专利名称：电子设备的液冷系统和使用它的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于笔记本式微型计算机以及台式微型计算机、家用服务器、放映机、媒体存储器等电子设备的、可由液体冷媒有效冷却的电子设备的冷却系统，还涉及采用该冷却系统的电子设备。
背景技术：
在上述微型计算机等电子装置中所用的半导体元件，特别是其CPU所代表的半导体元件，工作时发热。尤其是近年来，由于对该半导体元件高速处理与高容量的要求，其发热量有日益增大的趋向。一般，半导体元件，如超过某一规定温度，由于其功能显著受损，特别是对发热量大的半导体元件，必须采取积极的冷却措施。而且在现有技术中，作为用于冷却该电子装置的半导体元件的技术，已知提出了传热式的、空冷式的、使用散热管式的、以及采用液体冷媒的等各种形式的技术。
在用于冷却这些半导体元件的技术中，对于上述以CPU为代表的发热量大的半导体元件，由液冷进行冷却最为有效。而且作为这种液冷的具体冷却方法，已知有例如下面的专利文献1～4所述的形式。但作为这些成为现有技术的冷却方法，其用途并不局限于大型计算机。
而且其理由在于，在上述成为现有技术的液冷系统中，由于需要泵或管路系统、散热器等较多的液冷专用零件而使液冷装置大型化，另外，使用液体进行冷却的可靠性的确保、与其他冷却方法相比，变得尤为困难。另外，需要液冷的发热量大的半导体元件，在现有技术中，在大型计算机以外不大使用，也是其理由之一。
另一方面，与上述的大型计算机不同，在小型电子设备中，用于适用液冷系统的技术，例如，已知有下述专利文献5中所述的内容。更详细一点说，在该现有技术中，是以所谓柔性管连结于安装在半导体元件上的受热水套和位于与其相隔离的位置的散热器之间，以在其中流动的液体进行冷却。
另外，是在冷却晶闸管、变压器等电气设备的冷却装置中，为防止由于水道水、或工业用水等溶解有大量导电性物质的水引起的电绝缘耐力的下降而在电极间发生短路事故，作为冷却水使用电绝缘耐力较高的纯净水，为维持纯净水的高纯度、在纯净水箱中设有离子交换树脂，例如在下面专利文献6中所已知的内容。
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。
发明内容
作为本发明要解决的课题，如前所述，在用于微型计算机、家用服务器、服务机、放映机、媒体存储器等电子设备的半导体元件等，特别是近年来，在作为其发热零件的半导体元件的发热量逐年增大，仅以现有的借助热传递的自然空冷或风扇的强制空冷、或散热管等已不能解决问题。
因此，上述专利文献5中所述的技术引起了人们的注意，这种技术乃是以导热性良好的金属材料形成微型计算机的壳体，将该壳体本身用作散热板，故可将液冷系统收纳于微型计算机的壳体内。
但是，由于将这种液体冷媒的冷却系统收纳于微型计算机内又产生了新的问题。即其问题是在该微型计算机内所使用的液冷系统中，在其内部可保有的例如水等为代表的冷媒的液量较少(例如在大型计算机中使用的冷却液的1/1000左右)、而且其使用温度比较高。因此，从接触该冷却液的零件、特别是从有机材料形成的零件(即合成树脂制零件)溶出的腐蚀性离子即使很少，由该腐蚀性离子、可促使液量较少的冷却液整体液质恶化，促使受热水套或散热器等、特别是由金属材料构成的零件的腐蚀。而且对于这一点来说，在包括微型计算机在内的上述电子设备的冷却系统中、为降低在其内部保有的液体冷媒的汽化引起的向外部的泄露、并确保其长期(作为机器设备的保证期间一般为5～10年左右)的冷却功能，包括其管路部分、希望尽可能以金属制成，因此产生特别致命的问题。而且，在由于这种腐蚀而产生漏水的情况下，会演变成电子设备功能丧失等重大问题，因此，必须对接触冷却液的零件采取防腐蚀措施。
因此，本发明的目的即是鉴于上述现有技术中的问题，更详细地说即在于提供在其一部分包含溶出腐蚀性离子的构件的微型计算机等电子设备中都可容易适用、能确实保证其长期(例如上述保证期5～10年)的耐腐蚀性、且尽管使用液体冷媒也能安全工作的液冷系统以及使用该液冷系统的电子设备。
