DE60222343T2

DE60222343T2 - Miniaturpumpe

Info

Publication number: DE60222343T2
Application number: DE60222343T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Osaka-shi Komatsu; Masayuki Kawanishi-shi Okano; Katsumi Nara-shi Imada; Toru Yawata-shi Ninomiya; Yusuke Toyonaka-shi Adachi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2022-07-13
Also published as: TW558611B; JP4629145B2; US6755626B2; CN1242167C; EP1277957B1; EP1277957A2; CN1397734A; DE60222343D1; EP1277957A3; JP2009117861A; US20030017063A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem und ein tragbares Gerät, das eine Miniaturpumpe, insbesondere eine Miniaturpumpe mit verbesserten stabilen Ausgabeeigenschaften verwendet.
In herkömmlichen Membran-Miniaturpumpen wurden deren Abmessungen erheblich reduziert, indem eine aus einem piezoelektrischen Element, wie z.B. PZT, hergestellte Schwingplatte eingesetzt wurde. 18 stellt ein Beispiel davon dar.
In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 300 eine piezoelektrische Schwingplatte mit einem piezoelektrischen Substrat 310 und einer Schwingplatte 320, das Bezugszeichen 330 bezeichnet Saug- und Auslassventile zum Steuern eines Flüssigkeitsstroms, und das Bezugszeichen 340 bezeichnet ein eine Druckkammer 500 und Strömungskanal ausbildendes Gehäuse. Das piezoelektrische Substrat 310 ist an der Schwingplatte 320 so angebracht, dass es die als eine Membrane dienende piezoelektrische Schwingplatte 300 ausbildet. Eine Wechselspannung wird an das piezoelektrische Substrat 310 dieser piezoelektrischen Schwingplatte 300 angelegt, um dadurch die piezoelektrische Schwingplatte 300 zu einer konkaven oder konvexen Biegung zu veranlassen. Die sich ergebende Änderung im Volumen der Druckkammer 500 und die sich ergebende Bewegung der Ventile 330 erzeugt eine Pumpfunktion.
Anschließend werden die Bewegung der Ventile und die der piezoelektrischen Schwingplatte während des Ansaug- und Aus gabevorgangs genauer unter Bezugnahme auf die 19A und 19B beschrieben. In diesen Figuren zeigen Pfeile 10 eine Flüssigkeitsströmungsrichtung an.
19A stellt einen Ansaugvorgang der Miniaturpumpe dar, und 19B stellt deren Ausgabevorgang dar. Gemäß diesen Figuren wird eine Wechselspannung an die piezoelektrische Schwingplatte 300 so angelegt, dass sie sich in der Richtung verformt, die das Volumen der Druckkammer 500 vergrößert, um dadurch ein Fluid durch ein Ansaugventil 330a in die Druckkammer 500 (siehe 19A) zu saugen. Ferner veranlasst die Anlegung einer Wechselspannung, die piezoelektrische Schwingplatte 300, sich in der Richtung zu verformen, die das Volumen der Druckkammer 500 verringert, um dadurch das Fluid, welches in die Druckkammer 500 gesaugt wurde, aus einem Auslassanschluss durch ein Auslassventil 330b (siehe 19B) hindurch auszugeben.
Jedoch ist es, obwohl die vorstehend beschriebenen herkömmlichen Membran-Miniaturpumpen wesentlich kleiner als diejenigen, die eine Rotationsbewegung eines Motors in eine Hin- und Herbewegung unter Verwendung eines Bewegungsumsetzers umwandeln, um so eine Membrane anzutreiben, hergestellt werden können, schwierig, die Fläche der Membrane zu vergrößern. Demzufolge war, wenn es um das Pumpverhalten geht, die Ausgabedurchflussmenge ziemlich klein. Beispielsweise wurde in dem Falle, in welchem eine unimorphe piezoelektrische Schwingplatte mit einem Durchmesser von 25 mm als eine Antriebsquelle verwendet und mit einer Wechselspannung von 100 Volt betrieben wurde, nur eine Durchflussmenge von etwa 30 cm³/min in Bezug auf eine Ansteuerung mit 60 Hz erzielt.
US-A-4 604 090 betrifft eine implantierbare Arznei-Infusionsvorrichtung, in welcher ein im Allgemeinen zylindrischer Verteiler eingesetzt wird, welcher eine flache Vertie fung auf seiner einen Seite aufweist. Eine flexible Membrane ist so positioniert, dass sie mit der Seite des Verteilers ein Arzneimittelreservoir ausbildet. Ein rundes Abdeckelement ist über der Membrane positioniert, um mit der Membrane eine Druckstabilisierungskammer auszubilden, in welcher ein Zweiphasenfluid angeordnet ist, um einen konstanten Druck auf die Membrane aufrechtzuerhalten. Ein Permanentmagnet ist in der Mitte der Membrane positioniert und damit beweglich. Ein auf dem Verteiler gegenüber dem Permanentmagneten positionierter Hall-Effekt-Messwandler wird dazu verwendet, kontinuierlich die Position der Membrane zu messen und eine Anzeige über die Menge der Arznei in dem Reservoir zu liefern.
US-A-4 728 969 betrifft Tintenstrahlköpfe für Tintenstrahldrucker.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühlsystem und ein tragbares Gerät bereitzustellen, die und eine Miniaturpumpe verwenden, die sowohl eine hohe Ausgabedurchflussmenge als auch stabile Ausgabedurchflussmengeneigenschaften erzielt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
In den Zeichnungen ist bzw. sind:
1 eine schematische Querschnittsansicht, die eine in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Miniaturpumpe darstellt.
2A und 2B beide Darstellungen eines Betriebs einer piezoelektrischen Schwingplatte.
3 eine schematische Ansicht eines Kühlsystems unter Verwendung der Miniaturpumpe gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 eine schematische Schnittansicht, die eine in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Miniaturpumpe darstellt.
5 eine schematische Schnittansicht, die eine in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Miniaturpumpe darstellt.
6 eine grafische Darstellung für die Beschreibung der Eigenschaften eines einen Blasenfallenabschnitt bildenden Filters der Miniaturpumpe gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 eine schematische Schnittansicht, die eine in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Miniaturpumpe darstellt.
8 eine schematische Schnittansicht, die eine in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Miniaturpumpe darstellt.
