电子机器的冷却装置 【技术领域】
本发明涉及作为发热构件的冷却手段的以液体为冷却介质的电子机器的冷却装置。背景技术
代表电子机器的电脑等半导体装置，在动作时会发热。
特别是近年来的高集成半导体发热量增加。半导体如超过某温度，有损其作为半导体的机能，所以需要进行有效的冷却。
作为冷却电子装置的半导体的方法，有通过热传导的自然冷却，和通过风扇等强制空气冷却的方法，或者利用导热管地液体冷却的方法等为所周知。
通过热传导的自然冷却是在由半导体装置至电子机器外部的散热路径中使用热传导率大的材料进行冷却。
此方法适合于半导体装置的发热量比较小，或者如笔记本型个人电脑那样小型的电子机器。
通过风扇等的强制空气冷却则是在电子机器内部设置送风装置，使空气强制对流来冷却半导体装置。
此方法由于适合于具有某种程度发热量的半导体装置的冷却，所以一般被广泛使用，使送风装置小型、薄型化，也适合于个人电脑。
使用热导管的冷却则是通过被密封在热导管内的致冷剂将半导体元件的热运送到电子机器外部。
作为利用热导管的现有技术，例如有日本专利特开平1-84699号公报、特开平2-244748号公报。
这些现有技术由于不象送风装置那样使用消耗电力的构件，所以省电效果极高，但是相反地，可以输送的热量也有限度。
通过泵等使液体介质、即水循环在发热的半导体来冷却半导体的技术，是以往以来便被利用的技术。此冷却手段被使用在银行或企业等处理大量资料的大型电脑中。
作为通过此液体循环的冷却方法的现有技术，例如可列举日本专利特开平5-335454号公报、特开平6-97338号公报、特开平6-125188号公报。
这些现有技术的用途被限定在大型电脑。
其理由为：液体冷却系统需要泵、配管系统、热交换器等很多的冷却专用构件，所以装置变得大型化，以及使用液体用于冷却，所以在对安全性的可靠性确保上难于与其他方面相比。
另外，发热量大到需要液体冷却的程度的半导体装置除了大型电脑以外并未被使用，也是其理由之一。
作为将大型电脑的水冷技术应用在小型的电子机器(笔记本型个人电脑)的现有技术，在以往例如有日本专利特开平6-266474号公报、特开平7-142886号公报等。
在上述现有技术、日本专利特开平7-142886号公报、特开平6-266474号公报中，通过采用受热水套、散热管、金属热交换器，以提高热传导性、对于漏水的可靠度。另外，在这些现有技术中，受热水套、散热管考虑其热传导性，为金属制。
可是，冷却半导体装置的受热水套，如考虑热传导性，最好为平板型，所以在平板型受热水套形成由微细鳍片构造所形成的流路，是不可缺的。受热水套的微细鳍片可以比较容易制作。
因此，由传热性能以及成本和加工性的观点而言，平板型受热水套以铝材料较为适当，另一方面，由传热性能以及成本和加工性的观点而言，散热管以及热交换器则以铜管较适当。
可是，由传热性能以及成本和加工性的观点而采用铝制受热水套、铜制散热管以及热交换器的组合时，存在有由于由铜所溶解释出的铜离子，显著促进铝的孔腐蚀之问题。
另外，由作为连接管而被采用的有机类管溶解释出含有卤素离子的孔腐蚀性离子，显着促进铝的孔腐蚀。
本发明之目的在于提供：在搭载组合铜和铝的冷却装置时，提高其可靠度的电子装置。发明内容
上述目的是通过一种具备：安装在框体内的发热元件，和连接在此发热元件的受热水套，和与外界进行热交换的第1热交换器，和对上述受热水套供应液体介质的液体驱动装置，上述受热装置、上述第1热交换器、连接液体驱动装置的配管的一部份为树脂制的可挠性管的电子机器的冷却装置，在上述配管的一部份设置第2热交换器和离子交换器而达成。
