专利名称：液冷系统和使用该液冷系统的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用液冷系统冷却半导体元件的电子设备。
背景技术：
用于计算机等电子装置的半导体元件，在工作时会发热。
特别是近年来的半导体元件，由于高速处理、高容量的要求，发热量益发增大。一般说来，由于当半导体元件超过某种规定温度时，作为半导体元件的功能会显著地损坏，所以必须积极地冷却发热量大的半导体元件。
作为冷却电子装置的半导体元件的方法，热传导的方法、空冷的方法、使用热导管的方法、液冷的方法已被公知。
其中，对于发热量大的半导体元件，由液冷进行冷却效果是最好的。
作为液冷的具体方法，例如日本特开平5-335454号公报、日本特开平6-97338号公报、日本特开平6-125188号公报、日本特开平10-213370号公报等都提出过。
但是这些原有的技术，其用途只限于大型计算机。
这是由于液冷系统需要泵、配管、散热器等多种液冷专用的零件，所以液冷装置成为大型的装置，也是由于与其他冷却方法相比，难以确保把液体用于冷却时的可靠性。
另外，需要液冷那样的发热量大的半导体元件没有在大型计算机以外的装置中用过也是其理由之一。
在小型的电子设备上使用液冷的技术，在日本特开平6-266474号公报中记述过。在该公知例中，用挠性管连结安装在半导体元件上的受热套和与其离开的位置上的散热器，用在其中流动的液体进行冷却。
专利文献1日本特开平5-335454号公报专利文献2日本特开平6-97338号公报专利文献3日本特开平6-125188号公报专利文献4日本特开平10-213370号公报专利文献5日本特开平6-266474号公报专利文献6日本特开2003-185321号公报可是，如前述那样，在个人计算机、家用服务器、服务器、投影机、介质存储器等电子设备上使用的半导体元件等发热零件的发热量逐年增大，热传导的自然空冷、风扇的强制空冷和热导管的冷却，已经逐渐不能满足要求。
因此，在上述日本特开平6-266474号公报中记述的技术引人注目，它是把个人计算机的壳体用热传导性良好的金属材料做成，通过将其用作散热板，可以把液冷系统收纳在计算机的壳体内。
可是，把液冷系统搭载在计算机内，又产生了新的问题。
这就是，由于液冷系统内的保有液量少，使用温度比较高等，当从与液体接触的零件，特别是有机材料零件(合成树脂制的零件)上溶出少量腐蚀性离子时，腐蚀性离子使冷却液的液质恶化，促进了受热套和散热器等由金属材料构成的零件的腐蚀。
在因腐蚀而产生漏水的场合，由于成为使电子设备功能停止的重大问题，所以对与冷却液接触的零件实施防腐蚀对策是不可缺少的。
作为液体的防止腐蚀对策的例子，例如有日本特开2003-185321号公报。
发明内容
本发明的目的在于，提供可以长期(例如5～10年)确保耐腐蚀性的液冷系统或者使用该系统的电子设备。
为了达到上述目的，在具有供给冷却液的泵、供给前述冷却液并接受来自电子零件的热的受热套、供给经过该受热套的前述冷却液并进行放热的散热器、使经散热器的前述冷却液循环到前述泵的流路的液冷系统中，在前述路径的局部上设置备有封入了离子交换树脂的袋子的离子交换袋。
另外，为了达到上述目的，把备有封入了前述离子交换树脂的袋子的离子交换袋保持在容器内，把可替另外，为了达到上述目的，换前述离子交换袋的离子交换架设置在前述容器内。
另外，为了达到上述目的，把前述离子交换袋或前述离子交换架设置在前述散热器的中部或下游，并且位于受热套的上游的液冷系统的构成零件上。
另外，为了达到上述目的，在备有搭载在基板上的发热元件、与该发热元件热接触的受热套、用于对来自该受热套的加热液体进行散热的散热套、使液体在这些套中循环的泵、连接该泵和两套的配管的电子设备中，在前述配管的中途设置备有封入了离子交换树脂的袋子的离子交换袋。