作为解决课题的手段，为了达到上述目的，如依本发明，首先，所提供的电子设备的液冷系统配置成在冷却液流路的一部分使透水性的袋状构件接触前述冷却液，所述袋状构件收纳有其内部封入腐蚀抑制剂的微型胶囊；所述液冷系统具有驱动冷却液的泵，接受从发热电子零件来的热量并传递给由前述泵供给的冷却液的受热水套，从前述受热水套传给前述冷却液并向外部散热的散热器，在前述散热器、前述泵、前述受热水套、前述散热器间循环前述冷却液的流路。
在本发明中，在前述的电子设备的液冷系统中，前述微型胶囊，最好具有数十μm到数百μm左右的直径；而且最好是构成前述液冷系统的各构件由铜或铝形成、且前述腐蚀抑制剂为铜的腐蚀抑制剂、或铝的腐蚀抑制剂。而且最好是，在本发明中，前述铜的腐蚀抑制剂是苯并三唑衍生物；而前述铝的腐蚀抑制剂包含磷酸、硼酸、硅酸、苯甲酸及其盐类的任何一种。
另外，在本发明中，最好是，在前述电子设备的液冷系统中，还具有用于检测前述液冷系统内的由前述冷却液而导致的腐蚀状态的腐蚀传感器，或者还具有将循环于前述液冷系统内的冷却液的一部分贮存其内部的液体箱，将前述腐蚀传感器设于该液体箱的一部分。另外，也可以并用离子交换树脂。
本发明中提供具有前述液冷系统、并使用将搭载于前述电子设备内的发热半导体元件接触上述受热水套而安装的液冷系统的电子设备。而且，作为该电子设备，最好是台式微型计算机、家用服务器、放映机、媒体存储器的任何一种。还有，最好是前述电子设备是由内部搭载有前述发热半导体元件的本体部、和其一部分上具有板式显示器的显示部构成的笔记本型微型计算机，而且将前述散热器设于前述显示部的一部分。
如依照本发明，可取得如下优良效果从前述可以明白，在具有特别是超小型、薄型化的高发热量的半导体元件等的发热体的电子设备中适于采用；而且可提供即使使用液体冷媒，也能长期(5～10年)保护液冷系统不受液体冷媒的腐蚀、可有效冷却发热体并维持其功能的液冷系统以及利用该液冷系统的电子设备。
图1是使用本发明的冷却系统的笔记本型微型计算机的立体图。
图2是使用本发明的冷却系统的笔记本型微型计算机的模式图。
图3是表示被封入微型胶囊内部的腐蚀抑制剂的作用的图。
图4是表示本发明中收纳了封入腐蚀抑制剂的微型胶囊的透水性袋的图(实施例一)。
图5是使用了收纳上述微型胶囊的透水性袋的液体箱的构造图(实施例二)。
图6是表示本发明的收纳微型胶囊的透水性袋的图(实施例三)。
图7是表示本发明的收纳微型胶囊的透水性袋的图(实施例四)。
图8是表示具有本发明的透水性袋的微型胶囊保持件的图(实施例五)。
图9是表示使用了上述图8所示的微型胶囊保持件的液体箱构造的图(实施例五)。
图10是表示本发明的其他微型胶囊保持件的图(实施例六)。
图11是表示本发明的另一微型胶囊保持件的图(实施例七)。
图12是使用上述本发明的微型胶囊保持件的管路构造图(实施例八)。
图13是使用上述本发明的微型胶囊保持件的其他管路构造图(实施例九)。
图14是表示上述本发明的其他微型胶囊保持件的管路构造的图(实施例十)。
图15是表示使用了本发明的透水性袋与隔板的液体箱构造的图(实施例十一)。
图16是表示上述图15所示液体箱构造的变型例的图(实施例十二)。
图17是表示铝的点腐蚀发生电位与卤离子浓度的关系的图。
图18是表示铜的腐蚀量与冷媒中的苯并三唑浓度的关系的图。
图19是表示离子交换树脂中的苯并三唑浓度与冷媒中的苯并三唑浓度的关系的图。
图20是表示离子交换容量与离子交换树脂中的苯并三唑浓度的关系的图。
图21是用于说明本发明的另一实施例的液冷系统中的腐蚀传感器的图。
图22是用于说明上述图21所示腐蚀传感器的原理的图。
图23是用于说明上述腐蚀传感器的其他实施例的图。
图24是说明上述图23所示腐蚀传感器的原理的图。
具体实施例方式
下边参照附图详细说明本发明的实施形态。
首先，图1是作为一种使用了成为本发明一实施形态的冷却系统的电子设备的笔记本型微型计算机的立体图。而且，在这里作为其一实施例，以身边最常用的笔记本型微型计算机进行了说明，但本发明并不仅限该笔记本型微型计算机，对其他例如上述的台式微型计算机、家用服务器、放映机、媒体存储器等各种电子设备当然也可应用。
