专利名称：冷却装置、其制造方法及携带设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用了液体制冷剂的冷却装置及其制造方法，并且，本发明还涉及一种备有该冷却装置的携带设备。
背景技术：
作为以往的使用了制冷剂的冷却装置，日本专利特开2001-24372号公报所公开的装置已为人所知。
图17为表示了嵌入了以往的冷却装置的笔记本型个人电脑(以下称为“笔记本个人电脑”)中，冷却装置的各构成要素的配置的概略透视图。
在图17中，101为笔记本个人电脑本体，102为中央处理装置(CPU)等发热体，104为吸热器，103为配置在发热体102与吸热器104之间的传热衬垫，105为泵，106为散热器，107为笔记本个人电脑的显示部，108为将吸热器104、泵105及散热器106的内部连通的流路。流路108内填充有水系或碳氧化合物系液体制冷剂。
下面说明该冷却装置的动作。
笔记本个人电脑使用时，给泵105提供电源使其动作，压力传送液体制冷剂，使液体制冷剂在用流路108连接的泵105-吸热器104-散热器106-泵105这一闭路循环中循环。因此，泵105挤出的液体制冷剂在吸热器104中吸收发热体102的热量，向散热器106移动散热，再次冷却后回到泵105。通过如此反复将笔记本个人电脑内产生的热量散发到外部。
在该冷却装置中，如果长时间使用，液体制冷剂被加热冷却产生气体(气泡)。特别是，由于在吸热器104内部气体的产生显著，产生的气体堵塞吸热器104内的流路，因此流路阻力显著增加，使泵105的流量特性恶化。其结果，存在使液体制冷剂的流速低下，冷却能力恶化这样的问题。
而且，在吸热器104的内部，在吸热器104的内壁与液体制冷剂之间形成气体层，使热传导率恶化。因此，存在吸热器104的吸热能力低下引起冷却装置的冷却能力恶化这样的问题。
再加上，产生的气体与液体制冷剂一起流入其他的装置，例如泵105内，同时存在使泵105的性能恶化，使冷却能力恶化的问题。
发明内容
因此本发明的目的就是要解决这些问题，提供一种即使长时间使用冷却效果也优良的冷却装置及其制造方法。并且，本发明还有一个目的是提供一种通过使冷却能力稳定，能够提高性能的携带设备。
为了达到上述目的，本发明采用以下结构。
本发明的第1种冷却装置，其特征在于，包括泵；吸热器；散热器；将所述泵、所述吸热器及所述散热器的内部连通、在它们之间形成闭路循环的流路；和在所述流路内循环的液体制冷剂；由于在所述液体制冷剂的使用温度范围内的温度变化而在所述液体制冷剂中产生的气体的体积，比与所述流路的断面内接的球体的体积小。
本发明的第2种冷却装置，其特征在于，包括泵；吸热器；散热器；将所述泵、所述吸热器及所述散热器的内部连通、在它们之间形成闭路循环的流路；和在所述流路内循环的液体制冷剂；在所述液体制冷剂的使用温度范围内，气体在所述液体制冷剂中的最小溶解度与所述流路的总内容积的积，与在不产生气体的状态下溶解在所述液体制冷剂中的气体量的差，比与所述流路的最小断面内接的球体的体积小。
本发明的冷却装置第1种制造方法，其特征在于，该冷却装置包括泵；吸热器；散热器；将所述泵、所述吸热器及所述散热器的内部连通、在它们之间形成闭路循环的流路；和在所述流路内循环的液体制冷剂；在所述液体制冷剂的使用温度范围内，在气体在所述液体制冷剂中的溶解度呈现为最小值的环境温度下，或者在呈现比所述最小值还低的溶解度的环境温度下，将所述液体制冷剂封入所述流路中。
本发明的冷却装置的第2种制造方法，该冷却装置包括泵；吸热器；散热器；将所述泵、所述吸热器及所述散热器的内部连通、在它们之间形成闭路循环的流路；和在所述流路内循环的液体制冷剂；其特征在于，在减压的环境中将所述液体制冷剂封入所述流路中，以便使将所述液体制冷剂封入所述流路中时的环境温度下的溶解度，比在所述液体制冷剂的使用温度范围内、在大气压下气体在所述液体制冷剂中的溶解度的最小值小。