另外，上述目的是通过：上述离子交换器为一种预先吸附腐蚀抑制剂的装置，上述液体介质为添加有腐蚀抑制剂而达成。
另外，上述目的是通过：上述受热水套为铝系材料、上述第2热交换器为铜系材料、上述液体介质为不冻液或者纯水，在此液体介质中添加有铜系材料用的腐蚀抑制剂而达成。
另外，上述目的是通过具备：安装在第1框体内的发热元件，和连接在此发热元件，而安装在上述第1框体内的受热水套，和由上述第1框体所旋转支撑的第2框体，和安装在此第2框体内，与外界进行热交换的第1热交换器，和对上述受热水套供应液体介质的液体驱动装置，上述受热装置、上述第1热交换器、连接液体驱动装置的配管的一部份为树脂制的可挠性管的电子机器的冷却装置，在上述配管的一部份设置第2热交换器和离子交换器，上述第2框体被收纳在上述第2框体内，上述离子交换器被收纳在上述第2框体内而达成。
另外，上述目的是通过：上述第2热交换器是由风扇所冷却而达成。
另外，上述目的是通过：上述离子交换器为一种预先吸附腐蚀抑制剂的装置，上述液体介质为添加有腐蚀抑制剂而达成。
另外，上述目的是通过：在上述第2框体设置由液晶面板形成的显示装置，上述离子交换器设置在上述液晶面板的背面而达成。附图说明
图1是本发明的第1实施例的立体图。
图2是本发明的第1实施例的模型图。
图3是表示铝的孔腐蚀产生电位和卤素离子浓度的关系的曲线图。
图4是表示铜的腐蚀量和致冷剂中的苯并三唑浓度的关系的曲线图。
图5是表示离子交换树脂中的苯并三唑浓度和致冷剂中的苯并三唑浓度的关系的曲线图。
图6是表示离子交换容量和离子交换树脂中的苯并三唑浓度的关系的曲线图。具体实施方式
近年来，个人电脑、服务器、工作站外，等离子显示器(PDP)、电视、液晶显示器等电子机器，伴随大容量化和大型化，半导体装置的发热量也快速变大。
要以先前所述的热传导、空气冷却、导热管等冷却方法来冷却如此高发热化的半导体装置，由于冷却能力不足，所以考虑将上述的循环液体介质的冷却装置搭载在这些电子机器。
特别是为了适用在如笔记本型个人电脑那样的要求超小型、薄型化的电子机器时，需要更进一步的技术革新。因此，本发明的发明者等研究将电子机器的框体以热传导性良好之金属制做成等，使得可以将液体冷却系统搭载在笔记本型电子机器。
例如在现行的笔记本型电子机器(A4尺寸、30W等级)搭载液体冷却系统时，可以获得良好的散热效果。但是，将来开发超过30W的电子机器的可能性极高，如此便需要并用液体冷却系统和风扇冷却(所谓混合型)。在该情况下，在散热管之外，需要第2散热用热交换器。
热交换器一般使用铜管，所以如并用铝的受热构件和铜的热交换器，我们知道会产生以下之弊病。
即为了在超小型、薄型化之电子机器采用以往用于大型电脑的液体冷却系统时，必须使得液体冷却系统本身超小型、薄型化。因此，在超小型、薄型电子机器用液体冷却系统中，冷却液与大型电脑的冷却液相比，约为1/10000，极为少，即使只有少量的腐蚀性离子的溶解释出，液质也会显著恶化。液质恶化的液体如循环在受热水套和散热管、热交换器时，会促进金属部份的腐蚀，由腐蚀部份产生漏水，而存在引起电气事故的可能。因此，关于液体会接触之构件的材料，需要采取防腐蚀措施。
因此，本发明就防腐蚀措施进行种种研讨的结果是获得以下的实施例。
以下，利用图1、图2来说明本发明的一实施例。
图1是本实施例的电子装置的立体图。
图2是组装在电子机器内的冷却系统的模型图。