该电子装置由本体框体100、和具有例如液晶显示装置的显示部框体200构成。而且如图所示，在本体框体100内设置有键盘101、搭载有多个元件的配线基板102、作为存储装置的硬盘驱动器103、作为辅助存储装置的例如软盘(注册商标)驱动器或CD驱动器104、以及电池105等。另外，在上述配线基板102上搭载着中央计算处理部件106等特别是发热量较大的半导体元件(以下记述为CPU)，在该作为发热元件的CPU106的上面，连接着其内部形成冷却液的流路的、所谓受热水套107。即，接触CPU本体的上面、该受热水套107的下面通过柔软的热传导部件(例如，在硅橡胶中混入氧化铝等导热性优良的填充材料)实施热连接。在该本体框体100内，设置用于驱动冷却液循环的泵108。
另一方面，相对于上述本体框体100，上述显示部框体200以例如铰链机构等可自由开关地安装着，另外，在安装着其显示板(如液晶显示器等)的背面侧，在金属制散热板202上、S形弯曲地连接着用于与该设备的外部进行热交换的散热管201。在其上设置有内部贮存冷却液的液体箱203。即，如图所表明的，这些泵108、受热水套107、散热管201、液体箱203主要由例如铜等金属制成的连接管109成闭环状连接起来，进而构成上述液冷系统。而且，作为在它们内部充填的冷却液，例如使用纯净水，而且特别是在暴露于冰点以下的环境中的情况下，还要在纯净水中混入例如丙二醇等防冻液来使用。图中的符号110是设于由上述铰链机构可相对本体框体100开关地安装的显示部框体200间、由例如橡胶等弹性体构成的管。在其表面，为防止内部液体冷媒汽化引起的向外部泄漏，采取例如镀以金属薄膜等措施。
图2示出了上述图1所示的笔记本型微型计算机的液冷系统的一种构成。在该图2中，由符号204表示设于液体箱203中的腐蚀抑制剂袋(纸袋或布袋)。而且该袋204，如后所述、其内部收纳了内部封入了腐蚀抑制剂的微型胶囊，并且由透水性袋构成。而且，为了将腐蚀抑制剂的热老化限制到最小限度，该透水性袋204最好设置于液体冷媒的温度较低的散热器内部，或者在配置于其下游且在上述受热水套107的上游的液冷系统的构成零件内部。
这样，在本发明中，采用了所谓浸渍型的袋204，在其内部收纳了内部封入腐蚀抑制剂的微型胶囊，使该微型胶囊在冷却液中扩散。这种微型胶囊10，如图3(a)所示，由具有大小为数十μm～数百μm左右的直径的、外形大致成球形的壁物质11构成；如图3(b)所示，起到使封入其内部空间的腐蚀抑制剂20通过壁物质扩散、经长时间慢慢向外部放出的作用。或者如图3(c)所示，也可以使用仅由具有大小数十μm～数百μm直径的、外形大致成球形的多孔质构件构成的微型胶囊。如这样，能够使吸附于多孔质间的腐蚀抑制剂扩散，经过长时间慢慢向外部放出。另外，作为封入该微型胶囊10内部的腐蚀抑制剂，特别是对防止铜的腐蚀最为有效的、可举出苯并三唑的衍生物(BTA)，例如，苯并三唑或甲苯基三唑。或者，对防止铝的腐蚀有效的可举例如磷酸、硼酸、硅酸、苯甲酸、以及它们的盐中的任何一种，或其多种的混合物。从这些微型胶囊慢慢放出的腐蚀抑制剂20，如图3(d)所示，在上述电子设备内的液冷系统内，附着在其金属30的表面而形成耐腐蚀膜31，从而可防止该金属部分受到例如由氯离子等引起的腐蚀。而且，腐蚀性离子从泵108、液体箱203、柔性管110等中所使用的有机材料中溶出。图中符号209表示上述液体箱203内贮存的液体冷媒(冷媒液)。
在上述微型胶囊中，借助适当调整其多孔质构件(壁物质)的厚度(具体而言、适当混合从壁物质的厚材料到薄材料)，可确保经设备的保证期、在冷却液中扩散·放出腐蚀抑制剂的功能。而且尽管经过不少时间仍能保持冷却液中的腐蚀抑制剂为所期望的值。
(实施例一)如上述说明，例如将收纳了内部封入腐蚀抑制剂的微型胶囊的透水性袋204(参照图4)投入上述液体箱203内的话，由于循环于液冷系统内的冷却液的大半通过该透水性袋204，微型胶囊在冷却液中扩散，而且其内部封入的腐蚀抑制剂慢慢从微型胶囊中放出，因此可以长时间有效抑制金属部分的腐蚀。但是，上述透水性袋204如仅仅是投入液体箱203内，由于其比重的原因，将浮游于保存在液体箱203内的冷却液的表面。因此，最好是将该透水性袋204固定于上述液体箱203内的规定部分、即在循环的冷却液中常处于浸渍的位置。