发明效果上述这样的本发明的冷却装置，即使液体制冷剂由于被急剧加热或冷却而使溶解度变化，也不因此产生气体。因此，能够防止由于长时间使用而产生的气体堵流路从而使泵的流量特性恶化，或者由于气体附着在流路的内壁上而使热传导率恶化，或者产生的气体流入泵内而使泵的性能恶化等原因引起的冷却能力的恶化。其结果，能够提供即使长时间使用冷却效率也好的冷却装置。
图1嵌入了本发明的第1实施形态的冷却装置的笔记本个人电脑的一例的概略透视2本发明的第1实施形态的冷却装置所使用的泵的一例的剖视3A本发明的第1实施形态的冷却装置所使用的吸热器的一例的分解透视3B本发明的第1实施形态的冷却装置所使用的吸热器的、相当于图3A的3B-3B线位置的向视剖面4表示了本发明的第1实施形态的冷却装置所使用的散热器的内部流路的一例的平面剖视5空气在本发明的第1实施形态的冷却装置所使用的液体制冷剂中的溶解度对温度的溶解度曲线的概略图(右下弯曲特性)图6空气在本发明的第1实施形态的冷却装置所使用的另外的液体制冷剂中的溶解度对温度的溶解度曲线的概略图(右上弯曲特性)图7空气在本发明的第1实施形态的冷却装置所使用的更另外的液体制冷剂中的溶解度对温度的溶解度曲线的概略图(略水平特性)图8空气在本发明的第1实施形态的冷却装置所使用的更另外的液体制冷剂中的溶解度对温度的溶解度曲线的概略图(向下凸出特性)图9嵌入了用本发明的第2实施形态的冷却装置的制造方法制得的冷却装置的笔记本个人电脑的一例的概略透视10表示了本发明的第2实施形态的冷却装置的制造方法中，为了将液体制冷剂封入冷却装置内而使用的封入装置的一例的模式11表示本发明的第2实施形态的冷却装置的制造方法中，冷却装置所使用的液体制冷剂的右下弯曲的溶解度特性的一例的概略12表示本发明的第2实施形态的冷却装置的制造方法中，冷却装置所使用的液体制冷剂的向上凸出的溶解度特性的一例的概略13表示本发明的第2实施形态的冷却装置的制造方法中，冷却装置所使用的液体制冷剂的右上弯曲的溶解度特性的一例的概略14表示本发明的第2实施形态的冷却装置的制造方法中，冷却装置所使用的液体制冷剂的向下凸出的溶解度特性的一例的概略15表示了本发明的第3实施形态的冷却装置的制造方法中，为了将液体制冷剂封入冷却装置内而使用的封入装置的一例的模式16表示了本发明的第3实施形态的冷却装置的制造方法中，冷却装置所使用的液体制冷剂的溶解度特性的一例的概略17嵌入了以往的冷却装置的笔记本个人电脑的概略透视图具体实施形态如果采用本发明的第1和第2种冷却装置以及第1和第2种制造方法，即使液体制冷剂由于被急剧加热或冷却而使溶解度变化，也不会因此产生气体。因此，能够防止由于长时间使用而产生的气体堵塞流路从而使泵的流量特性恶化，或者由于气体附着在流路的内壁上而使热传导率恶化，或者由于产生的气体流入泵内而使泵的性能恶化等原因使冷却能力恶化。其结果，能够提供即使长时间使用冷却效果也好的冷却装置。
下面详细说明本发明合适的实施形态。
(第1实施形态)下面参照图面说明本发明的第1实施形态。
图1为嵌入了本发明的第1实施形态的冷却装置的笔记本个人电脑的一例的概略透视图。图2为本发明的第1实施形态的冷却装置所使用的泵的一例的剖视图。图3A为本发明的第1实施形态的冷却装置所使用的吸热器的一例的分解透视图。图3B为本发明的第1实施形态的冷却装置所使用的吸热器的、相当于图3A的3B-3B线位置的向视剖面图。图4为表示了本发明的第1实施形态的冷却装置所使用的散热器的内部流路的一例的平面剖视图。
在图1中，1为泵；2为吸热器；3为散热器；4为将泵1、吸热器2及散热器3的内部连通，形成泵1-吸热器2-散热器3-泵1这样的闭路循环的流路；5为笔记本个人电脑本体；6为CPU等发热体；6a为配置在发热体6与吸热器2之间的传热衬垫(パッド)；7为笔记本个人电脑的显示部。在形成泵1-吸热器2-散热器3-泵1这样的闭路循环的流路4内填充有液体制冷剂。液体制冷剂为与大气非接触的状态。吸热器2通过传热衬垫6a与CPU等发热体6紧贴，借此发热体6的热量有效地传递给吸热器2。发热体6的热量被吸热器2吸收，然后传递给吸热器2内的液体制冷剂。通过用泵1的力输送被加热的液体制冷剂，将热量输送给形成在显示部7的背面的散热器3，通过散热器3将热量散发到空气中。由此冷却的液体制冷剂再次被输送给吸热器2，反复进行上述动作。
