專利名稱：電子機(jī)器用冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由循環(huán)的液體對發(fā)熱的半導(dǎo)體元件進(jìn)行冷卻的電子裝置及電子機(jī)器用冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有對電子設(shè)備或裝置內(nèi)的半導(dǎo)體元件進(jìn)行冷卻的裝置，除采用自然對流的裝置和由風(fēng)扇等進(jìn)行的強(qiáng)制空冷的裝置外，已知有采用熱管的裝置和采用水冷的裝置等。
具有該熱管的現(xiàn)有技術(shù)的電子設(shè)備或裝置例如由日本特開平1-84699號公報和特開平2-244748號公報公開。
使用具有該熱管的水冷裝置進(jìn)行的冷卻由于不使用送風(fēng)裝置那樣的消耗電力的部件，所以，效率良好，而且可提高由熱傳導(dǎo)進(jìn)行的冷卻，進(jìn)一步高效率化。
采用水冷的冷卻裝置的現(xiàn)有技術(shù)已由例如日本特開平5-335454號公報、特開平6-97338號公報、特開平6-125188號公報公開。
另外，具有采用水冷的冷卻裝置的小型個人計算機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)例如已由日本特開平6-266474號公報和特開平7-142886號公報所公開。
其中，特別是在日本特開平6-266474號公報中公開了這樣一種筆記本式個人計算機(jī)，該筆記本式計算機(jī)由本體側(cè)箱體和顯示裝置側(cè)箱體構(gòu)成；該本體側(cè)箱體搭載了發(fā)熱元件，在上部具有鍵盤；該顯示裝置側(cè)箱體具有顯示板，并且可回轉(zhuǎn)安裝于本體側(cè)箱體；其中，在發(fā)熱元件安裝受熱套，由連接管連接設(shè)置于顯示裝置側(cè)箱體的散熱管和泵。
另外，在日本特開平7-142886號公報和特開平6-266474號公報中，示出了由金屬制作箱體的例子。
可是，在上述筆記本式個人計算機(jī)中，一般具有散熱管顯示側(cè)箱體相對具有受熱套的本體側(cè)箱體為時?？砷_閉的構(gòu)造，在該鉸鏈部分，無論如何也必須由柔性管連接。
另外，近年的個人計算機(jī)的筆記本式、臺式、服務(wù)器都小型化，在這些電子設(shè)備的內(nèi)部需要繞轉(zhuǎn)水冷用的配管，最好為柔性管。
可是，柔性管存在管內(nèi)的水分透過管面的問題，然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，對于不透過水分的材質(zhì)未作任何考慮。
即，在使用水分透過大的柔性管的場合，保有水分量下降，產(chǎn)生不能進(jìn)行發(fā)熱元件的冷卻的問題。
另外，在本體側(cè)箱體與可回轉(zhuǎn)地移動的顯示側(cè)箱體的鉸鏈部，加上由顯示裝置箱體的反復(fù)開閉產(chǎn)生的負(fù)荷使柔性管磨損，為此，產(chǎn)生從該磨損部分產(chǎn)生水的泄漏的問題。
另外，在箱體內(nèi)，當(dāng)柔性管在曲率半徑小的狀態(tài)下繞轉(zhuǎn)而且特別是長期按其形狀進(jìn)行保持時，柔性管折曲，堵塞流路，由此導(dǎo)致的流量下降使得不能進(jìn)行發(fā)熱元件的冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電子設(shè)備或裝置，該電子設(shè)備或裝置可降低冷媒從連接管的透過量，防止連接管的磨損導(dǎo)致的冷媒泄漏，防止連接管的折曲導(dǎo)致的流量下降，由此，可長期穩(wěn)定地冷卻半導(dǎo)體元件。