而且如上所述，透水性袋204由热熔等方法密闭，而该透水性袋由经透水性处理的网或无纺布构成，冷却液可迅速浸入袋的内部，如这样，不会在袋内形成气层而漂浮起来，而是沉降下去。另外，封入在填充于该透水性袋204内的微型胶囊中的腐蚀抑制剂的量，由考虑例如上述设备的保证期等来决定。
(实施例二)图5是表示将透水性袋设定于液体箱内的规定位置的情况的图。在该图5中，在透水性袋204的周围，设隔板215。如依该构成，透水性袋204内不会形成气层而浮起来，而是可确实地使封入微型胶囊的腐蚀抑制剂放出到冷却液中。而且，如将该隔板215设于液体箱203的中央部，上述冷却系统无论以怎样的姿势使用，透水性袋204都可经常浸渍保持于冷却液中。因此，冷却液中的封入了腐蚀抑制剂的微型胶囊、与冷却液一同透过透水性袋204，而被输送到整个冷却系统，因此特别是对于使用于具有可搬运性的笔记本型微型计算机的液冷系统是合适的构造。
(实施例三)图6是表示上述透水性袋的其他实施例的图，在该图6中，上述透水性袋204具有固定用孔207，利用这些孔14而被固定于液体箱105内的规定位置。如依该例，在即使由于袋的透水性低、袋内容易形成气层的情况下，由于利用固定用孔207进行固定，袋不会浮起，而可确实地保持于冷却液中。因此，收纳于透水性袋204内的微型胶囊，与冷却液一起透过透水性袋，扩散于整个冷却系统。
(实施例四)图7是表示上述透水性袋的另一实施例的图，在该图7中所示的透水性袋204，具有防止浮起用的重锤208。而且在该例中也是，即使是由于透水性袋206的透水性低因而在袋内形成气层、也不会浮起来，可确实将其保持于冷媒液中。另外，在这样安装防止浮起用的重锤208于透水性袋206来使用的情况下，不管冷却系统以何种姿势使用，上述透水性袋204均可浸渍保持于冷却液中，因此，透水性袋中的微型胶囊可与冷却液一起透过透水性袋、扩散于整个冷却系统，这在笔记本型微型计算机中是较为有利的。另外，在由具有磁性的金属形成液体箱203的情况下，如以永久磁铁做成上述重锤208，则可简化安装。
(实施例五)图8与图9是表示将上述透水性袋206收容在其内部的保持件210的实施例的图。在图8中，该腐蚀抑制剂保持件210，将透水性袋204和该袋19保持在其内部的零件211、与用于固定于例如液体箱203等冷却零件内的零件212一体形成。而且在本例中，将透水性袋204保持于其内部的零件211，例如由金属网制成；另一方面，上述固定部零件212，例如形成为法兰。如采用这种构造，如图9所示，透水性袋204，在从液体箱203上面、浸渍于保存在液体箱内部的液体冷媒中的状态下，可由法兰212固定。而且，该法兰212最好由填料或O形环密封。
如依上述之构成，腐蚀抑制剂保持件210具有如下的优点在收纳于其内部的微型胶囊的量减少的情况下，可很容易地更换上新的收纳着微型胶囊的透水性袋204；另外，将该腐蚀抑制剂保持件210兼用作冷却液进入液体箱的给入口，这样，在冷却液减少时可将该腐蚀抑制剂保持件210从液体箱203取下，很容易地将冷却液供给到液体箱内部。
在示出了液体箱203内安装着腐蚀抑制剂保持件210的例子的上述图9中，例如，若将上述腐蚀抑制剂保持件210设置于液体箱203的大致中央附近(图中虚线所示)，冷却系统不管以何种姿势使用，透水性袋204都能确实地浸渍保持于冷却液中。因而，透水性袋204中的微型胶囊可与冷却液一起透过透水性袋、扩散到整个冷却系统。
(实施例六)图10中示出了上述图8与图9所示的腐蚀抑制剂保持件210的另一种例子。首先，在图10中，安装了防止浮起用的重锤213的透水性袋206，利用形成于袋的一部分上的固定用孔207、由例如形成于上述法兰212上的钩子等的所谓固定零件214将其固定。而且上述透水性袋204具有柔性、不管冷却系统以何种姿势使用，该透水性袋均可以浸渍于冷却液中的状态保持着。因此，透水性袋中的微型胶囊，可与冷却液一起透过透水性袋、扩散到整个冷却系统。