在图1、图2中，电子装置是由：本体外壳1和具备液晶面板显示器的显示器外壳2所构成。此显示器外壳2是以铰链(未图示出)而可以旋转自如地连接在本体外壳1上。
在本体外壳1上设置：链盘3、搭载多数元件的配线基板4、硬盘驱动器5、辅助记意装置(例如，软盘驱动器、光盘驱动器等)6、电池13等。在配线基板4上搭载有中央运算处理单元7等之发热量特别大的元件(以下，记载为CPU)。在CPU7上安装有受热水套8。CPU7和受热水套8是通过柔软热传导构件(例如，在Si橡胶中混入氧化铝等之热传导性的填充物的构件)连接。
在显示器外壳2的背面(外壳内侧)设置连接有与外界进行热交换的散热管9的金属散热板10。在显示器外壳2的背面上部设置连接于散热管9的罐14。罐14具有即使致冷剂由于渗透到构件材料以及密封材料而减少，也可以确保循环路径内的冷却所必要的致冷剂量的容积。
另外，作为液体驱动装置的泵11、与外界进行热交换的热交换器15则设置在本体外壳1内。热交换器15与散热管9相同，虽然与外界进行热交换，但是通过并用空气冷却扇17，可以显著提升散热性能，所以也可以对应高发热的半导体装置。
离子交换器16适合在显示器外壳2内温度最低的位置。在此情况下，认为以散热管9而被冷却的液体流出的罐14的出口部份，而且接近液晶面板的部份最为符合。这是因为液晶面板的发热远比散热管9的发热低的缘故。水冷水套8、散热管9、离子交换器16、泵11以连接管12连接，密封在冷却系统内的致冷剂通过泵11而循环。此连接管12为可以极力抑制水分透过的丁基橡胶等可挠性管。使用丁基橡胶等的理由当然是抑制水分透过，也是由于在将连接管在本体外壳1内引绕之际，具有可挠性者容易在狭小空间内引绕的缘故。
另外，由于经常开关的笔记本型个人电脑的情况，至少铰链部份必须以具有可挠性的配管连接，所以可挠性管为其必要条件。
另外，作为被密封在此冷却系统内的致冷剂，可以使用纯水，另外在曝露于冰点以下之环境时，使用不冻液。
离子交换器16内之离子交换树脂，由于在高温下会氧化劣化，所以最好设置在系统内温度最低的泵前段。
另外，也可以使热交换器15和罐10或者泵11做成一体。使离子交换树脂预先吸附对于铜系材料的腐蚀抑制剂(例如苯并三唑、甲苯基三唑)，又在致冷剂中添加对于铜系材料的腐蚀抑制剂。使离子交换树脂平衡吸附腐蚀抑制剂。如不使离子交换树脂吸附腐蚀抑制剂，而只在致致剂中添加比设定值还高浓度的腐蚀抑制剂时，则添加在冷媒之腐蚀抑制剂的一部份吸附在离子交换树脂，致冷剂变成和添加设定浓度的腐蚀抑制剂时相同的环境。反之，如不在致冷剂中添加腐蚀抑制剂，而只使离子交换树脂吸附比设定值还高浓度的腐蚀抑制剂，也可以获得相同的环境。
在高发热CPU7中，要求冷却性能高的受热水套以及热交换器。受热水套如形成微细鳍片构造，可以增加传热面积，能够提高冷却性能。
在形成此种鳍片构造上，由性能、成本、生产性的方面而言，以模铸(die cast)为适当，材料使用铝。另一方面，散热管以及热交换器则通过在传热管的外侧安装散热鳍片(铝)可以提高传热性能。由成本、生产性的方面考虑，传热管和散热鳍片的接合以扩管接合为适当，材料使用铜。另外，耐腐蚀性优异的不锈钢和铜相比，除传热性能差之外，刚性高，也不易扩管。因此，在发热量大的冷却系统中，铝制的受热水套、铜制的散热管以及热交换器为不可避免的材料构造。
如此在使铝和铜共存时，由铜溶解释出的铜离子会显著促进铝的孔腐蚀。
图3为显示铝的孔腐蚀发生电位和致冷剂中的卤素离子浓度(氯、溴离子等)的关系。