在表示了泵1的大致结构的图2中，11为第1框体，12为第2框体，13为第3框体，14为叶轮，15为轴承，16为转子，17为定子，18为吸入口，19为排出口。叶轮14用轴承15能够旋转地保持在形成于第1框体11与第2框体12之间的空间20内。吸入口18沿叶轮14的旋转中心轴设置，排出口19沿叶轮14的半径方向设置，两者都与空间20连接。叶轮14的外周设置了由永久磁铁形成的转子16。由线圈形成的定子17保持在用第2框体12和第3框体13形成的空间内，与转子16相对。泵为利用离心力使液体制冷剂流动的一般的离心式泵。通过使电流在定子17的线圈中流动，使转子16产生电磁力，使转子16产生旋转驱动力。由此，安装在转子16上的叶轮14旋转。从吸入口18流入空间20内的液体制冷剂随叶轮14的旋转而旋转，受由此产生的离心力的作用而剧烈地从排出口19吐出。这样，本小型泵使液体制冷剂沿箭头10所示的方向流动。
另外，虽然这里以离心泵作为泵1的例子进行说明，但也可以是振动膜式泵或者利用压电效果的泵，不用说，取得本发明的效果与泵的方式无关。
在表示了吸热器2的图3A及图3B中，21为盖，22为吸热器框体，23a为流入口，23b为流出口，24为流路。流路24形成在吸热器框体22的一个面上，为将流入口23a与流出口23b连接起来的沟状。有底状的框体22的形成了流路24的一侧的面用盖21通过密封层(图中没有示出)密封。框体22的侧面备有作为液体制冷剂的入口和出口的流入口23a及流出口23b。流入口23a通过流路4与泵1的排出口19连接，流出口23b通过流路4与散热器3的流入口连接。液体制冷剂经过框体22内部的流路24从流入口23a压送到流出口23b。液体制冷剂通过该吸热器框体22内的流路24时，液体制冷剂吸收发热体6的热量。
在表示了散热器3的图4中，31为流路，32a、32b分别为流入口和流出口，33为框体。流路31为将由树脂或金属等形成的薄板粘合或雕刻(彫り込む)形成的、连接流入口32a与流出口32b之间的一根长管。通过液体制冷剂在该流路31内流动，液体制冷剂的热量传给框体33，并且，通过框体33向大气中散热，实现散热效果。图中箭头表示液体制冷剂的流动方向。
下面说明液体制冷剂内产生气体(气泡)的原理。一般地，气体在液体中的溶解度(饱和溶解度)随液体的温度而变化。这里以使用溶解度随温度上升而下降的液体作为液体制冷剂时为例说明。
流入吸热器2内的液体制冷剂由于发热体6的发热而被急剧加热。由此，气体(即空气)在液体制冷剂中的溶解度急剧减小，最后溶入内部的气体量超过溶解度。其结果，溶入制冷剂中的气体作为气泡急剧产生。以上为气体产生的机理。
气体的产生对冷却装置的致命影响有以下3点。第一是，由于气体的产生，吸热器2内的流路被堵塞，使液体制冷剂不能循环。第二是，吸热器2的内壁与液体制冷剂之间形成气体层，使热传导率恶化。第三，产生的气体与液体制冷剂一起流入其他的装置，例如泵1内，使泵的性能恶化，使冷却能力恶化。
在以上几点中，最重大的故障是堵塞吸热器2内的流路使液体制冷剂不能循环，由此，CPU等的发热体6的温度上升，笔记本个人电脑等携带设备的电路可能受到大的损伤。
在气体产生过程中，首先吸热器2内产生的气体附着在吸热器2的内壁上。由于流入吸热器2内的液体制冷剂在吸热器2内被接连不断地加热，产生更多的气体，附着在内壁上的气体大大增长。由此，吸热器2内的流路的一部分实质地变窄，流路的压降显著变大。由于笔记本个人电脑等携带设备中搭载的冷却装置的泵1流量比较小，使用小水位差特性的小型泵，因此受该流路压降的增加的影响特别大，其结果使流量显著下降，使液体制冷剂不能循环。
为了防止这样的问题产生，可以限制液体制冷剂内产生的气体量(体积)。即，必须使由于液体制冷剂受到的温度的变化而在液体制冷剂中产生的气体的体积，比与形成闭路循环的流路的断面内接的球体的体积小。特别是，所述“断面”最好是截面积最小的地方的断面。如果满足这样的条件，气体不会完全地堵塞流路。并且，流路的压降不会显著增加。其结果，能够确保液体制冷剂的流量。
