專(zhuān)利名稱(chēng)：液冷系統(tǒng)和使用該液冷系統(tǒng)的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用液冷系統(tǒng)冷卻半導(dǎo)體元件的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
用于計(jì)算機(jī)等電子裝置的半導(dǎo)體元件，在工作時(shí)會(huì)發(fā)熱。
特別是近年來(lái)的半導(dǎo)體元件，由于高速處理、高容量的要求，發(fā)熱量益發(fā)增大。一般說(shuō)來(lái)，由于當(dāng)半導(dǎo)體元件超過(guò)某種規(guī)定溫度時(shí)，作為半導(dǎo)體元件的功能會(huì)顯著地?fù)p壞，所以必須積極地冷卻發(fā)熱量大的半導(dǎo)體元件。
作為冷卻電子裝置的半導(dǎo)體元件的方法，熱傳導(dǎo)的方法、空冷的方法、使用熱導(dǎo)管的方法、液冷的方法已被公知。
其中，對(duì)于發(fā)熱量大的半導(dǎo)體元件，由液冷進(jìn)行冷卻效果是最好的。
作為液冷的具體方法，例如日本特開(kāi)平5-335454號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)平6-97338號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)平6-125188號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)平10-213370號(hào)公報(bào)等都提出過(guò)。
但是這些原有的技術(shù)，其用途只限于大型計(jì)算機(jī)。
這是由于液冷系統(tǒng)需要泵、配管、散熱器等多種液冷專(zhuān)用的零件，所以液冷裝置成為大型的裝置，也是由于與其他冷卻方法相比，難以確保把液體用于冷卻時(shí)的可靠性。
另外，需要液冷那樣的發(fā)熱量大的半導(dǎo)體元件沒(méi)有在大型計(jì)算機(jī)以外的裝置中用過(guò)也是其理由之一。
在小型的電子設(shè)備上使用液冷的技術(shù)，在日本特開(kāi)平6-266474號(hào)公報(bào)中記述過(guò)。在該公知例中，用撓性管連結(jié)安裝在半導(dǎo)體元件上的受熱套和與其離開(kāi)的位置上的散熱器，用在其中流動(dòng)的液體進(jìn)行冷卻。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)平5-335454號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)平6-97338號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3日本特開(kāi)平6-125188號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4日本特開(kāi)平10-213370號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)5日本特開(kāi)平6-266474號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)6日本特開(kāi)2003-185321號(hào)公報(bào)可是，如前述那樣，在個(gè)人計(jì)算機(jī)、家用服務(wù)器、服務(wù)器、投影機(jī)、介質(zhì)存儲(chǔ)器等電子設(shè)備上使用的半導(dǎo)體元件等發(fā)熱零件的發(fā)熱量逐年增大，熱傳導(dǎo)的自然空冷、風(fēng)扇的強(qiáng)制空冷和熱導(dǎo)管的冷卻，已經(jīng)逐漸不能滿足要求。
因此，在上述日本特開(kāi)平6-266474號(hào)公報(bào)中記述的技術(shù)引人注目，它是把個(gè)人計(jì)算機(jī)的殼體用熱傳導(dǎo)性良好的金屬材料做成，通過(guò)將其用作散熱板，可以把液冷系統(tǒng)收納在計(jì)算機(jī)的殼體內(nèi)。
可是，把液冷系統(tǒng)搭載在計(jì)算機(jī)內(nèi)，又產(chǎn)生了新的問(wèn)題。
這就是，由于液冷系統(tǒng)內(nèi)的保有液量少，使用溫度比較高等，當(dāng)從與液體接觸的零件，特別是有機(jī)材料零件(合成樹(shù)脂制的零件)上溶出少量腐蝕性離子時(shí)，腐蝕性離子使冷卻液的液質(zhì)惡化，促進(jìn)了受熱套和散熱器等由金屬材料構(gòu)成的零件的腐蝕。