根据本发明，可以提供超小型和薄型化的适用于具有高发热量的半导体元件等发热体的电子设备的、确保长期(5～10年)耐腐蚀性的液冷系统或者使用该系统的电子设备。
图1是使用本发明的冷却系统的笔记本型个人计算机的立体图。
图2是使用本发明的冷却系统的笔记本型个人计算机的示意图。
图3是表示离子交换袋的离子吸附量随时间的变化的图。
图4是表示本发明的离子交换袋的一个实施例的图。
图5是使用本发明的离子交换袋的容器的构造图。
图6是备有本发明的一个实施例的离子交换袋的图。
图7是备有本发明的另一个实施例的离子交换袋的图。
图8是备有本发明的一个实施例的离子交换袋的图。
图9是使用图8所示的离子交换袋的容器的构造图。
图10是备有本发明的另一个实施例的离子交换架的图。
图11是备有本发明的另一个实施例的离子交换架的图。
图12是使用备有本发明的一个实施例的离子交换架的配管构造图。
图13是使用备有本发明的一个实施例的离子交换袋的配管构造图。
图14是使用备有本发明的一个实施例的离子交换袋的配管构造图。
图15是使用备有本发明的一个实施例的离子交换袋或者离子交换架的容器构造图。
图16是使用备有本发明的一个实施例的离子交换袋或者离子交换架的容器构造图。
具体实施例方式
下面用
本发明的实施例。
图1为使用本发明的冷却系统的笔记本型个人计算机的立体图。
本实施例用最常用的笔记本型个人计算机进行说明，但本发明不局限于笔记本型个人计算机，也可以用于从台式机至服务器的电子设备。
在图1中，在安装于本体壳体7上的半导体元件6上，连接内部设置冷却液的流路的受热套2。在本体壳体7上还设有泵1。在显示装置壳体8的显示面板的背面上设置散热管4和容器5。泵1、受热套2、散热管4、容器5用连接管3如图示那样连接成闭环状，在它们的内部充填冷却液10(图2中记载)。在容器5内设置离子交换袋9。本体壳体7和显示装置壳体8之间用作为配管的挠性管3′连接。
图2是示意地表示图1所示的笔记本型个人计算机的液冷系统的在图2中，离子交换袋9是由离子交换树脂和把该离子交换树脂包含在内并形成为棒状的透水性袋构成。为了把离子交换树脂的热劣化抑制在最小限度内，离子交换袋最好设置在液温低的散热器的中部或下游，并且位于受热套的上游、设置在散热系统的构成零件上。
原有的离子交换器，在筒状的容器内充填离子交换树脂，通过使冷却液透过离子交换树脂进行高效率的离子交换，从而改善冷却液的液质。该构造例如被大型计算机的液冷系统采用。在小型的液冷系统中，由于采用小型泵，所以使用压力损失大的通水型离子交换器是困难的。
在本发明中，采用浸出型离子交换袋9，由扩散捕获冷却液中的离子。腐蚀性离子从在泵1、容器5、挠性管3′上使用的有机材料中溶出。
图3是表示小型液冷系统中的离子交换袋的离子吸附量随时间变化的曲线图。
在图3中，试验的1cc液冷系统中的离子交换袋，用100小时可以全部吸附冷却液50cc中的氯离子300ppm。在该液冷系统中，用5年时间溶出的氯离子是300ppm或以下。
由此，由离子交换袋的扩散产生的吸附速度，相对于离子溶出速度足够快。因此，浸出型离子交换袋成为抑制小型液冷系统的腐蚀的有效手段。
图4是表示离子交换袋9的一个实施例的图。
在图4中，离子交换袋9由混合了吸附阳离子的阳离子交换树脂和吸附阴离子的阴离子交换树脂的离子交换树脂11和把该离子交换树脂包含在内并形成棒状的透水性袋12构成。
换句话说，例如，像绿茶和红茶的袋装茶叶那样，用透水性的布或者纸包装茶叶并对周围进行粘接或热熔接(在图4中包围离子交换树脂11的周围的空白部分)。