在上述条件中，使用“球体”是因为液体制冷剂中的气体由于液体制冷剂的表面张力而作为球体存在于液体制冷剂中。并且，所谓“形成闭路循环的流路”不只是图1中的流路4，还包括泵1、吸热器2及散热器3内的流路。并且，使用与流路“内接”，是因为以下的理由附着在流路内壁上的气体最初是始终以球形成长。在流路的断面形状不是圆形的情况下，气体长到差不多与流路内接那么大后，气体沿液体制冷剂流动的方向成长。因此，虽然流路没有完全被气体覆盖，但由于气体，流路的有效断面积显著减小，与流路断面形状为圆形时一样，流路的压降显著增加。因此，不考虑“具有与流路的断面积等价的投影面积的球体的体积”与产生的气体的体积的关系，最好是考虑“与流路的断面内接的球体的体积”与产生的气体的体积的关系。
在上述条件中，“液体制冷剂中产生的气体的体积”受将液体制冷剂封入冷却装置的流路时的环境条件和其后的冷却装置动作中液体制冷剂受到的温度的变化的影响。
考虑使用具有气体(空气)的溶解度曲线如图5所示，随温度上升溶解度减小的右下弯曲的溶解度特性(这样的特性表现为溶解度随温度变化为负)的液体作为液体制冷剂的情况。当假定液体制冷剂在冷却装置内受到的温度变化的范围为“使用温度范围Trange”时，在该温度范围内溶解度呈现最小值时的温度(在图5的例中，为使用温度范围内的上限温度，即最高使用温度)假设为T1，气体在该温度T1时的溶解度假设为D1。并且，将液体制冷剂封入到冷却装置内时的温度假设为T2，气体在该温度T2时的溶解度假定为D2。此时，当假定形成闭路循环的流路的总容积为V，则该液体制冷剂中产生的气体量(体积)Vair可以用下式(1)求出Vair＝|D1-D2|V…………(1)液体制冷剂中产生的气体由于液体制冷剂的表面张力，呈球体存在于液体制冷剂中。因此，气体产生量Vair与气体的断面(圆)的面积(即球体的投影面积)Sair存在下式(2)的关系(3Vair/4)2＝Sair3/π…………(2)如果假设在冷却装置的流路中截面积最小的地方中与流路内接的圆的面积为Schannel，则上述条件可以表示为下式(3)Sair＜Schannel…………(3)或者，如果假设在没有产生气体的状态下所述液体制冷剂中溶解的气体量为V0，则上述条件可是表示为下式(4)V0-VD1＜Vchannel式中，Vchannel为在冷却装置的流路中截面积最小的地方与流路内接的球体的体积，与上述Schannel之间有下式(5)的关系(3Vchannel/4)2＝Schannel3/π…………(5)当满足上式(3)或者式(4)时，流路内产生的气体不会堵塞流路。并且流路的压降不会显著增大。由此，确保液体制冷剂的流量。
图6表示在使用温度范围Trange内随温度上升气体的溶解度增加的右上弯曲的溶解度曲线(这样的特性表现为溶解度随温度变化为正)。当使用具有这样的溶解度特性的液体制冷剂时，如图6所示，可以用在使用温度范围Trange内溶解度呈现最小值时的温度(即，最低使用温度)T1，以及该温度T1下的气体溶解度D1，应用上式(1)～式(5)。
图7表示在使用温度范围Trange内随温度上升气体的溶解度减小极少、可以看成是近似水平的溶解度曲线。当使用具有这样的溶解度特性的液体制冷剂时，与图5时一样，可以用在使用温度范围Trange内溶解度呈现最小值时的温度(即，最高使用温度)T1，以及该温度T1下的气体溶解度D1，应用上式(1)～式(5)。对于溶解度曲线近似水平的液体制冷剂，由于D1D2，因此，根据式(1)Vair0，由式(2)Sair0。因此，式(3)变为下式(6)Sair＜＜Schannel…………(6)由此可知，当使用这样的液体制冷剂时，产生的气体极少，能够构成能够获得稳定、高效冷却效果的冷却装置。
图8表示在使用温度范围Trange内向下凸出弯曲的空气的溶解度曲线。当使用具有这样的溶解度特性的液体制冷剂时，如图8所示，可以用在使用温度范围Trange内溶解度呈现最小值时的温度T1，以及该温度T1下的空气的溶解度D1，应用于上式(1)～式(5)。
