專利名稱：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)：
用于計算機(jī)等電子裝置的半導(dǎo)體元件，在工作時會發(fā)熱。
特別是近年來的半導(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。一般說來，由于當(dāng)半導(dǎo)體元件超過某種規(guī)定溫度時，作為半導(dǎo)體元件的功能會顯著地?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，例如日本特開平5-335454號公報、日本特開平6-97338號公報、日本特開平6-125188號公報、日本特開平10-213370號公報等都提出過。
但是這些原有的技術(shù)，其用途只限于大型計算機(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)體元件沒有在大型計算機(jī)以外的裝置中用過也是其理由之一。
在小型的電子設(shè)備上使用液冷的技術(shù)，在日本特開平6-266474號公報中記述過。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的位置上的散熱器，用在其中流動的液體進(jìn)行冷卻。
專利文獻(xiàn)1日本特開平5-335454號公報專利文獻(xiàn)2日本特開平6-97338號公報專利文獻(xiàn)3日本特開平6-125188號公報專利文獻(xiàn)4日本特開平10-213370號公報專利文獻(xiàn)5日本特開平6-266474號公報專利文獻(xiàn)6日本特開2003-185321號公報可是，如前述那樣，在個人計算機(jī)、家用服務(wù)器、服務(wù)器、投影機(jī)、介質(zhì)存儲器等電子設(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，在上述日本特開平6-266474號公報中記述的技術(shù)引人注目，它是把個人計算機(jī)的殼體用熱傳導(dǎo)性良好的金屬材料做成，通過將其用作散熱板，可以把液冷系統(tǒng)收納在計算機(jī)的殼體內(nèi)。
可是，把液冷系統(tǒng)搭載在計算機(jī)內(nèi)，又產(chǎn)生了新的問題。
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(合成樹脂制的零件)上溶出少量腐蝕性離子時，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)生漏水的場合，由于成為使電子設(shè)備功能停止的重大問題，所以對與冷卻液接觸的零件實施防腐蝕對策是不可缺少的。
作為液體的防止腐蝕對策的例子，例如有日本特開2003-185321號公報。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供可以長期(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自電子零件的熱的受熱套、供給經(jīng)過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、用于對來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)的筆記本型個人計算機(jī)的立體圖。
圖2是使用本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的筆記本型個人計算機(jī)的示意圖。
圖3是表示離子交換袋的離子吸附量隨時間的變化的圖。
圖4是表示本發(fā)明的離子交換袋的一個實施例的圖。
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)明的一個實施例的離子交換袋的圖。
圖7是備有本發(fā)明的另一個實施例的離子交換袋的圖。
圖8是備有本發(fā)明的一個實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)明的另一個實施例的離子交換架的圖。
圖11是備有本發(fā)明的另一個實施例的離子交換架的圖。
圖12是使用備有本發(fā)明的一個實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)明的一個實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)明的一個實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)明的一個實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)明的一個實施例的離子交換袋或者離子交換架的容器構(gòu)造圖。
具體實施例方式
下面用

本發(fā)明的實施例。
圖1為使用本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的筆記本型個人計算機(jī)的立體圖。
本實施例用最常用的筆記本型個人計算機(jī)進(jìn)行說明，但本發(fā)明不局限于筆記本型個人計算機(jī)，也可以用于從臺式機(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所示的筆記本型個人計算機(jī)的液冷系統(tǒng)的在圖2中，離子交換袋9是由離子交換樹脂和把該離子交換樹脂包含在內(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)充填離子交換樹脂，通過使冷卻液透過離子交換樹脂進(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間變化的曲線圖。
在圖3中，試驗的1cc液冷系統(tǒng)中的離子交換袋，用100小時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的一個實施例的圖。
在圖4中，離子交換袋9由混合了吸附陽離子的陽離子交換樹脂和吸附陰離子的陰離子交換樹脂的離子交換樹脂11和把該離子交換樹脂包含在內(nèi)并形成棒狀的透水性袋12構(gòu)成。
換句話說，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周圍進(jìn)行粘接或熱熔接(在圖4中包圍離子交換樹脂11的周圍的空白部分)。