9 eine schematische Darstellung einer in 8 dargestellten Miniaturpumpe.
10 eine schematische Darstellung eines Kühlsystems, das die Miniaturpumpe gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
11A eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines tragbaren Gerätes gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und 11B eine Schnittansicht eines Blasenfallenabschnittes entlang der Linie XIB-XIB in 11A aus der Pfeilrichtung gesehen.
12 eine schematische Darstellung eines Kühlsystems gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht, die eine schematische Anordnung eines Blasenfallenabschnittes in einer externen Wärmetauschereinheit des in 12 dargestellten Kühlsystems zeigt.
14 eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines tragbaren Gerätes gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
15 eine Schnittansicht, die eine schematische Konfiguration einer für das tragbare Gerät gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Rotationspumpe darstellt.
16 eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines weiteren tragbaren Gerätes gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
17 eine schematische Darstellung eines Kühlsystems gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 eine schematische Schnittansicht, die eine herkömmliche Miniaturpumpe darstellt.
19A eine schematische Schnittansicht, die einen Ansaugbetrieb der herkömmlichen Miniaturpumpe darstellt, und 19B eine schematische Schnittansicht, die einen Ausgabebetrieb der herkömmlichen Miniaturpumpe darstellt.
Um die Ausgabedurchflussmenge einer Membran-Miniaturpumpe zu erhöhen, versuchten die Erfinder, den Hub einer Membrane unter Nutzung einer Resonanz der Membrane für den Antrieb zu vergrößern.
Es hat sich jedoch, wenn die Resonanz der Membrane genutzt wird, herausgestellt, dass das Vorhandensein von Luftblasen in der Pumpe einen größeren Einfluss im Vergleich zu dem Fall einer einen Motor verwendenden herkömmlichen Membranpumpe hat. In weiteren, keine Resonanz verwendenden Membranpumpen hat es sich ebenfalls herausgestellt, dass das Vorhandensein von Luftblasen Eigenschaften änderte. Somit führten die Erfinder unter der Überlegung, dass es durch Verhindern des Eintritts von Luftblasen in die Pumpe möglich sein müsste, eine hohe Ausgabedurchflussmenge -zu erzielen und die Ausgabedurchflussmengeneigenschaften zu stabilisieren, umfangreiche Untersuchungen durch und gelangten dann zu der vorliegenden Erfindung.
Da eine in der vorliegenden Erfindung verwendete Miniaturpumpe einen Blasenfallenabschnitt zum Blockieren eines Eintritts von Luftblasen in einen Miniaturpumpenabschnitt enthält, treten keine Luftblasen in den Miniaturpumpenabschnitt ein. Demzufolge ist es möglich, eine Miniaturpumpe bereitzustellen, die sowohl eine große Ausgabedurchflussmenge als auch stabile Ausgabedurchflussmengeneigenschaften erzielt.
Es gibt keine spezifische Einschränkung bezüglich der Abmessung des Miniaturpumpenabschnittes der vorliegenden Erfindung. Bevorzugt hat jedoch der Miniaturpumpenabschnitt eine Abmessung, dass er in ein tragbares Gerät eingebaut werden kann. Insbesondere überschreitet keine von den Höhen-, Breiten- und Tiefenabmessungen 40 mm. Obwohl ihre Durchflussmenge nicht spezifisch beschränkt ist, weist sie bevorzugt einen maximalen Durchfluss von nicht mehr als etwa 1·10^–3m³/min auf.
Bevorzugt weist der Miniaturpumpenabschnitt ferner einen Flüssigkeitszuführungsmechanismus auf, um das Einströmen der Flüssigkeit durch den Ansaugkanal und die Ausgabe durch den Ausgabekanal zu ermöglichen.
Ferner weist der Miniaturpumpenabschnitt bevorzugt eine Druckkammer auf, die zwischen dem Ansaugkanal und dem Ausga bekanal angeordnet ist, ein bewegliches Element, das so hin und her bewegt wird, dass es ein Volumen der Druckkammer ändert, ein Ansaugventil zum Verhindern, dass Flüssigkeit, welche aus dem Ansaugkanal in die Druckkammer geströmt ist, zurück in den Ansaugkanal strömt, und ein Auslassventil zum Verhindern, dass Flüssigkeit, welche aus der Druckkammer in den Auslasskanal ausgeströmt ist, in die Druckkammer zurückströmt.
In diesem Falle wird das bewegliche Element bevorzugt durch eine piezoelektrische Betätigungseinrichtung mit einer Schwingplatte hin und her bewegt. Dieses macht es leichter, eine Miniaturpumpe mit einer kleinen Außenform zu erzielen.
Ferner enthält in der vorstehend beschriebenen Miniaturpumpe der Blasenfallenabschnitt bevorzugt ein Filter. Dieses ermöglicht es, leicht und preiswert einen Blasenfallenabschnitt zu erzielen, um den Eintritt von Luftblasen in den Miniaturpumpenabschnitt zu blockieren.
Ferner enthält in der vorstehend beschriebenen Miniaturpumpe der Blasenfallenabschnitt ein oder mehrere Filter und ein Blasenreservoir. Das Vorhandensein des Blasenreservoirs macht es möglich, eine Eigenschaftsverschlechterung des Blasenfallenabschnittes, welche durch ein Filter eingefangene und dann an diesen Filter anhaftende Luftblasen verursacht wird und eine daraus sich ergebende Eigenschaftsverschlechterung der Miniaturpumpe zu verhindern.
In diesem Falle werden die Filter bevorzugt sowohl in dem Ansauganschluss als auch in dem Ausgabeanschluss des Blasenreservoirs vorgesehen. Auf diese Weise strömen, sobald die Luftblasen in dem Blasenreservoir eingefangen sind, diese nicht zurück, selbst wenn der Betrieb der Miniaturpumpe beendet wird. Daher ist es möglich, eine Miniaturpumpe bereitzu stellen, die konstant in einer stabilen Weise betrieben werden kann.
Bevorzugt haben die sowohl in dem Ansauganschluss als auch dem Ausgabeanschluss des Blasenreservoirs vorgesehenen Filter unterschiedliche Eigenschaften. Dieses ermöglicht es, die Luftblasen zuverlässig in dem Blasenreservoir zwischen diesen Filtern einzuschließen.