本發(fā)明的一種電子機(jī)器用冷卻系統(tǒng)，具有受熱部件、散熱部件，其中該受熱部件與該發(fā)熱元件進(jìn)行熱連接、并具有液體在其中流通的流路，所述散熱部件與所述受熱部件連接，所述液體在該散熱部件及受熱部件之間循環(huán)；其特征在于所述連接管的彎曲部是有機(jī)管，在該有機(jī)管的所述彎曲部安裝保護(hù)帶。
按照本發(fā)明，電子設(shè)備或裝置具有在內(nèi)部搭載了半導(dǎo)體元件的箱體、與該半導(dǎo)體元件進(jìn)行熱連接的受熱部件、配置到上述箱體的內(nèi)面?zhèn)鹊纳針?gòu)件、在該散熱構(gòu)件與上述受熱構(gòu)件之間驅(qū)動液態(tài)媒體的液體驅(qū)動裝置、儲存上述液態(tài)媒體的槽、及連接該槽、上述散熱構(gòu)件、及受熱構(gòu)件的管；其中，由異丁橡膠形成上述管的至少一部分；由此達(dá)到上述目的。
另外，按照本發(fā)明，在上述電子設(shè)備或裝置中，由丁腈橡膠、氟橡膠、乙烯·丙烯橡膠、西多林(ヒドリン/hydrinrubber)橡膠、及聚硫橡膠中的任一種形成，由此實現(xiàn)上述目的。
另外，按照本發(fā)明，在上述電子設(shè)備或裝置中，由以下式(2)表示的上述管的冷媒透過量q在保有冷媒量Q以下，由此可實現(xiàn)上述目的。
另外，按照本發(fā)明，在上述電子設(shè)備或裝置中，在上述管的彎曲部安裝防止磨損和折曲用的保護(hù)帶，由此可實現(xiàn)上述目的。
另外，按照本發(fā)明，在上述電子設(shè)備或裝置中，在上述管的彎曲部的外周安裝防止磨損和折曲用的保護(hù)管，該保護(hù)管具有比上述連接管的外徑大的內(nèi)徑，由此可實現(xiàn)上述目的。
另外，按照本發(fā)明，在上述電子設(shè)備或裝置中，上述管對應(yīng)于彎曲部的形狀預(yù)先彎曲成形，由此可實現(xiàn)上述目的。


圖1為本發(fā)明第1實施例的使用了冷卻系統(tǒng)的筆記本式個人計算機(jī)的透視圖。
圖2為本發(fā)明第2實施例的使用了冷卻系統(tǒng)的筆記本式個人計算機(jī)的透視圖。
圖3為示出在本發(fā)明第3實施例的電子設(shè)備或裝置中通過其本體箱體與顯示裝置箱體之間的連接管的局部放大圖。
圖4為上述實施例的電子設(shè)備或裝置的構(gòu)造中的本體側(cè)箱體與顯示側(cè)箱體之間的鉸鏈部的詳細(xì)情況的透視圖。
圖5(a)和(b)為示出上述連接管使用前和長期使用后的狀態(tài)的局部放大斷面圖。
圖6為示出上述實施例的本體側(cè)箱體與顯示側(cè)箱體之間的鉸鏈部以外的管安裝保護(hù)管的構(gòu)造的圖。
圖7(a)和7(b)為示出本發(fā)明第4實施例的電子設(shè)備或裝置中通過本體側(cè)箱體與顯示側(cè)箱體之間的連接管狀態(tài)的圖。
圖8為示出在本發(fā)明第5實施例的電子設(shè)備或裝置中將保護(hù)管安裝到本體側(cè)箱體與顯示側(cè)箱體之間的鉸鏈部以外的狀態(tài)的局部放大圖。
具體實施例方式
在電子設(shè)備或裝置即所謂的個人計算機(jī)中，具有可攜帶的筆記本式和以桌上使用為中心的臺式個人計算機(jī)。
這些個人計算機(jī)對高速處理和大容量化的要求不斷提高，為了滿足該要求，半導(dǎo)體元件(以下稱CPU)的發(fā)熱溫度提高。該傾向在今后可預(yù)想將會繼續(xù)存在。
對此，現(xiàn)在的這些個人計算機(jī)的如上述那樣采用風(fēng)扇等的強(qiáng)制空冷式和熱傳導(dǎo)式為主流冷卻方式。這些冷卻方式的散熱能力有限，存在不能跟隨上述那樣的高發(fā)熱化傾向的CPU的散熱的可能性。但是，在強(qiáng)制空冷下，通過使風(fēng)扇高速回轉(zhuǎn)或使風(fēng)扇大型化也可對應(yīng)，但由于與個人計算機(jī)的低噪聲化和輕量化抵觸，所以并不現(xiàn)實。