在因腐蝕而產(chǎn)生漏水的場(chǎng)合，由于成為使電子設(shè)備功能停止的重大問(wèn)題，所以對(duì)與冷卻液接觸的零件實(shí)施防腐蝕對(duì)策是不可缺少的。
作為液體的防止腐蝕對(duì)策的例子，例如有日本特開(kāi)2003-185321號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供可以長(zhǎng)期(例如5～10年)確保耐腐蝕性的液冷系統(tǒng)或者使用該系統(tǒng)的電子設(shè)備。
為了達(dá)到上述目的，在具有供給冷卻液的泵、供給前述冷卻液并接受來(lái)自電子零件的熱的受熱套、供給經(jīng)過(guò)該受熱套的前述冷卻液并進(jìn)行放熱的散熱器、使經(jīng)散熱器的前述冷卻液循環(huán)到前述泵的流路的液冷系統(tǒng)中，在前述路徑的局部上設(shè)置備有封入了離子交換樹(shù)脂的袋子的離子交換袋。
另外，為了達(dá)到上述目的，把備有封入了前述離子交換樹(shù)脂的袋子的離子交換袋保持在容器內(nèi)，把可替另外，為了達(dá)到上述目的，換前述離子交換袋的離子交換架設(shè)置在前述容器內(nèi)。
另外，為了達(dá)到上述目的，把前述離子交換袋或前述離子交換架設(shè)置在前述散熱器的中部或下游，并且位于受熱套的上游的液冷系統(tǒng)的構(gòu)成零件上。
另外，為了達(dá)到上述目的，在備有搭載在基板上的發(fā)熱元件、與該發(fā)熱元件熱接觸的受熱套、用于對(duì)來(lái)自該受熱套的加熱液體進(jìn)行散熱的散熱套、使液體在這些套中循環(huán)的泵、連接該泵和兩套的配管的電子設(shè)備中，在前述配管的中途設(shè)置備有封入了離子交換樹(shù)脂的袋子的離子交換袋。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供超小型和薄型化的適用于具有高發(fā)熱量的半導(dǎo)體元件等發(fā)熱體的電子設(shè)備的、確保長(zhǎng)期(5～10年)耐腐蝕性的液冷系統(tǒng)或者使用該系統(tǒng)的電子設(shè)備。


圖1是使用本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)的立體圖。
圖2是使用本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)的示意圖。
圖3是表示離子交換袋的離子吸附量隨時(shí)間的變化的圖。
圖4是表示本發(fā)明的離子交換袋的一個(gè)實(shí)施例的圖。
圖5是使用本發(fā)明的離子交換袋的容器的構(gòu)造圖。
圖6是備有本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的離子交換袋的圖。
圖7是備有本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的離子交換袋的圖。
圖8是備有本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的離子交換袋的圖。
圖9是使用圖8所示的離子交換袋的容器的構(gòu)造圖。
圖10是備有本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的離子交換架的圖。
圖11是備有本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的離子交換架的圖。
圖12是使用備有本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的離子交換架的配管構(gòu)造圖。
圖13是使用備有本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的離子交換袋的配管構(gòu)造圖。
圖14是使用備有本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的離子交換袋的配管構(gòu)造圖。
圖15是使用備有本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的離子交換袋或者離子交換架的容器構(gòu)造圖。
圖16是使用備有本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的離子交換袋或者離子交換架的容器構(gòu)造圖。
具體實(shí)施例方式
下面用