并且，虽然图示省略了，当使用具有在使用温度范围内向上凸出弯曲的空气的溶解度曲线表示的溶解度特性的液体制冷剂时，可以用在使用温度范围内溶解度呈现最小值时的温度(即最低使用温度和最高使用温度中的任何一个溶解度小的温度)T1，以及该温度T1下的空气的溶解度D1，应用于上式(1)～式(5)。
如上所述，本实施形态所记载的冷却装置，即使由于液体制冷剂被急剧加热或者冷却而使溶解度变化，也不因此而产生气体。因此，能够防止由于长时间使用而产生的气体堵塞流路从而使泵的流量特性恶化，或者由于气体附着在流路的内壁上而使热传导率恶化，或者产生的气体流入泵内而使泵的性能恶化等原因引起冷却能力的恶化。
并且，由于本发明的气体通常为由氮气、氧气、二氧化碳等构成的空气，因此考虑溶解度曲线时，只要考虑占大部分的氮气和氧气就可以。
虽然本实施形态所记载的液体制冷剂的各种溶解度特性可以通过使用单一物质作为液体制冷剂来实现，但也可以通过将溶解度曲线右下弯曲的物质与溶解度曲线右上弯曲的物质混合来实现。例如，溶解度曲线右下弯曲的物质的代表例有水、乙烷、甲醇，右上弯曲的物质的代表例有丙酮、辛烷、四氯化碳、苯等。并且，不仅是2种物质混合，3种以上的物质混合也可以，不用说，通过具备上述条件，就可以获得同样的效果。
在本实施形态中，流路的总容积V是指液体制冷剂循环的所有的流路的容积。因此，吸热器2的流路24、散热器3的流路31及泵1的空间20的容积包含在总容积V中。
在本实施形态的冷却装置中，流路4上也可以连接泵1、吸热器2及散热器3以外的构件。例如，为了调整液体制冷剂的过不足也可以在流路4上连接储存了液体制冷剂的容器。此时，由于该容器内的液体制冷剂不循环，因此不被加热、冷却。因此，上述流路的总容积V内不包含该容器的容积。
(第2实施形态)下面参照
本发明的第2实施形态。
图9为嵌入了用本发明的第2实施形态的冷却装置的制造方法制得的冷却装置的笔记本个人电脑的一例的概略透视图。图10为表示了本发明的第2实施形态的冷却装置的制造方法中，为了将液体制冷剂封入冷却装置内而使用的封入装置的一例的模式图。图11为表示了本发明的第2实施形态的冷却装置的制造方法中，冷却装置所使用的液体制冷剂的溶解度特性的一例的概略图。
在图9中，1为泵；2为吸热器；3为散热器；4为将泵1、吸热器2及散热器3的内部连通，形成泵1-吸热器2-散热器3-泵1这样的闭路循环的流路；5为笔记本个人电脑本体；6为CPU等发热体；6a为配置在发热体6与吸热器2之间的传热衬垫；7为笔记本个人电脑的显示部。在形成泵1-吸热器2-散热器3-泵1这样的闭路循环的流路4内填充有液体制冷剂。液体制冷剂为与大气非接触的状态。吸热器2通过传热衬垫6a与CPU等发热体6紧贴，借此发热体6的热量有效地传递给吸热器2。发热体6的热量被吸热器2吸收，然后传递给吸热器2内的液体制冷剂。通过用泵1的力输送被加热的液体制冷剂，将热量输送给形成在显示部7的背面的散热器3，通过散热器3将热量散发到空气中。由此冷却的液体制冷剂再次被输送给吸热器2，反复进行上述动作。
由于泵1、吸热器2、散热器3的结构与第1实施形态说明过的相同，因此省略其说明。
下面用图10说明本实施形态的将液体制冷剂封入图9的由泵1、吸热器2、散热器3以及将它们连通起来的流路4构成的冷却装置中的方法。
在图10中，40为为了封入液体制冷剂而收容在上述冷却装置中的容器；41为例如设置在散热器3上、将液体制冷剂导入冷却装置内密封的密封口；42为控制阀门兼密封器，其通过降低冷却装置内部的压力、同时也降低容器40内的压力，使利用与大气的压力差导入的液体制冷剂通过，在液体制冷剂充满冷却装置内时，用热或者类似的作用将封入口41密封；43为降低容器40和冷却装置内的压力的减压装置；44为将液体制冷剂导入冷却装置内的配管；45为液体制冷剂；46a为调整容器40内的环境温度的第1加热器；46b为调整液体制冷剂45的温度的第2加热器。另外，根据必要，也可以用冷却器取代第1加热器46a和/或第2加热器46b。