在图3中，铝在浸渍电位(将铝浸渍在致冷剂中时的电位)高于(正电位侧)孔腐蚀发生电位时，发生孔腐蚀。在致冷剂中铜离子共存的系统中，铜离子在铝表面还原，所以铝的电位移往高侧(正电位侧)，铝容易发生孔腐蚀。特别是为了实现冷却系统的小型化，或者为了使组装容易化，在采用有机系的连接管时，卤素离子(氯、溴离子等)由连接管溶解释出。如图3所示那样地，铝的孔腐蚀发生电位随着致冷剂中的卤素离子浓度变高而移往低侧(负电位侧)。卤素离子的溶解释出显著促进铝的孔腐蚀。
在使用铝制受热水套、铜制散热管以及热交换器为不可缺少的高发热的半导体装置中，为了抑制铝制受热水套之孔腐蚀，以抑制由铜制散热管以及热交换器的铜离子的溶解释出，和去除来自于有机类连接管的卤素离子为有效。
以往，通过在冷却液中添加铝以及铜的腐蚀抑制剂，以铜的腐蚀抑制剂来抑制铜离子的溶解释出，又通过铝的腐蚀抑制剂来抑制铝的孔腐蚀。但是，在免维护的而要冷却系统长期工作的情况下，由于腐蚀抑制剂的消耗，耐腐蚀性有降低的可能。因此，要求可以长期确保耐腐蚀性的冷却系统。
本发明的冷却系统重视作为铝的主要孔腐蚀因子的铜离子和卤素离子，设置了使铜系材料的腐蚀抑制剂吸附于离子交换树脂的离子交换器，具有不使铜离子溶解释出到冷却液中可以捕获卤素离子的手段。
由于在铝的腐蚀抑制剂中不存在起决定性作用的物质，另外在铜的腐蚀抑制剂中存在被认可的具有极佳效果的物质，由此即使不使用铝的腐蚀抑制剂也能有效而长期抑制铝的孔腐蚀这方面为其特长。另外，由铜制散热管以及热交换器所溶解释出的铜离子由离子交换器所捕获，所以更加提高了铝制受热水套的耐腐蚀性。
作为铜的腐蚀抑制剂，以苯并三唑、甲苯基三唑等苯并三唑衍生体为有效。
图4显示铜的腐蚀量和致冷剂中的苯并三唑浓度的关系。
图4中，如添加苯并三唑在10ppm以上，得知可以将铜的腐蚀抑制为1/50，铜离子的溶解释出抑制为1/50。以下，估计安全率，就添加50ppm苯并三唑的情况加以叙述。
图5显示离子交换树脂中的苯并三唑浓度和致冷剂中的苯并三唑浓度的关系。
在图5中，苯并三唑稍微电离而产生H-基，所以显示弱酸性，主要吸附在阴离子交换树脂。在苯并三唑浓度50ppm附近，对阴离子树脂的吸附(可逆吸附)急剧增加，所以即使致冷剂中的苯并三唑被消耗，通过离子交换树脂中的苯并三唑被释出，致冷剂中的苯并三唑的浓度也能维持一定。
图6显示离子交换容量(吸附离子的能力)和离子交换树脂中的苯并三唑的浓度的关系。
在图6中，在致冷剂中存在苯并三唑为设定浓度50ppm时，由图5可知，离子交换树脂中的苯并三唑浓度在阴离子交换树脂时为80mg/mg树脂(每1mg的离子交换树脂的苯并三唑浓度)、在阳离子交换树脂时为10mg/mg树脂。上述苯并三唑吸附在离子交换树脂时，由图6可知，阴离子交换树脂为60％、阳离子交换树脂为10％交换容量降低。即使使苯并三唑吸附，也能充分捕获作为阴离子的卤素离子。另外，通过预先使阳离子交换树脂的比率大于阴离子交换树脂，也可以充分捕获铜离子。另外，为了铜离子也能充分捕获，也可以预先使离子交换树脂的容量比率大于阳离子交换树脂的容量比率。
由以上，如根据本实施例，通过将离子交换树脂密封在离子交换器中，该离子交换树脂可充分吸附由有机系连接管所溶解释出的卤素离子、由铜制散热管以及热交换器所溶解释出的铜离子，而且可充分吸附用于使致冷剂中的苯并三唑浓度维持在设定值的苯并三唑，可以长期确保液体冷却系统的耐腐蚀性。
如根据本发明，可以提供防止由于重金属离子，特别是铜离子溶解释出，另外，由有机系管溶解释出腐蚀性离子，导致在受热水套中发生孔腐蚀而漏水的电子机器的冷却装置。