另一方面，作為代替過去的空冷式散熱的散熱方式，具有采用使水等冷卻媒體循環(huán)以對CPU進(jìn)行冷卻方式的裝置。
該冷卻裝置為大規(guī)模的冷卻裝置，該大規(guī)模的冷卻裝置主要用于在企業(yè)或銀行等使用的大型計算機(jī)的冷卻，由泵使冷卻水強(qiáng)制地循環(huán)，由專用的制冷裝置進(jìn)行冷卻。
因此，在頻繁移動的筆記本式個人計算機(jī)或因事務(wù)所內(nèi)的配置變換等而存在移動的可能性的臺式個人計算機(jī)中，對于上述那樣的采用水的冷卻裝置，即使該冷卻裝置小型化，也終歸不能搭載。
因此，雖然如上述現(xiàn)有技術(shù)那樣討論了可搭載于小型個人計算機(jī)的采用水的各種冷卻裝置，但在該現(xiàn)有技術(shù)申請時，CPU的發(fā)熱溫度沒有近年那樣高，即使現(xiàn)在，具有采用水冷的冷卻裝置的個人計算機(jī)還未產(chǎn)品化。
在本發(fā)明中，小型泵和形成計算機(jī)本體外廓的箱體由散熱性良好的鋁合金和鎂合金等制成，由此實現(xiàn)水冷裝置的大幅度的小型化，使其可搭載到個人計算機(jī)。
可是，本發(fā)明者等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)搭載該水冷裝置時，存在新的問題。特別是筆記本式個人計算機(jī)由于在使用時頻繁地折疊顯示器，所以，存在必須使連接受熱部和散熱配管部分的鉸鏈部分的配管為柔性管的最低條件。使用該柔性管由實際設(shè)備進(jìn)行各種研究后發(fā)現(xiàn)，存在管內(nèi)的水分透過管壁面蒸發(fā)到外部使水量下降的問題。
因此，在本發(fā)明中，對極力抑制水從管的透過的材質(zhì)的柔性管進(jìn)行研究后，找到了水的透過很少的特定的材質(zhì)。
下面根據(jù)附圖1說明本發(fā)明的第1實施例。
圖1為具有本發(fā)明第1實施例的冷卻系統(tǒng)的筆記本式個人計算機(jī)的透視圖。
如圖所示，在安裝于個人計算機(jī)本體側(cè)的箱體7的半導(dǎo)體元件5連接受熱套2，該受熱套2在內(nèi)部設(shè)置冷卻液的流路。在該受熱套2連接泵1。在顯示裝置側(cè)箱體8的顯示板背面設(shè)置槽6和散熱管4。泵1、受熱套2、槽6、散熱管4由連接管3如圖那樣連接成閉環(huán)狀，在其內(nèi)部充填水等冷媒。這些連接管3為了增大泵1、受熱套2、槽6、散熱管4的布局自由度和使連接鉸鏈部A反復(fù)回轉(zhuǎn)到180度，最好為有機(jī)管。
另外，考慮到筆記本式個人計算機(jī)、臺式個人計算機(jī)的箱體內(nèi)容積時可得知，最好CPU的冷卻所需最低限的水的保有液量為10cc-500cc。
可是，構(gòu)成該連接管3的有機(jī)管由于水和防凍液等冷媒透過，所以，當(dāng)長期運行時，保有水量下降，變得不能充分冷卻半導(dǎo)體元件5。
例如，在70℃的水(冷媒)環(huán)境下使用硅酮橡膠管(外徑5mm、內(nèi)徑3mm、長度300mm)的場合，發(fā)現(xiàn)5年后水透過1550cc。另外，硅酮橡膠的水分透過度為730×10-6g/mm2/24h/(atm/mm)。即，保有水量全部透過。
因此，在本發(fā)明中，作為連接管，采用了具有以下化學(xué)式(1)所示化學(xué)構(gòu)造的異丁橡膠的管材。
在該場合，異丁橡膠的特征在于，水分等液體透過度小，對水和防凍液的耐藥品性(耐溶解性)優(yōu)良。
例如，在70℃的水(冷媒)環(huán)境下使用異丁橡膠管(外徑5mm、內(nèi)徑3mm、長度300mm)的場合，5年后發(fā)現(xiàn)水透過4.4cc。異丁橡膠的水分透過度為2.1×10-6g/mm2/24h/(atm/mm)。另外，也可使用同樣的液體透過小的丁腈橡膠、氟橡膠、乙烯·丙烯橡膠、西多林(ヒドリン/hydrinrubber)橡膠、或聚硫橡膠代替異丁橡膠。