本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1為使用本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)的立體圖。
本實(shí)施例用最常用的筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明不局限于筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)，也可以用于從臺(tái)式機(jī)至服務(wù)器的電子設(shè)備。
在圖1中，在安裝于本體殼體7上的半導(dǎo)體元件6上，連接內(nèi)部設(shè)置冷卻液的流路的受熱套2。在本體殼體7上還設(shè)有泵1。在顯示裝置殼體8的顯示面板的背面上設(shè)置散熱管4和容器5。泵1、受熱套2、散熱管4、容器5用連接管3如圖示那樣連接成閉環(huán)狀，在它們的內(nèi)部充填冷卻液10(圖2中記載)。在容器5內(nèi)設(shè)置離子交換袋9。本體殼體7和顯示裝置殼體8之間用作為配管的撓性管3′連接。
圖2是示意地表示圖1所示的筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)的液冷系統(tǒng)的在圖2中，離子交換袋9是由離子交換樹(shù)脂和把該離子交換樹(shù)脂包含在內(nèi)并形成為棒狀的透水性袋構(gòu)成。為了把離子交換樹(shù)脂的熱劣化抑制在最小限度內(nèi)，離子交換袋最好設(shè)置在液溫低的散熱器的中部或下游，并且位于受熱套的上游、設(shè)置在散熱系統(tǒng)的構(gòu)成零件上。
原有的離子交換器，在筒狀的容器內(nèi)充填離子交換樹(shù)脂，通過(guò)使冷卻液透過(guò)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行高效率的離子交換，從而改善冷卻液的液質(zhì)。該構(gòu)造例如被大型計(jì)算機(jī)的液冷系統(tǒng)采用。在小型的液冷系統(tǒng)中，由于采用小型泵，所以使用壓力損失大的通水型離子交換器是困難的。
在本發(fā)明中，采用浸出型離子交換袋9，由擴(kuò)散捕獲冷卻液中的離子。腐蝕性離子從在泵1、容器5、撓性管3′上使用的有機(jī)材料中溶出。
圖3是表示小型液冷系統(tǒng)中的離子交換袋的離子吸附量隨時(shí)間變化的曲線圖。
在圖3中，試驗(yàn)的1cc液冷系統(tǒng)中的離子交換袋，用100小時(shí)可以全部吸附冷卻液50cc中的氯離子300ppm。在該液冷系統(tǒng)中，用5年時(shí)間溶出的氯離子是300ppm或以下。
由此，由離子交換袋的擴(kuò)散產(chǎn)生的吸附速度，相對(duì)于離子溶出速度足夠快。因此，浸出型離子交換袋成為抑制小型液冷系統(tǒng)的腐蝕的有效手段。
圖4是表示離子交換袋9的一個(gè)實(shí)施例的圖。
在圖4中，離子交換袋9由混合了吸附陽(yáng)離子的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和吸附陰離子的陰離子交換樹(shù)脂的離子交換樹(shù)脂11和把該離子交換樹(shù)脂包含在內(nèi)并形成棒狀的透水性袋12構(gòu)成。
換句話說(shuō)，例如，像綠茶和紅茶的袋裝茶葉那樣，用透水性的布或者紙包裝茶葉并對(duì)周?chē)M(jìn)行粘接或熱熔接(在圖4中包圍離子交換樹(shù)脂11的周?chē)目瞻撞糠?。
如果把該離子交換袋9投入例如容器內(nèi)，由于循環(huán)冷卻液的大部分通過(guò)離子交換袋9，所以對(duì)冷卻液中的離子的捕獲是有效的。
但是，如果只是簡(jiǎn)單地把離子交換袋9投入容器內(nèi)，離子交換袋9會(huì)在容器內(nèi)浮游，所以希望預(yù)先將其固定在容器內(nèi)的規(guī)定部分上。
再有，在溶出的離子只是金屬離子等陽(yáng)離子的場(chǎng)合，可以只用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂構(gòu)成離子交換袋。而在溶出的離子只有鹵族元素離子等陰離子的場(chǎng)合，可以只用陰離子交換樹(shù)脂構(gòu)成離子交換袋。
在液量為1升以下的小型液冷系統(tǒng)中，離子交換袋最好具有10cc或以下的離子交換樹(shù)脂。透水性袋由熱熔接等進(jìn)行密封。透水性袋由實(shí)施了透水性處理的網(wǎng)格或者無(wú)紡布構(gòu)成，由于冷卻液快速地侵入袋內(nèi)部，所以在袋內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生氣層也不上浮地進(jìn)行沉降。