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離子交換袋9，所以對冷卻液中的離子的捕獲是有效的。
但是，如果只是簡單地把離子交換袋9投入容器內(nèi)，離子交換袋9會在容器內(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離子的場合，可以只用陽離子交換樹脂構(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合，可以只用陰離子交換樹脂構(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脂。透水性袋由熱熔接等進(jìn)行密封。透水性袋由實施了透水性處理的網(wǎng)格或者無紡布構(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透水性袋后可以被袋內(nèi)的離子交換樹脂捕獲。充填在透水性袋里的離子交換樹脂的量，要考慮液體凍結(jié)時的膨脹。另外，透水性袋的網(wǎng)格或者無紡布的細(xì)孔尺寸，做成破碎的離子交換樹脂不能通過。因為該破碎的離子交換樹脂，例如在到達(dá)泵的可動部分的場合，會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)定位置時的情況的圖。
在圖5中，在離子交換袋9的周圍設(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，無論冷卻系統(tǒng)用怎樣的姿勢使用，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透水性袋，可以被袋內(nèi)的離子交換樹脂捕獲。
圖6是表示離子交換袋的另一個實施例的圖。
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透水性袋，可以被袋內(nèi)的離子交換樹脂捕獲。
圖7是表示離子交換袋的另一個實施例的圖。
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的場合，冷卻系統(tǒng)無論以怎樣的姿勢使用，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透水性袋，可以被袋內(nèi)的離子交換樹脂捕獲，在容器是金屬制的場合，如果把上述的錘15為永久磁鐵，可以簡單地進(jìn)行安裝。

圖8是表示離子交換架16的一個實施例的圖。
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。
再有，法蘭盤具有用填密件、O型圈等進(jìn)行密封的功能。離子交換架16在離子交換樹脂老化且對腐蝕性離子的捕獲功能降低的場合，具有可以容易地更換離子交換袋的優(yōu)點。另外，由于兼有冷卻液的給水孔，所以具有冷卻液降低時可以容易地給水的優(yōu)點。
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，無論冷卻系統(tǒng)以怎樣的姿勢被使用，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水性袋，可以被袋內(nèi)的離子交換樹脂捕獲。
圖10是表示離子交換架16的另一個實施例的圖。
在圖10中，裝上防浮用錘15的透水性袋12，用固定用孔14固定在法蘭盤等固定零件18上。離子交換袋9是柔軟的，冷卻系統(tǒng)無論用怎樣的姿勢使用，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水性袋，可以被袋內(nèi)的離子交換樹脂捕獲。
圖11是表示離子交換架16的另一個實施例的圖。
在圖11中，由于使用多個細(xì)的離子交換袋9，離子交換樹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，在需要早期捕獲冷卻液中腐蝕性離子的場合，使用多個離子交換袋或蛇腹式的離子交換袋來增加離子交換樹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中幾乎沒有壓力損失。離子交換架16在離子交換樹脂老化、腐蝕性離子的捕獲能力降低的場合，可以容易地更換離子交換袋9。
圖13是說明把離子交換架16和具有連接配管的連接口的容器19做成一體的實施例的圖。
在圖13中，在不需要更換離子交換袋9的場合，也可以像本實施例那樣，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，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的周圍設(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，從開口的隔板的滴下孔13a慢慢滴下。通過滴下的冷卻液的流動，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)的離子交換樹脂高效地捕獲。在循環(huán)流量大的場合，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、離子交換架的實施例，以筆記本型個人計算機(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自電子零件的熱的受熱套、供給經(jīng)過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、用于對來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自電子零件的熱的受熱套、使經(jīng)過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)置由離子交換樹脂和封入了離子交換樹脂的袋子構(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G06F1/20GK1591851SQ200410007770
公開日2005年3月9日 申請日期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, 長繩尚, 鈴木敦 申請人:株式會社日立制作所