Ferner können in der vorstehend beschriebenen Miniaturpumpe der Miniaturpumpenabschnitt und der Blasenfallenabschnitt als ein Teil ausgeführt sein. Dieses ermöglicht es, einen Zunahme der Komponentenanzahl zu verhindern, und somit eine Miniaturpumpe bereitzustellen, die leicht gebaut und gehandhabt werden kann.
Alternativ können in der vorstehend beschriebenen Miniaturpumpe der Miniaturpumpenabschnitt und der Blasenfallenabschnitt miteinander über ein Rohr in Verbindung stehen. Dieses erhöht den Flexibilitätsgrad in der Anordnung des Miniaturpumpenabschnittes und des Blasenfallenabschnittes.
Ferner ist in der vorstehend beschriebenen Miniaturpumpe der Blasenfallenabschnitt auf einer Seite des Ansaugkanals vorgesehen. Dieses ermöglicht es, den Eintritt von Luftblasen in den Miniaturpumpenabschnitt zuverlässig zu verhindern.
In dem Falle, in welchem der Blasenfallenabschnitt aus einem oder mehreren Filtern und einem Blasenreservoir besteht, dient bevorzugt wenigstens eines von den Filtern als eine Innenoberfläche des Blasenreservoirs, und X ≤ (2σ/ρg)^1/2 ist erfüllt, wobei X ein Abstand zwischen dem einem von den als die Innenoberfläche dienenden Filtern und einer Innenoberfläche des gegenüberliegenden Blasenreservoirs ist, σ eine Oberflächenspannung einer zu verwendenden Flüssigkeit ist, ρ deren Dichte ist und g die Erdbeschleunigung ist. Dieses ermöglicht es, eine Miniaturpumpe mit geringeren Eigenschaftsveränderungen in Abhängigkeit von der Orientierung des Blasenfallenabschnittes bereitzustellen.
Anschließend enthält ein Kühlsystem der vorliegenden Erfindung die vorstehend beschriebene Miniaturpumpe, eine interne Wärmetauschereinheit, eine externe Wärmetauschereinheit und ein Rohr zum Verbinden der Miniaturpumpe, der internen Wärmetauschereinheit und der externen Wärmetauschereinheit. Da eine derartige Miniaturpumpe als eine Pumpe verwendet wird, kann ein Miniaturkühlsystem mit einer stabilen und hohen Kühlleistung erzielt werden.
In diesem Falle kann der Blasenfallenabschnitt wenigstens als ein Teil von einer oder beiden von der internen Wärmetauschereinheit und externen Wärmetauschereinheit angeordnet werden. Der Blasenfallenabschnitt kann in der internen Wärmetauschereinheit und/oder der externen Wärmetauschereinheit aufgenommen sein und dadurch die Anzahl der Komponenten reduzieren.
Alternativ kann der Blasenfallenabschnitt wenigstens eine von der internen Wärmetauschereinheit und der externen Wärmetauschereinheit sein. Dieses ermöglicht es, die Anzahl der Komponenten zu reduzieren und das Kühlsystem zu minimieren. Ferner wird der Blasenfallenabschnitt vergrößert, und dadurch das Blaseneinfangverhalten verbessert.
Ferner dient bevorzugt eine Kanalwand stromab von dem Blasenfallenabschnitt als eine Wärmeabsorptionsfläche der internen Wärmetauschereinheit oder als eine Wärmeabgabeoberfläche der externen Wärmetauschereinheit. Dieses ermöglicht es, hohe Wärmeaustauscheigenschaften in einer stabilen Weise zu erzielen.
Ferner enthält ein tragbares Gerät der vorliegenden Erfindung das vorstehend beschriebene Kühlsystem der vorliegen den Erfindung. Demzufolge kann, da sich eine Kühl- und Wärmeabführungsleistung eines Wärmeerzeugungsabschnittes selbst in einem Miniaturkühlsystem verbessert, ein tragbares Miniatur-Hochleistungsgerät bereitgestellt werden.
Bevorzugt enthält das vorstehend beschriebene tragbare Gerät der vorliegenden Erfindung ferner einen Wärmeerzeugungsabschnitt, und der Wärmeerzeugungsabschnitt steht mit der internen Wärmetauschereinheit in Kontakt. Dieses verbessert und stabilisiert einen Wärmeabsorptionseffekt des Wärmeerzeugungsabschnittes.
Ferner werden auch in dem Falle, in welchem das tragbare Gerät wenigstens zwei Wärmeerzeugungsabschnitte enthält, bevorzugt wenigstens zwei interne Wärmetauschereinheiten vorgesehen, und die internen Wärmetauschereinheiten stehen jeweils mit den wenigstens zwei Wärmeerzeugungsabschnitten in Kontakt. Die internen Wärmetauschereinheiten werden abhängig von einer Vielzahl von Wärmeerzeugungsabschnitten vorgesehen, um dadurch einen Flexibilitätsgrad in der Anordnung der Wärmeerzeugungsabschnitte zu verbessern.
Ferner enthält das tragbare Gerät bevorzugt einen Wärmeerzeugungsabschnitt, und eine Kanalwand stromab von dem Blasenerzeugungsabschnitt steht mit dem Wärmeerzeugungsabschnitt in Kontakt. Dieses ermöglicht es, einen hohen Wärmeabsorptionseffekt in einer stabilen Weise zu erzielen.
Ferner steht bevorzugt eine Kanalwand stromab von dem Blasenfallenabschnitt mit einer Oberflächenplatte eines Gehäuses in Kontakt oder dient als Teil einer Oberfläche des Gehäuses. Dieses ermöglicht es, einen hohen Wärmeabführungseffekt in einer stabilen Weise zu erzielen.