由此，冷卻液中的腐蝕性離子與冷卻液一起透過(guò)透水性袋后可以被袋內(nèi)的離子交換樹(shù)脂捕獲。充填在透水性袋里的離子交換樹(shù)脂的量，要考慮液體凍結(jié)時(shí)的膨脹。另外，透水性袋的網(wǎng)格或者無(wú)紡布的細(xì)孔尺寸，做成破碎的離子交換樹(shù)脂不能通過(guò)。因?yàn)樵撈扑榈碾x子交換樹(shù)脂，例如在到達(dá)泵的可動(dòng)部分的場(chǎng)合，會(huì)成為泵的故障的原因。
圖5是表示把離子交換袋設(shè)定在容器內(nèi)的規(guī)定位置時(shí)的情況的圖。
在圖5中，在離子交換袋9的周?chē)O(shè)置隔板13。
由此，在離子交換袋9內(nèi)即使產(chǎn)生氣層也不會(huì)上浮，可以捕獲冷卻液中的腐蝕性離子。另外，由于把隔板13設(shè)置在容器5的中央部，無(wú)論冷卻系統(tǒng)用怎樣的姿勢(shì)使用，離子交換袋9都可以保持在冷卻液中，為此，冷卻液中的腐蝕性離子可與冷卻液一起透過(guò)透水性袋，可以被袋內(nèi)的離子交換樹(shù)脂捕獲。
圖6是表示離子交換袋的另一個(gè)實(shí)施例的圖。
在圖6中，具有固定用孔14的透水性袋12，即使透水性低在袋內(nèi)產(chǎn)生氣層也不會(huì)上浮，可以保持在液體中。為此，冷卻液中的腐蝕性離子與冷卻液一起透過(guò)透水性袋，可以被袋內(nèi)的離子交換樹(shù)脂捕獲。
圖7是表示離子交換袋的另一個(gè)實(shí)施例的圖。
在圖7中，具有防浮用錘15的透水性袋12即使透水性低在袋內(nèi)產(chǎn)生氣層也不能上浮，可以保持在液體中。在使用防浮用錘15的場(chǎng)合，冷卻系統(tǒng)無(wú)論以怎樣的姿勢(shì)使用，離子交換袋都可以保持在冷卻液中。為此，冷卻液中的腐蝕性離子與冷卻液一起透過(guò)透水性袋，可以被袋內(nèi)的離子交換樹(shù)脂捕獲，在容器是金屬制的場(chǎng)合，如果把上述的錘15為永久磁鐵，可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行安裝。

圖8是表示離子交換架16的一個(gè)實(shí)施例的圖。
在圖8中，離子交換架16具有離子交換袋9、保持該離子交換袋9的零件17和固定在冷卻零件(例如容器)上的零件18。保持離子交換袋9的零件17例如是金屬性的網(wǎng)，固定在冷卻零件上的零件18，例如是法蘭盤(pán)。
再有，法蘭盤(pán)具有用填密件、O型圈等進(jìn)行密封的功能。離子交換架16在離子交換樹(shù)脂老化且對(duì)腐蝕性離子的捕獲功能降低的場(chǎng)合，具有可以容易地更換離子交換袋的優(yōu)點(diǎn)。另外，由于兼有冷卻液的給水孔，所以具有冷卻液降低時(shí)可以容易地給水的優(yōu)點(diǎn)。
圖9是表示在容器5中安裝離子交換架16的例子的圖。
在圖9中，如果把離子交換架16設(shè)置在容器中央附近，無(wú)論冷卻系統(tǒng)以怎樣的姿勢(shì)被使用，離子交換袋都可以保持在冷卻液中。為此，冷卻液中的腐蝕性離子可與冷卻液一起透過(guò)水性袋，可以被袋內(nèi)的離子交換樹(shù)脂捕獲。
圖10是表示離子交換架16的另一個(gè)實(shí)施例的圖。
在圖10中，裝上防浮用錘15的透水性袋12，用固定用孔14固定在法蘭盤(pán)等固定零件18上。離子交換袋9是柔軟的，冷卻系統(tǒng)無(wú)論用怎樣的姿勢(shì)使用，離子交換袋都可以保持在冷卻液中。為此，冷卻液中的腐蝕性離子可與冷卻液一起透過(guò)水性袋，可以被袋內(nèi)的離子交換樹(shù)脂捕獲。
圖11是表示離子交換架16的另一個(gè)實(shí)施例的圖。
在圖11中，由于使用多個(gè)細(xì)的離子交換袋9，離子交換樹(shù)脂和冷卻液的接液面積增加，所以可以早期捕獲腐蝕性離子。這樣一來(lái)，在需要早期捕獲冷卻液中腐蝕性離子的場(chǎng)合，使用多個(gè)離子交換袋或蛇腹式的離子交換袋來(lái)增加離子交換樹(shù)脂和冷卻液的接液面積的構(gòu)造是有效的。

圖12是表示把離子交換架16插入具有連接口的容器中的實(shí)施例的圖。
在圖12中，離子交換架16安裝在具有連接配管3的連接口的容器19上。離子交換架16不妨礙冷卻液的流路，在離子交換架16中幾乎沒(méi)有壓力損失。離子交換架16在離子交換樹(shù)脂老化、腐蝕性離子的捕獲能力降低的場(chǎng)合，可以容易地更換離子交換袋9。