(实施例七)图11示出了腐蚀抑制剂保持件210的再一实施例。在该图11所示的实施例中，与前述实施例不同，通过使用了多个形状为细长形的透水性袋204，使微型胶囊与冷却液的接触面积增大。因此，如依该构成，可以产生提前使封入了腐蚀抑制剂的微型胶囊放出到冷却液中的效果。这样，在必须使封入了腐蚀抑制剂的微型胶囊提前放出到冷却液中的情况下，如使用多个上述形状细长的离子交换袋、或图未示地在其周围形成折皱形，也可增加透水性袋204内的微型胶囊与冷却液的接触面积，有利于腐蚀抑制剂的提前放出·扩散。
(实施例八)图12是表示将上述腐蚀抑制剂保持件210插入在其一部分具有连接口的容器190内部的实施例的图。在该图12中，腐蚀抑制剂保持件210例如由金属性网形成的零件211构成，被保持于具有与上述管路连接的连接口191、191的容器190的内部。如采用这种构造，上述腐蚀抑制剂保持件210可不阻碍冷却液的流路，并且由腐蚀抑制剂保持件210引起的压力损失几乎可忽略不计。另外，这种腐蚀抑制剂保持件210，在内部封入腐蚀抑制剂的微型胶囊的量减少的情况下，可很容易更换上新的袋204。
(实施例九)图13是说明将述腐蚀抑制剂保持件210、与具有和管路连接的连接口191、191的容器190’一体形成的实施例的图。即在不需更换透水性袋204的情况下，如该图13的实施例所示，可与腐蚀抑制剂保持件210一起、一体形成具有与管路连接的连接口的容器190’。这种构造的腐蚀抑制剂保持件210，例如像受热水套那样，特别是借助设置于需要抑制其腐蚀的构件的上游侧，可很容易地扩散微型胶囊、并扩散所封入的腐蚀抑制剂，因此其效果大。
(实施例十)图14示出了利用管路20(例如图1中的109)的一部分构成微型胶囊保持件210的例子，在该图中，在管路20的一部分设细孔21，在其周围安装罩22，形成在罩内部收容透水性袋204的容器。这种构造，可通过例如拉深加工等很容易制造，特别是这种构造有利于低成本化。
(实施例十一)图15示出了在液体箱203内部、特别是在液体冷媒的流入口203a近旁、设置透水性袋204的例子。在该图15中。在透水性袋204的周围设隔板215。冷却液从流入口203a流入液体箱203内、暂时滞留于上述隔板215的内部。而后，滞留于该隔板215内的冷却液209从下侧开口的隔板的滴下孔215a慢慢滴下。由该滴下的冷却液的液流使透水性袋204内的微型胶囊放出到冷却液中，并高效地扩散到整个冷却系统。而且在冷却液的循环流量比较大的情况下，流入液体箱203内的冷却液从图中隔板的溢流孔215b溢流。
(实施例十二)图16是将在上述图15的例子中的隔板的滴下孔215a与透水袋204串联配置的例子。即在该图16中，利用滞留于上述隔板215内的冷却液的扬程、可使冷却液透过透水性袋204内，可更有效地将微型胶囊放出到冷却水中。这种滴流方式，冷却液的扬程越高，效果越显著。
在上面详述了的有关透水性袋、腐蚀抑制剂保持件的实施例中，主要记述了适用于笔记本型微型计算机的例子，但本发明并不仅限于这些，在其他如台式微型计算机、放映机、媒体存储器、服务器等各种电子设备中也可适用作冷却系统。
接下来，对使用成为本发明其他实施例的冷却系统的电子设备进行详细说明。
如上所述，被收纳于透水性袋204或腐蚀抑制剂保持件210内、且其内部封入了腐蚀抑制剂的微型胶囊，特别是在高温下其壁物质容易破坏，因此，最好将其设置于系统内的温度最低处、例如设置于泵的前段。而且，这些透水性袋204或腐蚀抑制剂保持件210，也可以与液体箱203或泵108一体化。
而且在上述中，将腐蚀抑制剂封入微型胶囊中，而将该微型胶囊收容于上述透水性袋204内并配置于冷却系统内的液体冷媒流路的一部分；但例如，也可以并用离子交换树脂。下边对这一点进行详细说明。
在具有超过30W的发热量的、例如高发热的CPU107中，特别要求其冷却性能高的受热水套或热交换器(散热器)。一般上述受热水套，借助在其内部的冷却液流路中形成细微的凸片构造可加大其传热面积，并可提高冷却性能。为形成这样的凸片构造，从所得到的性能、成本、生产率等观点看使用模铸方法尤其合适。另外，作为这时所使用的材料，多数情况下是使用铝。另一方面，热交换器(散热器)，借助将散热凸片(铝制)安装于传热管的外侧，可提高其导热性能。再一方面，传热管与散热凸片的接合，从成本或生产率考虑，以扩管接合较为合适，作为其材料主要用铜。不锈钢与铜相比、虽然其耐腐蚀性优良，但其导热性差，另外其刚性高，因此其扩管等作业也较困难。从而，在发热量大的冷却系统中，铝制受热水套和铜制散热管与热交换器被认为是不可或缺的材料构成。