Hierin nachstehend wird die vorliegende Erfindung detaillierter im Rahmen von Ausführungsformen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Nachstehendes ist eine Beschreibung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
1 ist eine schematische Schnittansicht, die Miniaturpumpe 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Miniaturpumpe 100 enthält im Wesentlichen einen Miniaturpumpenabschnitt 101 und einen Blasenfallenabschnitt 40. Der Miniaturpumpenabschnitt 101 besitzt einen Ansaugkanal 70a, durch welchen Flüssigkeit einströmt, einen Auslasskanal 70b, durch welchen Flüssigkeit ausströmt, eine zwischen dem Ansaugkanal 70a und dem Auslasskanal 70b vorgesehene Druckkammer 50, eine piezoelektrische Schwingplatte (bewegliches Element) 30, die so hin und her bewegt wird, dass sie ein Volumen der Druckkammer 50 verändert, ein in dem Einströmkanal zu der Druckkammer 50 vorgesehenes Ansaugventil 33a und ein in dem Ausströmkanal aus der Druckkammer 50 vorgesehenes Ausgabeventil 33b. Das Ansaugventil 33a verhindert, dass Flüssigkeit, welche aus dem Ansaugkanal 70a in die Druckkammer 50 geströmt ist, in den Ansaugkanal 70a zurückströmt, und das Ausgabeventil 33b verhindert, dass Flüssigkeit, welche aus der Druckkammer 50 zu dem Auslasskanal 70b ausgeströmt ist, in die Druckkammer 50 zurückströmt. Ferner enthält der Blasenfallenabschnitt 40 ein Filter 41, das in dem Ansaugkanal 70a vorgesehen ist. Der Miniaturpumpenabschnitt 101 und der Blasenfallenabschnitt 40 sind als ein Teil durch ein Gehäuse 34 ausgebildet. In 1 zeigen Pfeile 10 Flüssigkeitsströmungsrichtungen an.
Insbesondere wird die piezoelektrische Schwingplatte 30, welche eine Membrane (bewegliches Element) ist, von einem keramischen Substrat, das als ein piezoelektrisches Substrat 31 dient und einem Substrat aus rostfreiem Stahl, das als Schwingplatte 32 dient, die an einer Seite dieses keramischen Substrates befestigt ist, gebildet. Sowohl das Ansaugventil 33a als auch das Ausgabeventil 33b können aus Harz hergestellte Rückschlagventile sein. Zusätzlich wird ein folienartiges hydrophobes Filter als das Filter 41 verwendet.
Anschließend wird ein Arbeitsprinzip dieser piezoelektrischen Schwingplatte 30 unter Verwendung der 2A und 2B beschrieben.
2A und 2B sind vergrößerte Ansichten, die die piezoelektrische Schwingplatte 30 darstellen. Das diese piezoelektrische Schwingplatte 30 bildende piezoelektrische Substrat (piezoelektrische Element) 31 hat eine Eigenschaft, sich in einer Längsrichtung des Substrates (siehe Pfeile in den Figuren) auszudehnen und zusammenzuziehen, wenn eine Impulsspannung in einer Dickenrichtung des Substrates angelegt wird. Somit wird es durch Anbringen des piezoelektrischen Substrates 31 an der Schwingplatte 32 möglich, eine Biegungsauslenkung gemäß Darstellung in den 2A oder 2B zu bewirken. Beispielsweise bewirkt die Anlegung einer positiven Impulsspannung, dass sich das piezoelektrische Substrat 31 ausdehnt, und die einer negativen Impulsspannung bewirkt, dass sich das piezoelektrische Substrat zusammenzieht, so dass Aufwärts- und Abwärtsbiegeauslenkungen gemäß Darstellung in den 2A bzw. 2B auftreten. Eine derartige Biegeauslenkung der piezoelektrischen Schwingplatte 30 verändert das Volumen innerhalb der Druckkammer 50 und komprimiert und dekomprimiert somit die Flüssigkeit in der Druckkammer 50. Aufgrund dieser Kompressions- und Dekompressionsvorgänge und der Funktion der Ventile 33a und 33b fördertet die Pumpe die Flüssigkeit in einer Richtung. Anschließend wird der Pumpenbetrieb im Detail erläutert.
Die Biegeauslenkung der piezoelektrischen Schwingplatte 30 dekomprimiert die Druckkammer 50 und öffnet somit auf der Seite des Ansaugkanals 70a vorgesehene das Ansaugventil 33a, das und schließt das auf der Seite des Ausgabekanals 70b vorgesehene Ausgabeventil 33b, so dass die Flüssigkeit aus dem Ansaugkanal 70a in die Druckkammer 50 strömt. Danach komprimiert die Biegeauslenkung der piezoelektrischen Schwingplatte 30 in die entgegengesetzte Richtung die Druckkammer 50, und schließt somit das auf der Seite des Ansaugkanals 70a vorgesehene Ansaugventil 33a und öffnet das auf der Seite des Ausgabekanals 70b vorgesehene Ausgabeventil 33b, so dass die Flüssigkeit aus der Druckkammer 50 in den Ausgabekanal 70b ausströmt. Diese Operationen werden aufeinanderfolgend wiederholt, um dadurch den Pumpenbetrieb zu erzielen.
Das Filter 41 wie der Blasenfallenabschnitt 40 ist in dem Ansaugkanal 70a so vorgesehen, so dass von der Luftblasen enthaltenden Flüssigkeit nur die Flüssigkeit die Mikroporen des Filters 41 passiert, während die Luftblasen von dem Filter 41 abgefangen werden. Somit kann verhindert werden, dass Luftblasen aus dem Ansaugkanal 70a in die Druckkammer 50 eintreten. Ein Beispiel des Filters 41 umfasst ein hydrophiles Filter wie z.B. ein Membranfilter, das von Millipore Corporation (beispielsweise unter der Handelsbezeichnung "Mitex LC" (bestehend aus PTFE (Polytetrafluorethylen)) mit einer Porengröße von 10 μm) oder der Handelsbezeichnung "Durapore SVLP" (bestehend aus PVDF (Polyvinylidenfluorid)) mit einem Porendurchmesser von 5 μm) hergestellt wird. Im Übrigen gibt es keine spezifische Einschränkung bezüglich des Filters und ein Filter mit einem größeren Porendurchmesser (z.B. 30 μm, 50 μm, usw.) kann anstellte des vorstehend beschriebenen Filters verwendet werden.
Anschließend wird ein diese Pumpe verwendendes Kühlsystem unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Das Kühlsystem enthält hauptsächlich die Miniaturpumpe 100, eine interne Wärmetauschereinheit 110, eine externe Wärmetauschereinheit 120 und ein diese Komponenten verbindendes Rohr 60.
