氣量比在該溫度下的溶解度小，因此不會(huì)產(chǎn)生氣泡。因此，能夠防止由于長時(shí)間使用而產(chǎn)生的氣體堵塞吸熱器及散熱器內(nèi)的流路從而使泵的流量特性惡化，或者由于氣體附著在吸熱器及散熱器內(nèi)的流路的內(nèi)壁上而使熱傳導(dǎo)率惡化，或者產(chǎn)生的氣體流入泵內(nèi)而使泵的性能惡化等原因引起的冷卻能力的惡化。
另外，上述說明以使用氣體的溶解度曲線向右下彎曲、向上凸出、向右上彎曲、向下凸出的曲線的液體制冷劑時(shí)為例。這樣，本實(shí)施形態(tài)能夠在溶解度曲線向右下彎曲、向上凸出、向右上彎曲、向下凸出的任何一種情況下使用。在在液體制冷劑的使用溫度范圍Trange內(nèi)溶解度曲線向下凸出的情況下，通過將液體制冷劑的封入時(shí)的溫度設(shè)定在溶解度呈現(xiàn)使用溫度范圍Trange內(nèi)的最小值的溫度，或者在在液體制冷劑的使用溫度范圍Trange內(nèi)溶解度曲線向右下彎曲、向上凸出、向右上彎曲的情況下，通過將液體制冷劑的封入時(shí)的溫度設(shè)定在溶解度呈現(xiàn)比使用溫度范圍Trange內(nèi)的溶解度的最小值還小的溫度(通常，該溫度為使用溫度范圍Trange以外的溫度)，能夠獲得與上述同樣的效果。
(第3實(shí)施形態(tài))下面參照

本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)。
圖15為表示了本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的制造方法中，為了將液體制冷劑封入冷卻裝置內(nèi)而使用的封入裝置的一例的模式圖。圖16為表示了本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置的制造方法中，冷卻裝置所使用的液體制冷劑的溶解度特性的一例的概略圖。
由于本實(shí)施形態(tài)的冷卻裝置以及嵌入了該裝置的筆記本個(gè)人電腦的概略構(gòu)成與第2實(shí)施形態(tài)相同，因此省略其說明。
下面用圖15說明本實(shí)施形態(tài)的將液體制冷劑封入由泵1、吸熱器2、散熱器3以及將它們連通起來的流路4構(gòu)成的冷卻裝置中的方法。
在圖15中，40a為為了封入液體制冷劑而收容在上述冷卻裝置中的第1容器；40b為收容液體制冷劑的第2容器；41為例如設(shè)置在散熱器3上、將液體制冷劑導(dǎo)入冷卻裝置內(nèi)密封的密封口；42為控制閥門兼密封器，其通過降低冷卻裝置內(nèi)部的壓力、同時(shí)也降低第1容器40a內(nèi)的壓力，使利用與大氣的壓力差導(dǎo)入的液體制冷劑通過，在液體制冷劑充滿冷卻裝置內(nèi)時(shí)，用熱或者類似的作用將封入口41密封；43為分別獨(dú)立地將第1容器40a、第2容器40b以及冷卻裝置內(nèi)的壓力降低到預(yù)定壓力的減壓裝置；44為將液體制冷劑導(dǎo)入冷卻裝置內(nèi)的配管；45為液體制冷劑。
下面說明使用了這樣構(gòu)成的液體制冷劑封入裝置的冷卻裝置的制造方法。設(shè)置在第1容器40a內(nèi)的冷卻裝置通過封入口41、控制閥門兼密封器42和配管44與液體制冷劑45相連。用減壓裝置43同時(shí)分別地控制并降低第1容器40a、冷卻裝置以及第2容器40b內(nèi)的壓力。通過使第1容器40a及冷卻裝置內(nèi)的壓力比第2容器40b內(nèi)的壓力低，液體制冷劑45流入充滿冷卻裝置內(nèi)部。
此時(shí)，本實(shí)施形態(tài)必須將第2容器40b內(nèi)的壓力維持在預(yù)定的壓力以下。