这样在铝与铜共存的情况下，却有着从铜溶出的铜离子明显促进铝的点腐蚀的问题。对此，在图17中通过铝的发生点腐蚀电位与液体冷媒中的卤素离子浓度(例如氯、溴离子等)的关系来进行表示。
即，在铝中，当浸渍电位(将铝浸渍于冷媒液中时的电位)变得比点腐蚀发生电位高(正电位侧)时，发生点腐蚀。特别是在冷媒液中共存有铜离子的系统中，由于在铝的表面铜离子还原，铝的电位移向高侧(正电位侧)。因此，在铝材上容易产生点腐蚀。另外特别是在为了实现冷却系统小型化、或为容易对其进行组装而在其管路的一部分采用有机材料(例如橡胶或树脂)的连接管的情况下，有卤素离子(氯、溴离子等)从该连接管溶出到冷媒液中。如上述图17所表明的，铝的点腐蚀发生电位、随着冷媒液中卤素离子浓度变高、而向低侧(负电位侧)移动。即卤素离子从有机材料的溶出，显著地促进铝的点腐蚀。
因此，在笔记本型微型计算机以及各种电子设备中所采用的冷却系统中、特别是在具有使用铝制受热水套和铜制散热管或热交换器(散热器)成为不可或缺的高发热半导体装置的电子设备的液冷系统中，为抑制上述铝制受热水套的点腐蚀，抑制从铜制的散热管或散热器溶出铜离子、以及除去从由构成其管路的一部分的有机材料构成的管等产生的卤素离子的方法是有效的。
一般在现有技术中，借助在冷却液内加入铝与铜的腐蚀抑制剂、即由铜的腐蚀抑制剂的作用抑制铜离子的溶出，而由铝的腐蚀抑制剂的作用抑制铝的点腐蚀。但在像上述电子设备那样，在不需维修而长期工作的情况下，由于其冷却系统内的腐蚀抑制剂的消耗，恐怕耐腐蚀性要降低。
因此要求有经长期工作可维护其耐腐蚀性的液冷系统，在本发明的液冷系统中，最好是在使用铜系材料的腐蚀抑制剂的同时、并用由离子交换树脂构成的离子交换器。即，由此注意了作为铝的主要的点腐蚀因子的铜离子与卤素离子，特别是使铜离子不要溶出到冷却液中；另一方面，又具有可捕获卤素离子的机构。这点在铝的腐蚀抑制剂方面不存在决定性的因素，而在铜的腐蚀抑制剂方面却存在被认为有极大效果的因素。这样，在本实施例中，不使用或仅并用铝的腐蚀抑制剂，则有着可有效并可长期抑制铝的点腐蚀的特点。特别是在与离子交换器一同使用的情况下，由于以上述的离子交换器捕获从铜制散热管或热交换器溶出的铜离子，由此，可进一步提高铝制受热水套的耐腐蚀性。
更详细一点说，作为铜的腐蚀抑制剂，例如包括苯并三唑、甲苯基三唑等的苯并三唑衍生物是有效的。在图18中，示出了铜的腐蚀量与冷媒液中的苯并三唑浓度的关系。从所示关系可以看出，如加入苯并三唑到10ppm或其以上，铜的腐蚀被抑制到1/50；与此同时，铜离子的溶出也被抑制到1/50。以下，为安全起见，对添加50ppm的苯并三唑的情况进行说明。
在图19中示出了离子交换树脂中的苯并三唑浓度与冷媒中的苯并三唑浓度的关系。由于苯并三唑仅电离产生OH基，呈现弱碱性。因此，主要吸附于阴离子交换树脂。在该苯并三唑浓度为50ppm附近，向阴离子交换树脂的吸附(可逆吸附)急剧增加。由此，即使冷媒液中的苯并三唑被消耗，由于可从上述透水性袋204供给的微型胶囊放出苯并三唑，故可维持冷媒中的苯并三唑浓度为一定。
在图20中示出了离子交换容量(即吸附离子的能力)与离子交换树脂中的苯并三唑浓度的关系。在苯并三唑以设定浓度为50ppm存在于冷媒液的情况下，以上述图19看，离子交换树脂中的苯并三唑浓度，在阴离子交换树脂为80mg/mg树脂(每1mg的离子交换树脂的苯并三唑浓度)、在阳离子交换树脂为10mg/mg树脂。在上述苯并三唑吸附于离子交换树脂的情况下，由图20，阴离子交换树脂为60％、阳离子交换树脂为10％时，其交换容量降低。而且即使苯并三唑吸附于离子交换树脂，同样可将作为阴离子的卤素离子充分捕获。另外，由预先将阴离子交换树脂的比率设定得比阳离子交换树脂大，对铜离子也可充分捕获。