從別的觀點考慮，為了在保修期間確保冷卻系統(tǒng)的可靠性，需要連接管的液體透過量在保有冷媒量以下即由與下述式(2)的關(guān)系顯示的連接管的冷媒透過量q在保有冷媒量Q以下。
q＝2π·P·L·Δp·t/(ln(r2/r1)) ……(2)其中，P為使用最高溫度下的冷媒的透過度，L為連接管的總長，Δp為使用最高溫度下的管內(nèi)外的壓力差(蒸氣壓差)，t為使用最長時間，r1為管的內(nèi)徑，r2為管的外徑。在上述液體透過量低于保有冷媒量的條件不能滿足的場合，需要在保修期間補(bǔ)充冷媒。
異丁橡膠已知一般適用于機(jī)動車的散熱器連接用配管和輪胎內(nèi)胎等，耐熱性、耐透過性優(yōu)良。
圖2為示出本發(fā)明第2實施例的筆記本式個人計算機(jī)的透視圖。
在圖2中，連接泵1、受熱套2、槽6、散熱管4的連接管3由有機(jī)管31和金屬配管32構(gòu)成。作為金屬配管32，可列舉出不銹鋼、銅等。
通過設(shè)置該金屬配管32，可在保持泵1、受熱套2的布局的自由度的同時將有機(jī)管31的長度縮短與液體透過量為零的金屬配管32相應(yīng)的量，結(jié)果可降低液體從連接管3的透過量。
另外，如金屬配管32預(yù)先對應(yīng)于泵1、受熱套2的位置彎曲，則容易安裝。另外，對于金屬配管32與印刷電路板等導(dǎo)體的短路，如對金屬配管32的表面施加絕緣涂覆，則可避免。
對于本實施例的有機(jī)管，需要其液體透過量在保有冷媒量以下即由以上述式(2)表示的連接管的冷媒透過量q在保有冷媒量Q以下，為此，異丁橡膠、聚硫橡膠、氟橡膠、西多林(ヒドリン/hydrinrubber)橡膠、乙烯·丙烯橡膠較適合。
圖3為示出在本發(fā)明的第3實施例的電子設(shè)備或裝置中特別是連接該本體側(cè)箱體7與顯示裝置側(cè)箱體8之間的連接管3的局部放大圖。
如圖3所示，在連接管3的周圍安裝防止磨損用的保護(hù)帶9。該保護(hù)帶9的摩擦系數(shù)越低則磨損量越少，其效果更好。保護(hù)帶9可為螺旋狀、環(huán)狀等，只要在維持可動性的同時可保護(hù)本體側(cè)箱體7或顯示裝置側(cè)箱體8與連接管3接觸的部位，則可在任何方向安裝。另外，保護(hù)帶9可將連接管的形狀保持為彎曲的狀態(tài)，所以，可防止連接管3的折曲。連接管3如上述第1實施例那樣使用異丁橡膠等液體透過少的材質(zhì)。
圖4為示出上述實施例的電子設(shè)備或裝置的構(gòu)造中的、本體側(cè)箱體與顯示側(cè)箱體間的鉸鏈部的詳細(xì)情況的透視圖。
如圖4所示，裝置的顯示裝置側(cè)箱體8在每次使用時最大開閉180°，所以，連接管3與本體側(cè)箱體7或顯示裝置側(cè)箱體8接觸而磨損。
圖5(a)和(b)為示出上述連接管的使用前和長期使用后的狀態(tài)的局部放大斷面圖。
如圖5(a)所示，在連接管3的初期狀態(tài)下形成美觀的曲率，但在曲率半徑小的狀態(tài)下長期使用的場合，如圖5(b)所示那樣，連接管3由所謂的蠕變現(xiàn)象而折曲，堵塞流路，為此，流量下降使得不能充分冷卻半導(dǎo)體元件5。
圖6為示出在上述實施例的本體側(cè)箱體與顯示側(cè)箱體之間的鉸鏈部以外的管安裝保護(hù)管的構(gòu)造的圖。
如圖6所示，在連接泵1、受熱套2、散熱管、槽6的管中特別是彎曲地安裝連接管3的場合，通過安裝保護(hù)帶9，可將連接管的形狀保持為彎曲的狀態(tài)。為此，可防止連接管折曲，由此可長期確保半導(dǎo)體元件5的冷卻。
如圖6所示，保護(hù)管由2個部分構(gòu)成，為此，即使本體側(cè)箱體7與顯示裝置側(cè)箱體8之間的鉸鏈部回轉(zhuǎn)180度，保護(hù)管也不接受扭轉(zhuǎn)變形，僅連接管接受扭轉(zhuǎn)變形。
圖7(a)和7(b)為示出在本發(fā)明的第4實施例的電子設(shè)備或裝置中通過本體側(cè)箱體與顯示側(cè)箱體之間的連接管3的狀態(tài)的圖。