下面以使用的液體制冷劑具有圖16所示的右下彎曲的溶解度特性時(shí)為例說明這一點(diǎn)。在圖16中，虛線表示大氣壓下的溶解度曲線，實(shí)線表示比大氣壓低的環(huán)境壓力下的溶解度曲線。大多數(shù)液體如圖16所示的那樣，在低的環(huán)境壓力下溶解度變小(即當(dāng)環(huán)境壓力變低時(shí)，溶解度曲線沿圖16的箭頭50的方向移動(dòng))。氣體(空氣)在該液體制冷劑中的溶解度在使用溫度范圍Trange的高溫側(cè)(即最高使用溫度T1)最小，在大氣壓力下，在最高使用溫度T1的溶解度為使用溫度范圍Trange內(nèi)的最小值D4。如果使第2容器40b內(nèi)的減壓量增大下去(即使溶解度曲線沿圖16的箭頭50的方向偏移)，最終使封入液體制冷劑時(shí)的環(huán)境溫度T2下的溶解度D3，小于上述大氣壓力下的使用溫度范圍Trange內(nèi)的溶解度的最小值D4(D3＜D4＝。本實(shí)施形態(tài)為了使D3＜D4成立，在降低第2容器40b內(nèi)的壓力的狀態(tài)下將液體制冷劑封入冷卻裝置內(nèi)。由此，使得相對于冷卻裝置工作時(shí)液體制冷劑的使用溫度范圍Trange內(nèi)的最小溶解度D4，封入時(shí)溶解在液體制冷劑內(nèi)的氣體量小得多。因此，在封入后的冷卻裝置工作時(shí)，即使液體制冷劑在吸熱器2的內(nèi)部被急劇加熱，也由于溶解在液體制冷劑中的空氣量比在該溫度下的溶解度小，因此不會(huì)產(chǎn)生氣泡。因此，能夠防止由于長時(shí)間使用而產(chǎn)生的氣體堵塞吸熱器內(nèi)的流路從而使泵的流量特性惡化，或者由于氣體附著在吸熱器內(nèi)的流路的內(nèi)壁上而使熱傳導(dǎo)率惡化，或者產(chǎn)生的氣體流入泵內(nèi)而使泵的性能惡化等引起的冷卻能力的惡化。
并且，在封入液體制冷劑時(shí)，在本實(shí)施形態(tài)的減壓處理的同時(shí)也可以同第2實(shí)施形態(tài)說明的一樣加熱或者冷卻第1容器40a內(nèi)及液體制冷劑45，由此能夠獲得與第2、第3實(shí)施形態(tài)說明的同樣的效果。
另外，雖然上述說明以使用氣體的溶解度曲線向右下彎曲的曲線的液體制冷劑時(shí)為例，但本實(shí)施形態(tài)并不局限于此。例如，溶解度曲線可以是向右上彎曲、向下凸出、向上凸出等任何一種曲線。無論哪種溶解度曲線，通過在減壓的環(huán)境中封入液體制冷劑，使封入液體制冷劑時(shí)的環(huán)境溫度下的溶解度比在大氣壓力下，液體制冷劑的使用溫度范圍內(nèi)的溶解度的最小值小，能夠獲得與上述同樣的效果。
雖然上述第1～第3實(shí)施形態(tài)以筆記本型個(gè)人電腦作為攜帶設(shè)備的例子，但并不限于此，也可以是個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、移動(dòng)電話等容易攜帶的小型電子設(shè)備。
并且，雖然在上述第1～第3實(shí)施形態(tài)中以CPU作為安裝在吸熱器2上的冷卻對象的例子，但本發(fā)明不局限于此，可以用在例如半導(dǎo)體元件等的冷卻裝置中。
而且，在上述第1～第3實(shí)施形態(tài)中，液體制冷劑的“使用溫度范圍”是指液體制冷劑在冷卻裝置的流路中循環(huán)時(shí)液體制冷劑實(shí)際受到的溫度的變化(或者認(rèn)為液體制冷劑可能受到的設(shè)計(jì)上的溫度變化)的范圍。該“使用溫度范圍”的上限主要隨吸熱器2緊貼的發(fā)熱體6的發(fā)熱溫度變化。并且，其下限溫度一般與在散熱器3被冷卻的液體制冷劑的溫度一致。在將冷卻裝置用于筆記本個(gè)人電腦時(shí)，液體制冷劑的使用溫度范圍的上限溫度一般為95℃或65℃，下限溫度為0℃。當(dāng)然，本發(fā)明中液體制冷劑的使用溫度范圍并不局限于此。