如果把该离子交换袋9投入例如容器内，由于循环冷却液的大部分通过离子交换袋9，所以对冷却液中的离子的捕获是有效的。
但是，如果只是简单地把离子交换袋9投入容器内，离子交换袋9会在容器内浮游，所以希望预先将其固定在容器内的规定部分上。
再有，在溶出的离子只是金属离子等阳离子的场合，可以只用阳离子交换树脂构成离子交换袋。而在溶出的离子只有卤族元素离子等阴离子的场合，可以只用阴离子交换树脂构成离子交换袋。
在液量为1升以下的小型液冷系统中，离子交换袋最好具有10cc或以下的离子交换树脂。透水性袋由热熔接等进行密封。透水性袋由实施了透水性处理的网格或者无纺布构成，由于冷却液快速地侵入袋内部，所以在袋内不会产生气层也不上浮地进行沉降。
由此，冷却液中的腐蚀性离子与冷却液一起透过透水性袋后可以被袋内的离子交换树脂捕获。充填在透水性袋里的离子交换树脂的量，要考虑液体冻结时的膨胀。另外，透水性袋的网格或者无纺布的细孔尺寸，做成破碎的离子交换树脂不能通过。因为该破碎的离子交换树脂，例如在到达泵的可动部分的场合，会成为泵的故障的原因。
图5是表示把离子交换袋设定在容器内的规定位置时的情况的图。
在图5中，在离子交换袋9的周围设置隔板13。
由此，在离子交换袋9内即使产生气层也不会上浮，可以捕获冷却液中的腐蚀性离子。另外，由于把隔板13设置在容器5的中央部，无论冷却系统用怎样的姿势使用，离子交换袋9都可以保持在冷却液中，为此，冷却液中的腐蚀性离子可与冷却液一起透过透水性袋，可以被袋内的离子交换树脂捕获。
图6是表示离子交换袋的另一个实施例的图。
在图6中，具有固定用孔14的透水性袋12，即使透水性低在袋内产生气层也不会上浮，可以保持在液体中。为此，冷却液中的腐蚀性离子与冷却液一起透过透水性袋，可以被袋内的离子交换树脂捕获。
图7是表示离子交换袋的另一个实施例的图。
在图7中，具有防浮用锤15的透水性袋12即使透水性低在袋内产生气层也不能上浮，可以保持在液体中。在使用防浮用锤15的场合，冷却系统无论以怎样的姿势使用，离子交换袋都可以保持在冷却液中。为此，冷却液中的腐蚀性离子与冷却液一起透过透水性袋，可以被袋内的离子交换树脂捕获，在容器是金属制的场合，如果把上述的锤15为永久磁铁，可以简单地进行安装。
图8是表示离子交换架16的一个实施例的图。
在图8中，离子交换架16具有离子交换袋9、保持该离子交换袋9的零件17和固定在冷却零件(例如容器)上的零件18。保持离子交换袋9的零件17例如是金属性的网，固定在冷却零件上的零件18，例如是法兰盘。
再有，法兰盘具有用填密件、O型圈等进行密封的功能。离子交换架16在离子交换树脂老化且对腐蚀性离子的捕获功能降低的场合，具有可以容易地更换离子交换袋的优点。另外，由于兼有冷却液的给水孔，所以具有冷却液降低时可以容易地给水的优点。
图9是表示在容器5中安装离子交换架16的例子的图。
在图9中，如果把离子交换架16设置在容器中央附近，无论冷却系统以怎样的姿势被使用，离子交换袋都可以保持在冷却液中。为此，冷却液中的腐蚀性离子可与冷却液一起透过水性袋，可以被袋内的离子交换树脂捕获。
图10是表示离子交换架16的另一个实施例的图。
在图10中，装上防浮用锤15的透水性袋12，用固定用孔14固定在法兰盘等固定零件18上。离子交换袋9是柔软的，冷却系统无论用怎样的姿势使用，离子交换袋都可以保持在冷却液中。为此，冷却液中的腐蚀性离子可与冷却液一起透过水性袋，可以被袋内的离子交换树脂捕获。
图11是表示离子交换架16的另一个实施例的图。
在图11中，由于使用多个细的离子交换袋9，离子交换树脂和冷却液的接液面积增加，所以可以早期捕获腐蚀性离子。这样一来，在需要早期捕获冷却液中腐蚀性离子的场合，使用多个离子交换袋或蛇腹式的离子交换袋来增加离子交换树脂和冷却液的接液面积的构造是有效的。