综上所述，由于使用了可充分吸附从由有机材料构成的连接管溶出的卤素离子和从铜制的散热管或热交换器溶出的铜离子的离子交换树脂的同时、为维持冷媒液中的苯并三唑浓度为设定值、而并用了收容上述微型胶囊的透水性袋204，故可确保液冷系统的长期耐腐蚀性。
以下是本发明的再一实施例的冷却系统，表示为在其一部分上安装有腐蚀传感器的实施例。即如上所述，在笔记本微型计算机以及各种电子设备中，要求虽经长期工作仍可维持其耐腐蚀性的液冷系统。但这种情况下如能简单判定该液冷系统内部的液体冷媒的状态、即判定在其内部是否由冷媒液引起腐蚀，对包括其维护作业都是非常有利的。因此在本发明中，对设于例如作为上述实施例的笔记本型微型计算机的冷却系统的腐蚀传感器进行说明。
在图21中示出了例如安装于上述冷却系统的液体箱105的腐蚀传感器。即在内部贮存有冷媒液的液体箱203的内部，上述的离子交换袋被收容于隔板205内、并浸渍于冷媒液中设置；同时在该液体箱203的上面设开口部220，再在该开口部220上可装拆地安装着罩221。在该罩221的中央部，使其一部分(前端部)浸渍于液体箱中的冷媒液中直立着设置例如由铜棒构成的腐蚀传感器222。
如采用上述构成的腐蚀传感器，例如在维修时，取下上述的罩221，借助由目视确认，即可简单地确认在上述液体箱203内(即液冷系统内)的液体冷媒中、上述腐蚀抑制剂是否充分发挥作用。即，在图22(a)中示出了腐蚀抑制剂充分发挥作用情况下的传感器的状态，在这种情况下，安装于罩221的铜棒222没腐蚀，其整个表面呈现金属颜色。另一方面，在腐蚀抑制剂不能充分发挥作用的情况下，即在液冷系统内产生腐蚀的情况下，如图22(b)所示，安装于罩221的铜棒的前端部，特别是在浸渍于贮存在液体箱203内的冷媒液中的部分、产生腐蚀生成物(所谓的锈)，因此其表面发生变化，由目视即可将其确认。即可以简单地确认在循环于液冷系统内的液体冷媒中所添加的腐蚀抑制剂是否还充分有效。
在图23中所示的腐蚀传感器，其构造与上述不同，它安装于上述冷却系统的液体箱203，从其外部目视即可简单地确认其腐蚀状态。
这种腐蚀传感器，从图可以看出，安装于上述液体箱203壁面的一部分(在图示例中为侧面)并与液体箱一体形成。这种腐蚀传感器，在透明基板350的表面，形成1个或多个例如由铜制成的金属薄膜351地构成。而且，形成于透明基板350的表面的金属薄膜351，可形成例如圆形、矩形等形状，并形成规定的膜厚；另外，在透明基板350的表面上形成多个该金属薄膜351的情况下，该金属膜则分别以不同的膜厚形成。
在图24中，说明上述构成的腐蚀传感器的原理，例如，在上述液体箱203中充填了液体冷媒的初始的金属薄膜，在液体箱中(即液冷系统内)的液体冷媒的腐蚀抑制剂充分发挥作用的情况下、在液冷系统中不产生腐蚀的情况下，如图24(a)所示，如从图中箭头所示方向、即从液体箱的透明基板350的外部观察，可观察到上述金属薄膜351呈金属色。另外，如图24(b)所示，当液冷系统内的液体冷媒引起腐蚀、但并未到规定程度(超过它液冷系统不能使用的程度)的情况下，与上述一样，从外部对其进行观察时、腐蚀传感器呈现金属色。即在从外部观察该腐蚀传感器时，在呈现金属色的情况下，即判断在液冷系统内没进行液体冷媒引起的腐蚀，该液冷系统仍可使用。
另一方面，如图24(c)所示，在液冷系统由液体冷媒产生的腐蚀、当进行到规定的程度(超过它液冷系统不能使用的程度)，从外部观察上述腐蚀传感器时，不再是上述金属色，由于整个膜厚的腐蚀、而可观察到腐蚀生成物(锈)的颜色。即，从外部观察该腐蚀传感器时、从上述的金属色变化到腐蚀生成物的颜色的情况下，液冷系统内在进行着由液体冷媒引起的腐蚀，因此可判断该液冷系统不能再用。