圖7(a)示出關(guān)閉顯示側(cè)箱體時的連接管的狀態(tài)，連接管3如上述實施例那樣使用異丁橡膠等液體透過少的材質(zhì)。為了防止連接管3的磨損和折曲，在連接管3的外周安裝具有比連接管的外徑大的內(nèi)徑的保護(hù)管10。這樣，與上述保護(hù)帶9一樣，可獲得防止磨損和折曲的效果，還具有可省去安裝帶的麻煩的優(yōu)點。另外，如以預(yù)先沿連接管彎曲的狀態(tài)成形保護(hù)管10，則可獲得不在連接管3施加由保護(hù)管10的彈性恢復(fù)導(dǎo)致的多余的負(fù)荷的優(yōu)點。該保護(hù)管10由于其內(nèi)面與連接管3接觸，其外面與本體側(cè)箱體7或顯示裝置側(cè)箱體8接觸，所以，最好由低摩擦系數(shù)的材料例如氟樹脂的管形成。
圖7(b)示出將顯示側(cè)箱體打開180度時的連接管的狀態(tài)，其效果與上述圖7(a)所述相同。
圖8為示出在本發(fā)明的第5實施例的電子設(shè)備或裝置中將保護(hù)管安裝到本體側(cè)箱體與顯示側(cè)箱體之間的鉸鏈部以外的管狀態(tài)的局部放大圖。
如圖8所示，在連接泵1、受熱套2、散熱管、槽6的管中特別是彎曲地安裝連接管3的場合，通過安裝保護(hù)管10，可將連接管的形狀保持為彎曲的狀態(tài)。為此，可防止連接管折曲，由此可長期確保半導(dǎo)體元件5的冷卻。
按照本發(fā)明的第5實施例，連接管3根據(jù)泵1、受熱套2、散熱管4、槽6的布局對應(yīng)于其彎曲部預(yù)先成形。為此，連接管不接受彎曲負(fù)荷，不會折曲。也可將該預(yù)先成形的連接管適用于通過本體箱體與顯示裝置箱體之間的連接管3。
如上述詳細(xì)說明的那樣，按照本發(fā)明，由于可降低從連接管的冷媒透過量，防止連接管的磨損導(dǎo)致的漏水，防止連接管的折曲導(dǎo)致的流量下降，所以，可提供長期穩(wěn)定地冷卻半導(dǎo)體元件的電子設(shè)備或裝置。
權(quán)利要求
1.一種電子機(jī)器用冷卻系統(tǒng)，具有受熱部件、散熱部件，其中該受熱部件與該發(fā)熱元件進(jìn)行熱連接、并具有液體在其中流通的流路，所述散熱部件與所述受熱部件連接，所述液體在該散熱部件及受熱部件之間循環(huán)；其特征在于所述連接管的彎曲部是有機(jī)管，在該有機(jī)管的所述彎曲部安裝保護(hù)帶。
全文摘要
一種具有冷卻高發(fā)熱的半導(dǎo)體元件的系統(tǒng)的小型和薄型化的電子設(shè)備或裝置，由在內(nèi)部搭載了半導(dǎo)體元件的箱體、與該半導(dǎo)體元件進(jìn)行熱連接的受熱部件、配置到上述箱體的內(nèi)面?zhèn)鹊纳針?gòu)件、在該散熱構(gòu)件與上述受熱構(gòu)件之間驅(qū)動液態(tài)媒體的液體驅(qū)動裝置、儲存上述液態(tài)媒體的槽、及連接該槽、上述散熱構(gòu)件、及受熱構(gòu)件的管構(gòu)成冷卻系統(tǒng)；由異丁橡膠、丁腈橡膠、氟橡膠、乙烯·丙烯橡膠、西多林(ヒドリン/hydrinrubber)橡膠、及聚硫橡膠中的任一種形成上述管；另外，上述管的冷媒透過量q在保有冷媒量Q以下。另外，在上述管的折曲部安裝防止磨損和折曲用的保護(hù)帶或保護(hù)管，或上述管對應(yīng)于彎曲部的形狀預(yù)先彎曲成型。
文檔編號H05K7/20GK1534437SQ200410035359
公開日2004年10月6日 申請日期2002年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月4日
發(fā)明者南谷林太郎, 長繩尚, 北野誠, 吉富雄二, 近藤義廣, 大橋繁男, 加藤宗, 中西正人, 中川毅, 二, 人, 廣, 男 申請人:株式會社日立制作所