图12是表示把离子交换架16插入具有连接口的容器中的实施例的图。
在图12中，离子交换架16安装在具有连接配管3的连接口的容器19上。离子交换架16不妨碍冷却液的流路，在离子交换架16中几乎没有压力损失。离子交换架16在离子交换树脂老化、腐蚀性离子的捕获能力降低的场合，可以容易地更换离子交换袋9。
图13是说明把离子交换架16和具有连接配管的连接口的容器19做成一体的实施例的图。
在图13中，在不需要更换离子交换袋9的场合，也可以像本实施例那样，把离子交换架16和具有连接配管的连接口的容器19做成一体。当这些离子交换架16设置在需要抑制腐蚀的构件，例如受热套的上游侧时，由于可以容易地捕获离子，所以效果大。
图14是使用局部具有细孔的配管20和罩子21构成容器19的例子。该容器可以容易地用拉深加工制造，可以实现低成本化。
图15是表示设置在容器内的离子交换袋9或者离子交换架16的图。
在图15中，在离子交换袋9的周围设置隔板13。冷却液从输出口5b流入容器内，存留在隔板内。存留在隔板内的冷却液，从开口的隔板的滴下孔13a慢慢滴下。通过滴下的冷却液的流动，冷却液中的腐蚀性离子被离子交换袋9或者离子交换架16内的离子交换树脂高效地捕获。在循环流量大的场合，流入容器5内的冷却液从隔板的溢流孔13b溢流。
图16是串联地配置隔板的滴下孔13a和离子交换袋9或者离子交换架16的例子。
在图16中，由此，利用存留在隔板13内的冷却液的升力(杨抵)，可以使冷却液透过离子交换袋9或者离子交换架16内。可以更加有效地捕获冷却水中的腐蚀性离子。这就是所谓的滴水(ドリップ)方式，冷却液的升力(杨抵)有较高的效果。
以上的离子交换袋、离子交换架的实施例，以笔记本型个人计算机为例进行了记述，但本发明也可以用于在其他的投影机、介质存储器、服务器等电子设备中使用的液冷系统。
权利要求
1.一种液冷系统，具有供给冷却液的泵、供给前述冷却液并接受来自电子零件的热的受热套、供给经过该受热套的前述冷却液并进行散热的散热器、使经所述散热器的前述冷却液循环到前述泵的流路，其特征在于，在前述路径的局部上设置备有封入了离子交换树脂的袋子的离子交换袋。
2.如权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，把备有封入了前述离子交换树脂的袋子的离子交换袋保持在容器内，把可替换前述离子交换袋的离子交换架设置在前述容器内。
3.如权利要求1或2所述的液冷系统，其特征在于，把前述离子交换袋或前述离子交换架设置在前述散热器的中部或下游，并且位于受热套的上游的液冷系统的构成零件上。
4.一种电子设备，备有搭载在基板上的发热元件、与该发热元件热连接的受热套、用于对来自该受热套的加热液体进行散热的散热套、使液体在这些套中循环的泵、连接该泵和两套的配管，其特征在于，在前述配管的中途设置备有封入了离子交换树脂的袋子的离子交换袋。
全文摘要
提供超小型和薄型化的适用于高发热量的半导体元件等发热零件的、确保长期耐腐蚀性的液冷系统或者使用该系统的电子设备。在具有供给冷却液的泵、接受前述冷却液供给的来自电子零件的热的受热套、使经过该受热套的前述冷却液供给的热进行放热的散热器、经散热器的前述冷却液循环到前述泵的流路的液冷系统中，在液冷系统的构成零件上设置由离子交换树脂和封入了离子交换树脂的袋子构成的离子交换袋，或者把离子交换袋做成可替换的。
文档编号G06F1/20GK1591851SQ200410007770
公开日2005年3月9日 申请日期2004年3月5日 优先权日2003年8月25日
发明者南谷林太郎, 松下伸二, 大桥繁男, 近藤义广, 长绳尚, 铃木敦 申请人:株式会社日立制作所