而且如上所述，使用仅生成1个金属薄膜351的腐蚀传感器是不行的，但如果像上述图23所示那样，如分别形成多个不同厚度的该金属膜351、351...(在本例中为5种)，即如采用在透明基板350上形成具有多种膜厚的金属薄膜351、351...的腐蚀传感器，由这种组合、可分多阶段来判断液冷系统内的腐蚀状态(寿命)。例如，由最上部的最薄的金属薄膜351从金属色变化成腐蚀生成物颜色，表示液冷系统内部的腐蚀开始，同时随着变化成腐蚀生成物颜色的金属薄膜351、351...数的上升，则表示腐蚀进行的程度，而后，在包括最下部的最厚的金属膜在内的全部金属薄膜351、351...都从金属色变化为腐蚀生成物的颜色的情况下，表明该液冷系统已到达寿命，即可警告必须更换冷却系统。而且这时，例如以光传感器等观察金属薄膜351、351...的变化，也可在设备的显示部上警告液冷系统到了寿命、即必须更换冷却系统。另外，在上述中，对上述腐蚀传感器、作为形成于构成液冷系统的液体箱的一部分的结构进行了说明，但本发明并不仅限于这种构成，在其他的只要是构成液冷系统的一部分、流通液体冷媒的部位，当然也可与上述同样地进行设置。
而且，本技术领域的从业者显然知道，如进一步采用上述实施例的其它实施例的构造，也可得到与前述同样的动作与效果。另外本技术领域的从业者也会明白，这里虽未图示、也可做其他的适当变型。
权利要求
1.一种电子设备的液冷系统，这种液冷系统具有驱动冷却液的泵，接受由发热电子零件产生的热量并传输给由所述泵供给的冷却液的受热水套，从所述受热水套供给所述冷却液并向外部散热的散热器，使所述冷却液循环于所述散热器、所述泵、所述受热水套与所述散热器间的流路，其特征在于，在所述冷却液的流路的一部分，接触所述冷却液地配置收纳着内部封入腐蚀抑制剂的微型胶囊的透水性袋状构件。
2.按权利要求1所述的电子设备的液冷系统，其特征在于，所述微型胶囊具有数十μm到数百μm左右的直径。
3.按权利要求1所述的电子设备的液冷系统，其特征在于，构成所述液冷系统的各构件由铜或铝形成，且所述腐蚀抑制剂是铜的腐蚀抑制剂。
4.按权利要求3所述的电子设备的液冷系统，其特征在于，所述铜的腐蚀抑制剂是苯并三唑衍生物。
5.按权利要求1所述的电子设备的液冷系统，其特征在于，构成所述液冷系统的各构件由铜或铝形成，且所述腐蚀抑制剂是铝的腐蚀抑制剂。
6.按权利要求5所述的电子设备的液冷系统，其特征在于，所述铝的腐蚀抑制剂包括磷酸、硼酸、硅酸、苯甲酸及其盐类的任何一种。
7.按权利要求1所述的电子设备的液冷系统，其特征在于，该系统具有用于检测在所述液冷系统内的所述冷却液引起的腐蚀的状态的腐蚀传感器。
8.按权利要求7所述的电子设备的液冷系统，其特征在于，该系统具有内部贮存循环于所述液冷系统内的冷却液的一部分的液体箱，将所述腐蚀传感器设于该液体箱的一部分。
9.按权利要求1所述的电子设备的液冷系统，其特征在于，在该系统中并用了离子交换树脂。
10.一种使用了液冷系统的电子设备，其特征在于，它具有所述权利要求1～权利要求9中任一项所述的电子设备的液冷系统，将搭载于该电子设备内的发热半导体元件与上述受热水套接触地进行安装。
11.按权利要求10所述的使用液冷系统的电子设备，其特征在于，所述电子设备为台式微型计算机、家用服务器、放映机、媒体存储器中的任何一种。
12.按权利要求10所述的使用液冷系统的电子设备，其特征在于，所述电子设备是由内部搭载有所述发热半导体元件的本体部，和其一部分上具有板式显示器的显示部所构成的笔记本型微型计算机，且将所述散热器设于所述显示部的一部分。
全文摘要
本发明提供可长期(5～10年)保护不受液体冷媒的腐蚀、并可有效冷却发热体的液冷系统。本发明的液冷系统具有泵(108)、受热水套(107)、由向外部散热的散热管(201)与金属制散热板(202)形成的散热器、以及内部贮存液体冷媒(209)的液体箱(203)，将它们闭环连接起来形成循环冷却液的流路，使受热水套(107)有效冷却作为发热元件的CPU(106)的发热。在该液冷系统中，在冷却液流路的一部分，配置着收纳微型胶囊(10)的透水性袋(204)，在该胶囊(10)内部封入了用于抑制含水冷却液引起的腐蚀的腐蚀抑制剂(20)。
文档编号G12B15/06GK1738521SQ20041008170
公开日2006年2月22日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年8月20日
发明者南谷林太郎, 松下伸二 申请人:株式会社日立制作所