Der Betriebsablauf des Kühlsystems wird kurz erläutert. Die Miniaturpumpe 100 pumpt die Flüssigkeit in dem Rohr 60 um. Die interne Wärmetauschereinheit 110 absorbiert Wärme aus Wärme erzeugenden Komponenten wie z.B. einer CPU (Zentrale Verarbeitungseinheit) eines Personalcomputers, um so eine Flüssigkeitstemperatur zu erhöhen, während die externe Wärmetauschereinheit 120 Wärme, welche in die Flüssigkeit absorbiert wurde, in die Luft abgibt, um so die Flüssigkeitstemperatur zu senken. Durch Wiederholen dieses Betriebsablaufs kann das Kühlsystem so funktionieren, dass es einen Temperaturanstieg in Wärme erzeugenden Komponenten wie z.B. einer CPU reduziert.
Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform verleiht die Schwingung der piezoelektrischen Schwingplatte 30 in der Druckkammer 50 der Flüssigkeit eine Schwingungsenergie (Druck), welche das Ansaugventil 30a und das Ausgabeventil 33b aufdrückt, um so den Pumpvorgang auszuführen. Demzufolge werden Pulsationen erzeugt, so dass dieses dem Miniaturpumpenabschnitt 101 Resonanzeigenschaften in Bezug auf ihre Durchflussmenge verleiht. Durch die Nutzung derartiger Resonanzeigenschaften wird es möglich, eine Durchflussmenge zu erhöhen, um dadurch eine Miniaturpumpe mit einer großen Durchflussmenge zu erzielen. Ferner treten, da der Blasenfallenabschnitt 40 in dem Ansaugkanal vorgesehen ist, keine Luftblasen in den Miniaturpumpenabschnitt 101 ein. Demzufolge kann ein Phänomen verhindert werden, in welchem in dem Miniaturpumpenabschnitt 101 vorhandene Luftblasen die Frequenzeigenschaften der Pumpen erheblich ändern und somit die Durchflussmenge erheblich ändern, und ein Phänomen, wenn der Pumpvorgang stoppt, wenn viele Luftblasen in der Pumpe vorhanden sind.
Ferner ermöglicht das Vorhandensein des Blasenfallenabschnittes 40, wenn die Pumpe in dem Kühlsystem verwendet wird, eine freie Wahl des Rohres. Dieses beruht darauf, dass aus einem Rohrmaterial eintretende Luftblasen durch den Blasenfallenabschnitt 40 abgefangen werden können, um somit den Eintritt von Luftblasen in den Miniaturpumpenabschnitt 101 zu verhindern.
Ferner wird es leichter, ein Rohrverbindungssystem einzuführen, was wichtig für die Vereinfachung einer Systemmontage ist, die zu einer höheren Produktivität führt.
Zusätzlich kann ein Flüssigkeitsentlüftungsprozess, welcher üblicherweise erforderlich ist, wenn die Pumpe in dem Kühlsystem verwendet wird, eliminiert werden und dadurch die Produktivität weiter verbessert werden.
Obwohl das Kühlsystem nur die Pumpe 100, die interne Wärmetauschereinheit 110, die externe Wärmetauschereinheit 120 und das diese Komponenten verbindende Rohr 60 in der vorliegenden Ausführungsform enthält, kann es ferner beispielsweise mit einem Gelenkabschnitt, um eine Biegung zu ermöglichen, oder mit einem Durchflussmesser versehen sein, wobei in diesem Falle ein ähnlicher Effekt erzielt werden kann.
Obwohl ein hydrophiles Filter als der Blasenfallenabschnitt 40 in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, gibt es keine spezielle Einschränkung bezüglich dessen Porendurchmessers und Materials. Ein ähnlicher Effekt kann erzeugt werden, sofern die Struktur verhindert, dass Blasen in den Miniaturpumpenabschnitt 101 eintreten. Beispielsweise kann ein Metallgitter (z.B. ein Gitter aus rostfreiem Stahl mit körpergebundenem holländischen Gewebe mit einer Maschenzahl von 165 × 800 und Filtrationsgenauigkeit von etwa 30 bis 32 μm verwendet werden.
Ferner ist, obwohl aus Harz bestehende Rückschlagventile als die Ventile 33a, 33b verwendet werden, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein aus rostfreiem Stahl hergestelltes Ventil ebenfalls einen ähnlichen Effekt erzeugen, sofern es einen Ventilmechanismus aufweist.
Ferner ist, obwohl eine piezoelektrische Schwingplatte mit einem piezoelektrischen Substrat als Antriebsquelle der Membrane verwendet wird, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ein ähnlicher Effekt kann beispielsweise durch die Ersetzung der Membrane durch einen Kolben erzielt werden, sofern dieser das Volumen der Druckkammer 50 verändern kann.
Zusätzlich kann, obwohl die vorstehende Beschreibung auf ein Beispiel einer Verwendung einer Oszillationspumpe, welche eine Verdrängerpumpe ist, als ein Flüssigkeitszuführungsmechanismus des Miniaturpumpenabschnittes 101 gerichtet ist, nicht nur die Oszillationspumpe, sondern auch eine Turbopumpe, wie z.B. eine Rotationspumpe, eine Zentrifugalpumpe oder Axialströmungspumpe verwendet werden. Durch die Bereitstellung des Blasenfallenabschnittes 40 kann derselbe Effekt erzeugt werden.
Zweite Ausführungsform
Nachstehendes ist eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
4 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Miniaturpumpe 100 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In dieser Figur weisen Elemente mit einer ähnlichen Funktion wie der von 1 dieselben Bezugszeichen auf. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass der Blasenfallenabschnitt 40 von einem Filter 41 und einem Blasenreservoir 42 stromauf von dem Filter 41 gebildet wird.
Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform kann ein zu der ersten Ausführungsform ähnlicher Effekt erzielt werden. Mit anderen Worten, der Blasenfallenabschnitt 40 ist auf der Seite des Ansaugkanals 70a des Miniaturpumpenabschnittes 101 vorgesehen und verhindert dadurch den Eintritt von Luftblasen in die Druckkammer 50, so dass sich die Eigenschaften des Miniaturpumpenabschnittes 101 nicht ändern und der Betrieb nicht endet.
Ferner steigen durch die Bereitstellung des Blasenreservoirs 42 als ein Teil des Blasenfallenabschnittes 40 die durch das Filter eingefangenen Luftblasen auf und sammeln sich in dem Blasenreservoir 42 und verhindern dadurch, dass die Luftblasen auf der Oberfläche des Filters 41 bleiben. Daher wird es möglich, eine Eigenschaftenverschlechterung des Filters 41, welche aufgrund einer Abnahme in der effektiven Filterfläche entsteht, die durch Luftblasen bewirkt wird, die in großen Mengen erzeugt werden und dann an der Oberfläche des Filters 41 anhaften, und eine sich ergebende Verschlechterung der Pumpleistung zu mindern.