權(quán)利要求
1.一種冷卻裝置，其特征在于，包括泵；吸熱器；散熱器；將所述泵、所述吸熱器及所述散熱器的內(nèi)部連通、在它們之間形成閉路循環(huán)的流路；和在所述流路內(nèi)循環(huán)的液體制冷劑；由于在所述液體制冷劑的使用溫度范圍內(nèi)的溫度變化而在所述液體制冷劑中產(chǎn)生的氣體的體積，比與所述流路的斷面內(nèi)接的球體的體積小。
2.一種冷卻裝置，其特征在于，包括泵；吸熱器；散熱器；將所述泵、所述吸熱器及所述散熱器的內(nèi)部連通、在它們之間形成閉路循環(huán)的流路；和在所述流路內(nèi)循環(huán)的液體制冷劑；在所述液體制冷劑的使用溫度范圍內(nèi)，氣體在所述液體制冷劑中的最小溶解度與所述流路的總內(nèi)容積的積，與在不產(chǎn)生氣體的狀態(tài)下溶解在所述液體制冷劑中的氣體量的差，比與所述流路的最小斷面內(nèi)接的球體的體積小。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的冷卻裝置，所述液體制冷劑由氣體的溶解度對溫度的變化為正的物質(zhì)與為負(fù)的物質(zhì)混合而成。
4.一種攜帶設(shè)備，具有權(quán)利要求1或2所述的冷卻裝置。
5.一種冷卻裝置的制造方法，其特征在于，該冷卻裝置包括泵；吸熱器；散熱器；將所述泵、所述吸熱器及所述散熱器的內(nèi)部連通、在它們之間形成閉路循環(huán)的流路；和在所述流路內(nèi)循環(huán)的液體制冷劑；在所述液體制冷劑的使用溫度范圍內(nèi)，在氣體在所述液體制冷劑中的溶解度呈現(xiàn)為最小值的環(huán)境溫度下，或者在呈現(xiàn)比所述最小值還低的溶解度的環(huán)境溫度下，將所述液體制冷劑封入所述流路中。
6.如權(quán)利要求5所述的冷卻裝置的制造方法，在所述液體制冷劑的使用溫度范圍內(nèi)，在氣體在所述液體制冷劑中的溶解度呈現(xiàn)為最小值的溫度以上的環(huán)境溫度下，將所述液體制冷劑封入所述流路中。
7.如權(quán)利要求5所述的冷卻裝置的制造方法，在減壓的環(huán)境中將所述液體制冷劑封入所述流路中。
8.一種冷卻裝置的制造方法，該冷卻裝置包括泵；吸熱器；散熱器；將所述泵、所述吸熱器及所述散熱器的內(nèi)部連通、在它們之間形成閉路循環(huán)的流路；和在所述流路內(nèi)循環(huán)的液體制冷劑；其特征在于，在減壓的環(huán)境中將所述液體制冷劑封入所述流路中，以便使將所述液體制冷劑封入所述流路中時(shí)的環(huán)境溫度下的溶解度，比在所述液體制冷劑的使用溫度范圍內(nèi)、在大氣壓下氣體在所述液體制冷劑中的溶解度的最小值小。
全文摘要
本發(fā)明公開一種冷卻裝置，包括泵(1)，吸熱器(2)，散熱器(3)，將它們的內(nèi)部連通、在它們之間形成閉路循環(huán)的流路(4)，和在流路(4)內(nèi)循環(huán)的液體制冷劑；在液體制冷劑的使用溫度范圍內(nèi)，由于溫度變化而在液體制冷劑中產(chǎn)生的氣體的體積比與流路(4)的斷面內(nèi)接的球體的體積小。因此，即使液體制冷劑被急劇加熱或者冷卻而使溶解度變化，液體制冷劑中也不產(chǎn)生氣體。因此，能夠提供一種即使長時(shí)間使用冷卻效果也好的冷卻裝置。
文檔編號G06F1/20GK1469702SQ0314874
公開日2004年1月21日 申請日期2003年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月26日
發(fā)明者今田勝巳, 小松敦 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社