圖13是說(shuō)明把離子交換架16和具有連接配管的連接口的容器19做成一體的實(shí)施例的圖。
在圖13中，在不需要更換離子交換袋9的場(chǎng)合，也可以像本實(shí)施例那樣，把離子交換架16和具有連接配管的連接口的容器19做成一體。當(dāng)這些離子交換架16設(shè)置在需要抑制腐蝕的構(gòu)件，例如受熱套的上游側(cè)時(shí)，由于可以容易地捕獲離子，所以效果大。
圖14是使用局部具有細(xì)孔的配管20和罩子21構(gòu)成容器19的例子。該容器可以容易地用拉深加工制造，可以實(shí)現(xiàn)低成本化。
圖15是表示設(shè)置在容器內(nèi)的離子交換袋9或者離子交換架16的圖。
在圖15中，在離子交換袋9的周?chē)O(shè)置隔板13。冷卻液從輸出口5b流入容器內(nèi)，存留在隔板內(nèi)。存留在隔板內(nèi)的冷卻液，從開(kāi)口的隔板的滴下孔13a慢慢滴下。通過(guò)滴下的冷卻液的流動(dòng)，冷卻液中的腐蝕性離子被離子交換袋9或者離子交換架16內(nèi)的離子交換樹(shù)脂高效地捕獲。在循環(huán)流量大的場(chǎng)合，流入容器5內(nèi)的冷卻液從隔板的溢流孔13b溢流。
圖16是串聯(lián)地配置隔板的滴下孔13a和離子交換袋9或者離子交換架16的例子。
在圖16中，由此，利用存留在隔板13內(nèi)的冷卻液的升力(楊抵)，可以使冷卻液透過(guò)離子交換袋9或者離子交換架16內(nèi)?？梢愿佑行У夭东@冷卻水中的腐蝕性離子。這就是所謂的滴水(ドリップ)方式，冷卻液的升力(楊抵)有較高的效果。
以上的離子交換袋、離子交換架的實(shí)施例，以筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)為例進(jìn)行了記述，但本發(fā)明也可以用于在其他的投影機(jī)、介質(zhì)存儲(chǔ)器、服務(wù)器等電子設(shè)備中使用的液冷系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種液冷系統(tǒng)，具有供給冷卻液的泵、供給前述冷卻液并接受來(lái)自電子零件的熱的受熱套、供給經(jīng)過(guò)該受熱套的前述冷卻液并進(jìn)行散熱的散熱器、使經(jīng)所述散熱器的前述冷卻液循環(huán)到前述泵的流路，其特征在于，在前述路徑的局部上設(shè)置備有封入了離子交換樹(shù)脂的袋子的離子交換袋。
2.如權(quán)利要求1所述的液冷系統(tǒng)，其特征在于，把備有封入了前述離子交換樹(shù)脂的袋子的離子交換袋保持在容器內(nèi)，把可替換前述離子交換袋的離子交換架設(shè)置在前述容器內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的液冷系統(tǒng)，其特征在于，把前述離子交換袋或前述離子交換架設(shè)置在前述散熱器的中部或下游，并且位于受熱套的上游的液冷系統(tǒng)的構(gòu)成零件上。
4.一種電子設(shè)備，備有搭載在基板上的發(fā)熱元件、與該發(fā)熱元件熱連接的受熱套、用于對(duì)來(lái)自該受熱套的加熱液體進(jìn)行散熱的散熱套、使液體在這些套中循環(huán)的泵、連接該泵和兩套的配管，其特征在于，在前述配管的中途設(shè)置備有封入了離子交換樹(shù)脂的袋子的離子交換袋。
全文摘要
提供超小型和薄型化的適用于高發(fā)熱量的半導(dǎo)體元件等發(fā)熱零件的、確保長(zhǎng)期耐腐蝕性的液冷系統(tǒng)或者使用該系統(tǒng)的電子設(shè)備。在具有供給冷卻液的泵、接受前述冷卻液供給的來(lái)自電子零件的熱的受熱套、使經(jīng)過(guò)該受熱套的前述冷卻液供給的熱進(jìn)行放熱的散熱器、經(jīng)散熱器的前述冷卻液循環(huán)到前述泵的流路的液冷系統(tǒng)中，在液冷系統(tǒng)的構(gòu)成零件上設(shè)置由離子交換樹(shù)脂和封入了離子交換樹(shù)脂的袋子構(gòu)成的離子交換袋，或者把離子交換袋做成可替換的。
文檔編號(hào)G06F1/20GK1591851SQ200410007770
公開(kāi)日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月25日
發(fā)明者南谷林太郎, 松下伸二, 大橋繁男, 近藤義廣, 長(zhǎng)繩尚, 鈴木敦 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所