In der vorliegenden Erfindung ist das Blasenreservoir 42 über dem Filter 41 angeordnet. Dieses ist so, da die Abwärtsrichtung als die Schwerkraftwirkung angenommen wird. Ähnliche Eigenschaften können durch Veränderung der Orientierung des Blasenreservoirs abhängig von der Richtung, in welcher die Pumpe angeordnet ist, erzielt werden.
Ferner wird angenommen, dass die Miniaturpumpe 100 nur in einer Richtung in 4 orientiert ist. Jedoch kann, wenn zwei oder mehr Orientierungsrichtungen vorhanden sind, der ähnliche Effekt erzielt werden, indem abhängig von den Orientierungsrichtungen die Form des Blasenreservoirs überdacht oder mehrere Blasenreservoirs vorgesehen werden.
Zusätzlich ist, obwohl ein hydrophiles Filter als das Filter 41 in der vorliegenden Ausführungsform wie in der ersten Ausführungsform verwendet wird, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann auch ein Metallgitter verwendet werden. Alternativ muss das Filter 41 nicht vorgesehen werden. Ein ähnlicher Effekt kann erzielt werden, sofern die Struktur den Eintritt von Luftblasen in den Miniaturpumpenabschnitt 101 verhindert.
Ferner ist, obwohl aus Harz bestehende Rückschlagventile als die Ventile 33a und 33b verwendet werden, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein aus rostfreiem Stahl hergestelltes Ventil ebenfalls einen ähnlichen Effekt erzeugen, sofern es einen Ventilmechanismus aufweist.
Ferner ist, obwohl eine piezoelektrische Schwingplatte mit einem piezoelektrischen Substrat als Antriebsquelle der Membrane verwendet wird, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ein ähnlicher Effekt kann beispielsweise durch die Ersetzung der Membrane durch einen Kolben erzielt werden, sofern dieser das Volumen der Druckkammer 50 verändern kann.
Zusätzlich kann, obwohl die vorstehende Beschreibung auf ein Beispiel einer Verwendung einer Oszillationspumpe, welche eine Verdrängerpumpe ist, als ein Flüssigkeitszuführungsme chanismus des Miniaturpumpenabschnittes 101 gerichtet ist, nicht nur die Oszillationspumpe, sondern auch eine Turbopumpe, wie z.B. eine Rotationspumpe, eine Zentrifugalpumpe oder Axialströmungspumpe verwendet werden. Durch die Bereitstellung des Blasenfallenabschnittes 40 kann derselbe Effekt erzeugt werden.
Dritte Ausführungsform
Nachstehendes ist eine Beschreibung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
5 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Miniaturpumpe 100 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In dieser Figur weisen Elemente mit einer ähnlichen Funktion wie der von 1 dieselben Bezugszeichen auf. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass der Blasenfallenabschnitt 40 von einem ersten Filter 41a, einem zweiten Filter 41b und einem Blasenreservoir 42 gebildet wird. Die in die Druckkammer 50 strömende Flüssigkeit durchläuft das erste Filter 41a, das Blasenreservoir 42 und das zweite Filter 41b in dieser Reihenfolge.
Anschließend werden die Eigenschaften des ersten Filters 41a und des zweiten Filters 41b im Detail unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
In 6 zeigt die Ordinate einen Differenzdruck von Flüssigkeiten auf den Vorder- und Rückseiten des Filters, und die Abszisse zeigt einen Porendurchmesser (einen Öffnungsdurchmesser) des Filters an. In dem Zustand, in welchem Flüssigkeiten auf beiden Seiten des Filters mit einem vorbestimmten Durchmesser eingefüllt sind und Luftblasen nur in eine Seite gemischt sind, ist der Druck auf der Seite, in welcher die Luftblasen vorhanden sind, in Bezug auf die andere Seite allmählich erhöht. Dann wird der Differenzdruck zwischen den Vorder- und Rückseiten des Filters zu dem Zeitpunkt, an dem diese Blasen mit dem Durchtritt durch die Filterporen beginnen, durch eine dicke durchgezogene Linie 20 in 6 dargestellt. Gemäß Darstellung in dieser Figur treten, wenn der Porendurchmesser des Filters groß ist, die Luftblasen durch die Filterporen selbst unter einem kleinen Druck hindurch. Somit können die Luftblasen nicht durch das Filter unter den durch einen Bereich A näher an dem Ursprungspunkt dargestellten Porendurchmesser- und Differenzdruck-Bedingungen in Bezug auf die dicke durchgezogene Linie 20 von 6 hindurch treten, während Luftblasen durch das Filter unter den durch einen Bereich B auf der anderen Seite der dicken durchgezogenen Linie 20 dargestellten Porendurchmesser- und Differenzdruck-Bedingungen durchtreten können.
In 6 bezeichnet der Differenzdruck "P" einen Differenzdruck an den Vorder- und Rückseiten jeder der Filter 41a und 41b, wenn sich die Druckkammer 50 in einem dekomprimierten Zustand befindet. Obwohl die Differenzdrücke für diese Filter in der Realität unterschiedlich sind, wenn sich die Druckkammer 50 in dem dekomprimierten Zustand befindet, werden sie zur Vereinfachung durch denselben Differenzdruck P in 6 dargestellt.
Das erste Filter 41a ist stromauf von dem Blasenreservoir 42 angeordnet und dessen Porendurchmesser ist so ausgelegt, dass er der durch "Erstes Filter" in 6 bezeichneten Position entspricht. Somit lässt, wenn die Miniaturpumpe so betrieben wird, dass der Differenzdruck P auf beide Seiten des ersten Filters 41a wirkt, das erste Filter 41a Luftblasen durch. Andererseits lässt es keine Luftblasen durch, wenn die Miniaturpumpe steht, mit anderen Worten, wenn der Differenzdruck im Wesentlichen Null ist, was bedeutet, dass die Luftblasen in dem Blasenreservoir 42 nicht zurückströmen können.