下面说明使用了这样构成的液体制冷剂封入装置的冷却装置的制造方法。设置在容器40内的冷却装置通过封入口41、控制阀门兼密封器42和配管44与液体制冷剂45相连。由于液体制冷剂45置于大气压力下，因此如果使用减压装置43使容器40内与冷却装置内同时减压，液体制冷剂45就流入充满冷却装置内部。
此时，本实施形态必须将冷却装置的环境温度和液体制冷剂45的温度维持在预定的温度。
下面以使用的液体制冷剂具有图11所示的右下弯曲的溶解度特性时为例说明这一点。在使用温度范围Trange内，气体(空气)在该液体制冷剂中的溶解度在使用温度范围Trange的高温侧(即最高使用温度T1)为最小。因此，在将容器40内的温度和液体制冷剂45的温度设定在该最高使用温度T1以上的温度的状态下封入液体制冷剂。由此，在封入后的冷却装置工作时，即使液体制冷剂在吸热器2的内部被急剧加热，也由于溶解在液体制冷剂中的空气量比在该温度下的溶解度小，因此不会产生气泡。因此，能够防止由于长时间使用而产生的气体堵塞吸热器内的流路从而使泵的流量特性恶化，或者由于气体附着在吸热器内的流路的内壁上而使热传导率恶化，或者产生的气体流入泵内而使泵的性能恶化等原因引起的冷却能力的恶化。
下面说明使用的液体制冷剂具有图12所示的向上凸出的溶解度特性时的情况。在使用温度范围Trange内，气体(空气)在该液体制冷剂中的溶解度在使用温度范围Trange的高温侧或者低温侧为最小。这里就在使用温度范围Trange内低温侧(即最低使用温度T1)的溶解度为最小时的情况进行叙述。在将容器40内的温度和液体制冷剂45的温度设定在该最低使用温度T1以下的温度的状态下封入液体制冷剂。由此，在封入后的冷却装置工作时，即使液体制冷剂在吸热器2的内部被急剧加热，或者液体制冷剂在散热器3的内部被冷却，也由于溶解在液体制冷剂中的空气量比在该温度下的溶解度小，因此不会产生气泡。因此，能够防止由于长时间使用而产生的气体堵塞吸热器及散热器内的流路从而使泵的流量特性恶化，或者由于气体附着在吸热器及散热器内的流路的内壁上而使热传导率恶化，或者产生的气体流入泵内而使泵的性能恶化等原因引起的冷却能力的恶化。另外，在液体制冷剂具有向上凸出的溶解度特性、气体的溶解度在使用温度范围Trange的高温侧最小时，在将容器40内的温度和液体制冷剂45的温度设定在比该高温侧的温度(最高使用温度T1)高的温度的状态下封入液体制冷剂就可以。
下面说明使用的液体制冷剂具有图13所示的右上弯曲的溶解度特性时的情况。在使用温度范围Trange内，气体(空气)在该液体制冷剂中的溶解度在使用温度范围Trange的低温侧(即最低使用温度T1)为最小。在将容器40内的温度和液体制冷剂45的温度设定在该最低使用温度T1以下的温度的状态下封入液体制冷剂。由此，在封入后的冷却装置工作时，即使液体制冷剂在吸热器2的内部被急剧加热，或者液体制冷剂在散热器3的内部被冷却，也由于溶解在液体制冷剂中的空气量比在该温度下的溶解度小，因此不会产生气泡。因此，能够防止由于长时间使用而产生的气体堵塞吸热器及散热器内的流路从而使泵的流量特性恶化，或者由于气体附着在吸热器及散热器内的流路的内壁上而使热传导率恶化，或者产生的气体流入泵内而使泵的性能恶化等原因引起的冷却能力的恶化。
下面说明使用的液体制冷剂具有图14所示的向下凸出的溶解度特性时的情况。在使用温度范围Trange内，气体(空气)在该液体制冷剂中的溶解度在使用温度范围Trange的高温侧温度及低温侧温度的中间的温度T1为最小。在将容器40内的温度和液体制冷剂45的温度设定在该温度T1的状态下封入液体制冷剂。由此，在封入后的冷却装置工作时，即使液体制冷剂在吸热器2的内部被急剧加热，或者液体制冷剂在散热器3的内部被冷却，也由于溶解在液体制冷剂中的空气量比在该温度下的溶解度小，因此不会产生气泡。因此，能够防止由于长时间使用而产生的气体堵塞吸热器及散热器内的流路从而使泵的流量特性恶化，或者由于气体附着在吸热器及散热器内的流路的内壁上而使热传导率恶化，或者产生的气体流入泵内而使泵的性能恶化等原因引起的冷却能力的恶化。