Andererseits ist das zweite Filter 41b stromab von dem Blasenreservoir 42 vorgesehen und dessen Porendurchmesser ist so ausgelegt, dass es einer durch "Zweites Filter" in 6 dargestellten Position entspricht. Somit lässt das zweite Filter 41b keine Luftblasen hindurch, wenn die Miniaturpumpe so betrieben wird, dass der Differenzdruck P auf beide Seiten des zweiten Filters 41b wirkt.
Wie vorstehend beschrieben, haben das erste Filter 41a und das zweite Filter 41b unterschiedliche Eigenschaften. Ferner hat jedes dieser Filter 41a und 41b bevorzugt jeweils einen kleinen Druckverlust.
In der vorliegenden Ausführungsform wird für den Zweck der Bereitstellung derartiger Eigenschaften ein Gitter aus rostfreiem Stahl als das erste Filter 41a verwendet und ein hydrophiles Filter als das zweite Filter 41b verwendet.
Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform kann ein ähnlicher Effekt wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden.
Ferner treten, da der Blasenfallenabschnitt 40 durch das erste Filter 41a, das zweite Filter 41b und das Blasenreservoir 42 gebildet wird, Luftblasen, die durch das erste Filter 41a hindurch getreten sind und dann in das Blasenreservoir 42 geströmt sind, selbst wenn die Miniaturpumpe steht, weder durch das zweite Filter 41b hindurch und strömen in die Druckkammer 50, noch durch das erste Filter 41a und das zweite Filter 41b. Daher treten Luftblasen, sobald sie in dem Blasenreservoir 42 gefangen sind, selbst dann nicht aus, wenn Schwingungen aufgebracht werden, während die Miniaturpumpe 100 steht, und es kann ein stabiler Betrieb auch bei der an schließenden Wiederaufnahme des Pumpenbetriebs sichergestellt werden.
Ferner wird es, wenn die in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Miniaturpumpe 100 als ein Teil eines Zirkulationssystems verwendet wird, da alle in dem System erzeugten Luftblasen in dem Blasenreservoir 42 des Blasenfallenabschnittes 40 gesammelt werden, leichter, eine Wartung auszuführen, beispielsweise die Menge der Flüssigkeit im Inneren zu überwachen und Flüssigkeit nachzufüllen.
Obwohl die vorliegende Ausführungsform ein Gitter aus rostfreiem Stahl und ein hydrophiles Filter als die Filter 41a und 41b verwendet, besteht keine Einschränkung auf diese. Ein ähnlicher Effekt kann erzielt werden, sofern Filter eingesetzt werden, die die allgemein bei 6 dargestellten Eigenschaften zeigen.
Ferner ist, obwohl aus Harz bestehende Rückschlagventile als die Ventile 33a und 33b verwendet werden, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein aus rostfreiem Stahl hergestelltes Ventil ebenfalls einen ähnlichen Effekt erzeugen, sofern es einen Ventilmechanismus aufweist.
Ferner ist, obwohl eine piezoelektrische Schwingplatte mit einem piezoelektrischen Substrat als Antriebsquelle der Membrane verwendet wird, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ein ähnlicher Effekt kann beispielsweise durch die Ersetzung der Membrane durch einen Kolben erzielt werden, sofern dieser das Volumen der Druckkammer 50 verändern kann.
Zusätzlich kann, obwohl die vorstehende Beschreibung auf ein Beispiel einer Verwendung einer Oszillationspumpe, welche eine Verdrängerpumpe ist, als ein Flüssigkeitszuführungsmechanismus des Miniaturpumpenabschnittes 101 gerichtet ist, nicht nur die Oszillationspumpe, sondern auch eine Turbopumpe, wie z.B. eine Rotationspumpe, eine Zentrifugalpumpe oder Axialströmungspumpe verwendet werden. Durch die Bereitstellung des Blasenfallenabschnittes 40 kann derselbe Effekt erzeugt werden.
Vierte Ausführungsform
Nachstehendes ist eine Beschreibung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
7 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Miniaturpumpe 100 gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In dieser Figur weisen Elemente mit einer Funktion ähnlich der von 1 dieselben Bezugszeichen auf. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass der Blasenfallenabschnitt 40 durch ein Filter 41 und ein Blasenreservoir 42 stromauf von dem Filter 41 wie in der zweiten Ausführungsform gebildet wird, und dahingehend, dass dieser Blasenfallenabschnitt 40 und der Miniaturpumpenabschnitt 101 getrennt sind und diese über ein Rohr 60 miteinander in Verbindung stehen. Zusätzlich werden aus rostfreiem Stahl ausgebildete Ventilmechanismen anstelle der Rückschlagventile als das Ansaugventil 33a und Ausgabeventil 33b in der vorliegenden Ausführungsform verwendet.
Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform kann ein zu der zweiten Ausführungsform ähnlicher Effekt erzielt werden, da der Blasenfallenabschnitt 40 wie in der zweiten Ausführungsform aufgebaut ist.
Ferner wird es durch das Trennen des Blasenfallenabschnittes 40 und des Miniaturpumpenabschnittes 102, so dass sie über das Rohr 60 in Verbindung stehen, statt diesen als ein Teil mittels des gemeinsamen Gehäuses 34 auszubilden, möglich, den Blasenfallenabschnitt frei anzuordnen und somit eine Auslegungsflexibilität und Funktionalität im Aufbau des Systems unter Verwendung der Miniaturpumpe zu verbessern. Das Rohr 60 kann so ausgelegt werden, dass es jede beliebige Länge aufweist oder gebogen werden kann, oder in seiner Mitte mit einem Strömungsmesser oder einem Gelenkabschnitt versehen sein, die eine freie Faltung ermöglichen.
Obwohl eine piezoelektrische Schwingplatte mit einem piezoelektrischen Substrat als Antriebsquelle der Membrane verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ein ähnlicher Effekt kann beispielsweise durch die Ersetzung der Membrane durch einen Kolben erzielt werden, sofern dieser das Volumen der Druckkammer 50 verändern kann.
Zusätzlich kann, obwohl die vorstehende Beschreibung auf ein Beispiel einer Verwendung einer Oszillationspumpe, welche eine Verdrängerpumpe ist, als ein Flüssigkeitszuführungsmechanismus des Miniaturpumpenabschnittes 101 gerichtet ist, nicht nur die Oszillationspumpe, sondern auch eine Turbopumpe, wie z.B. eine Rotationspumpe, eine Zentrifugalpumpe oder Axialströmungspumpe verwendet werden. Durch die Bereitstellung des Blasenfallenabschnittes 40 kann derselbe Effekt erzeugt werden.