另外，上述说明以使用气体的溶解度曲线向右下弯曲、向上凸出、向右上弯曲、向下凸出的曲线的液体制冷剂时为例。这样，本实施形态能够在溶解度曲线向右下弯曲、向上凸出、向右上弯曲、向下凸出的任何一种情况下使用。在在液体制冷剂的使用温度范围Trange内溶解度曲线向下凸出的情况下，通过将液体制冷剂的封入时的温度设定在溶解度呈现使用温度范围Trange内的最小值的温度，或者在在液体制冷剂的使用温度范围Trange内溶解度曲线向右下弯曲、向上凸出、向右上弯曲的情况下，通过将液体制冷剂的封入时的温度设定在溶解度呈现比使用温度范围Trange内的溶解度的最小值还小的温度(通常，该温度为使用温度范围Trange以外的温度)，能够获得与上述同样的效果。
(第3实施形态)下面参照
本发明的第3实施形态。
图15为表示了本发明的第3实施形态的冷却装置的制造方法中，为了将液体制冷剂封入冷却装置内而使用的封入装置的一例的模式图。图16为表示了本发明的第3实施形态的冷却装置的制造方法中，冷却装置所使用的液体制冷剂的溶解度特性的一例的概略图。
由于本实施形态的冷却装置以及嵌入了该装置的笔记本个人电脑的概略构成与第2实施形态相同，因此省略其说明。
下面用图15说明本实施形态的将液体制冷剂封入由泵1、吸热器2、散热器3以及将它们连通起来的流路4构成的冷却装置中的方法。
在图15中，40a为为了封入液体制冷剂而收容在上述冷却装置中的第1容器；40b为收容液体制冷剂的第2容器；41为例如设置在散热器3上、将液体制冷剂导入冷却装置内密封的密封口；42为控制阀门兼密封器，其通过降低冷却装置内部的压力、同时也降低第1容器40a内的压力，使利用与大气的压力差导入的液体制冷剂通过，在液体制冷剂充满冷却装置内时，用热或者类似的作用将封入口41密封；43为分别独立地将第1容器40a、第2容器40b以及冷却装置内的压力降低到预定压力的减压装置；44为将液体制冷剂导入冷却装置内的配管；45为液体制冷剂。
下面说明使用了这样构成的液体制冷剂封入装置的冷却装置的制造方法。设置在第1容器40a内的冷却装置通过封入口41、控制阀门兼密封器42和配管44与液体制冷剂45相连。用减压装置43同时分别地控制并降低第1容器40a、冷却装置以及第2容器40b内的压力。通过使第1容器40a及冷却装置内的压力比第2容器40b内的压力低，液体制冷剂45流入充满冷却装置内部。
此时，本实施形态必须将第2容器40b内的压力维持在预定的压力以下。
下面以使用的液体制冷剂具有图16所示的右下弯曲的溶解度特性时为例说明这一点。在图16中，虚线表示大气压下的溶解度曲线，实线表示比大气压低的环境压力下的溶解度曲线。大多数液体如图16所示的那样，在低的环境压力下溶解度变小(即当环境压力变低时，溶解度曲线沿图16的箭头50的方向移动)。气体(空气)在该液体制冷剂中的溶解度在使用温度范围Trange的高温侧(即最高使用温度T1)最小，在大气压力下，在最高使用温度T1的溶解度为使用温度范围Trange内的最小值D4。如果使第2容器40b内的减压量增大下去(即使溶解度曲线沿图16的箭头50的方向偏移)，最终使封入液体制冷剂时的环境温度T2下的溶解度D3，小于上述大气压力下的使用温度范围Trange内的溶解度的最小值D4(D3＜D4＝。本实施形态为了使D3＜D4成立，在降低第2容器40b内的压力的状态下将液体制冷剂封入冷却装置内。由此，使得相对于冷却装置工作时液体制冷剂的使用温度范围Trange内的最小溶解度D4，封入时溶解在液体制冷剂内的气体量小得多。因此，在封入后的冷却装置工作时，即使液体制冷剂在吸热器2的内部被急剧加热，也由于溶解在液体制冷剂中的空气量比在该温度下的溶解度小，因此不会产生气泡。因此，能够防止由于长时间使用而产生的气体堵塞吸热器内的流路从而使泵的流量特性恶化，或者由于气体附着在吸热器内的流路的内壁上而使热传导率恶化，或者产生的气体流入泵内而使泵的性能恶化等引起的冷却能力的恶化。
并且，在封入液体制冷剂时，在本实施形态的减压处理的同时也可以同第2实施形态说明的一样加热或者冷却第1容器40a内及液体制冷剂45，由此能够获得与第2、第3实施形态说明的同样的效果。
另外，虽然上述说明以使用气体的溶解度曲线向右下弯曲的曲线的液体制冷剂时为例，但本实施形态并不局限于此。例如，溶解度曲线可以是向右上弯曲、向下凸出、向上凸出等任何一种曲线。无论哪种溶解度曲线，通过在减压的环境中封入液体制冷剂，使封入液体制冷剂时的环境温度下的溶解度比在大气压力下，液体制冷剂的使用温度范围内的溶解度的最小值小，能够获得与上述同样的效果。
虽然上述第1～第3实施形态以笔记本型个人电脑作为携带设备的例子，但并不限于此，也可以是个人数字助理(PDA)、移动电话等容易携带的小型电子设备。
并且，虽然在上述第1～第3实施形态中以CPU作为安装在吸热器2上的冷却对象的例子，但本发明不局限于此，可以用在例如半导体元件等的冷却装置中。
而且，在上述第1～第3实施形态中，液体制冷剂的“使用温度范围”是指液体制冷剂在冷却装置的流路中循环时液体制冷剂实际受到的温度的变化(或者认为液体制冷剂可能受到的设计上的温度变化)的范围。该“使用温度范围”的上限主要随吸热器2紧贴的发热体6的发热温度变化。并且，其下限温度一般与在散热器3被冷却的液体制冷剂的温度一致。在将冷却装置用于笔记本个人电脑时，液体制冷剂的使用温度范围的上限温度一般为95℃或65℃，下限温度为0℃。当然，本发明中液体制冷剂的使用温度范围并不局限于此。
权利要求
1.一种冷却装置，其特征在于，包括泵；吸热器；散热器；将所述泵、所述吸热器及所述散热器的内部连通、在它们之间形成闭路循环的流路；和在所述流路内循环的液体制冷剂；由于在所述液体制冷剂的使用温度范围内的温度变化而在所述液体制冷剂中产生的气体的体积，比与所述流路的断面内接的球体的体积小。
2.一种冷却装置，其特征在于，包括泵；吸热器；散热器；将所述泵、所述吸热器及所述散热器的内部连通、在它们之间形成闭路循环的流路；和在所述流路内循环的液体制冷剂；在所述液体制冷剂的使用温度范围内，气体在所述液体制冷剂中的最小溶解度与所述流路的总内容积的积，与在不产生气体的状态下溶解在所述液体制冷剂中的气体量的差，比与所述流路的最小断面内接的球体的体积小。
3.如权利要求1或者2所述的冷却装置，所述液体制冷剂由气体的溶解度对温度的变化为正的物质与为负的物质混合而成。
4.一种携带设备，具有权利要求1或2所述的冷却装置。
5.一种冷却装置的制造方法，其特征在于，该冷却装置包括泵；吸热器；散热器；将所述泵、所述吸热器及所述散热器的内部连通、在它们之间形成闭路循环的流路；和在所述流路内循环的液体制冷剂；在所述液体制冷剂的使用温度范围内，在气体在所述液体制冷剂中的溶解度呈现为最小值的环境温度下，或者在呈现比所述最小值还低的溶解度的环境温度下，将所述液体制冷剂封入所述流路中。
6.如权利要求5所述的冷却装置的制造方法，在所述液体制冷剂的使用温度范围内，在气体在所述液体制冷剂中的溶解度呈现为最小值的温度以上的环境温度下，将所述液体制冷剂封入所述流路中。
7.如权利要求5所述的冷却装置的制造方法，在减压的环境中将所述液体制冷剂封入所述流路中。
8.一种冷却装置的制造方法，该冷却装置包括泵；吸热器；散热器；将所述泵、所述吸热器及所述散热器的内部连通、在它们之间形成闭路循环的流路；和在所述流路内循环的液体制冷剂；其特征在于，在减压的环境中将所述液体制冷剂封入所述流路中，以便使将所述液体制冷剂封入所述流路中时的环境温度下的溶解度，比在所述液体制冷剂的使用温度范围内、在大气压下气体在所述液体制冷剂中的溶解度的最小值小。
全文摘要
本发明公开一种冷却装置，包括泵(1)，吸热器(2)，散热器(3)，将它们的内部连通、在它们之间形成闭路循环的流路(4)，和在流路(4)内循环的液体制冷剂；在液体制冷剂的使用温度范围内，由于温度变化而在液体制冷剂中产生的气体的体积比与流路(4)的断面内接的球体的体积小。因此，即使液体制冷剂被急剧加热或者冷却而使溶解度变化，液体制冷剂中也不产生气体。因此，能够提供一种即使长时间使用冷却效果也好的冷却装置。
文档编号G06F1/20GK1469702SQ0314874
公开日2004年1月21日 申请日期2003年6月25日 优先权日2002年6月26日
发明者今田胜巳, 小松敦 申请人:松下电器产业株式会社