Obwohl die vorstehende Beschreibung auf ein Beispiel gerichtet ist, in welchem der Blasenfallenabschnitt 40 eine Konfiguration ähnlich dem in der zweiten Ausführungsform aufweist, kann ein Blasenfallenabschnitt auch eine Konfiguration ähnlich dem in der dritten Ausführungsform aufweisen. Ferner muss, sofern Luftblasen durch den Blasenfallenabschnitt 40 eingefangen werden und an einem Durchtritt durch das Rohr 60 und Eintritt in die Miniaturpumpe 100 gehindert werden, das Filter 41 nicht vorgesehen werden. Alternativ kann der Blasenfallenabschnitt 40 kein Blasenreservoir wie in der ersten Ausführungsform enthalten.
Fünfte Ausführungsform
Nachstehendes ist eine Beschreibung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
8 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Miniaturpumpe 100 gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In dieser Figur weisen Elemente mit einer Funktion ähnlich der von 1 dieselben Bezugszeichen auf. 9 ist ein Aufbaudiagramm dieser Miniaturpumpe 100. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der nachstehenden Weise. Der Blasenfallenabschnitt 40 wird durch das erste Filter 41a, das zweite Filter 41b und das Blasenreservoir 42 wie in der dritten Ausführungsform gebildet. Der Blasenfallenabschnitt 40 und der Miniaturpumpenabschnitt 110 stehen miteinander über das Rohr 60 wie in der vierten Ausführungsform in Verbindung. Zusätzlich werden wie in der vierten Ausführungsform aus rostfreiem Stahl ausgebildete Ventilmechanismen anstelle von Rückschlagventilen wie dem Ansaugventil 33a und dem Ausgabeventil 33b verwendet.
Das Blasenreservoir 42 in dem Blasenfallenabschnitt 40 in der vorliegenden Ausführungsform bildet einen im Wesentlichen rechteckigen quaderförmigen Raum, dessen eine Seite dem zweiten Filter 41b entspricht. Der Abstand X zwischen dem zweiten Filter 41b und einer ihm gegenüberliegenden Innenwandoberfläche 42 erfüllt X ≤ (2σ/ρġ)^1/2, wobei σ eine Oberflächenspan nung einer zu verwendenden Flüssigkeit ist, ρ deren Dichte ist und g die Erdbeschleunigung ist.
Nachstehendes ist ein spezifisches Beispiel des Blasenfallenabschnittes 40 der vorliegenden Ausführungsform. Wenn eine durch die Miniaturpumpe 100 zu fördernde Flüssigkeit Wasser ist, ist, da die Oberflächenspannung σ von Wasser 73 mN/m ist, dessen Dichte ρ 998 kg/m³ ist und die Erdbeschleunigung g 9,8 m/s² ist, (2σ/ρg)^1/2 gleich 3,9 mm. Demzufolge ist es angebracht, dass der Abstand X zwischen dem zweiten Filter 41b des Blasenfallenabschnittes 40 und dessen gegenüberliegender Oberfläche 43 nicht größer als 3,9 mm ist. Somit wurde der vorstehend beschriebene Abstand (Dicke) X des Blasenreservoirs 42 in diesem Beispiel der vorliegenden Ausführungsform auf 3 mm festgelegt.
Anschließend wird ein Kühlsystem unter Verwendung dieser Pumpe unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. In dieser Figur weisen Elemente mit einer ähnlichen Funktion wie der von 3, welche das das Kühlsystem gemäß der ersten Ausführungsform darstellt, dieselben Bezugszeichen auf.
Dieses Kühlsystem unterscheidet sich von dem in der ersten Ausführungsform (siehe 3) beschriebenen Kühlsystem dahingehend, dass der Miniaturpumpenabschnitt 101 und der Blasenfallenabschnitt 40 über das Rohr 60 miteinander in Verbindung stehen.
Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform kann, da der Blasenfallenabschnitt 40 durch das erste Filter 41a, das zweite Filter 41b und das Blasenreservoir 42 in der dritten Ausführungsform gebildet wird, ein Effekt ähnlich dem der dritten Ausführungsform erzielt werden.
Ferner bewegen sich durch die Festlegung des Abstandes X in dem Blasenreservoir 42 des Blasenfallenabschnittes 40 auf nicht größer als (2σ/ρg)^1/2, die Luftblasen, die in das Blasenreservoir eingetreten sind, während sie gleichzeitig sowohl mit der Oberfläche des zweiten Filter 41b als auch der gegenüberliegenden Innenwandoberfläche 43 des Blasenfallenabschnittes 40 in Kontakt gehalten werden. Daher können ähnliche Eigenschaften unabhängig davon erzielt werden, wie die Miniaturpumpe 100 (insbesondere der Blasenfallenabschnitt 40) orientiert ist. Wenn der Abstand X größer als (2σ/ρg)^1/2 ist, können Luftblasen, nur mit einer Oberfläche des zweiten Filters 41b und der Innenwandoberfläche 43 abhängig von der Orientierung des Blasenfallenabschnittes 40 in Kontakt kommen. Beispielsweise sammeln sich, wenn der Blasenfallenabschnitt 40 in der Richtung orientiert ist, in welcher das zweite Filter 41b der Oberseite des Blasenreservoirs 42 entspricht, die Luftblasen in dem Blasenreservoir 42 in der Nähe der Oberfläche des zweiten Filters 41b, was zu einer Zunahme in dem Druckverlust der strömenden Flüssigkeit führt.
Obwohl die vorstehende Beschreibung auf ein Beispiel gerichtet ist, in welchem das Blasenreservoir 42 den im Wesentlichen rechteckigen quaderförmigen Raum ausbildet, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Sofern der Abstand X zwischen der Oberfläche des an der Ausflussseite des Blasenfallenabschnittes 40 vorgesehenen zweiten Filters 41b und der diesem gegenüberliegenden Innenwandoberfläche 43 nicht größer als (2σ/ρg)^1/2 ist, kann der Raum des Blasenreservoirs 42 alle beliebigen Formen annehmen. Beispielsweise kann eine projizierte Form des Blasenreservoirs 42 in senkrechter Richtung auf die Oberfläche des zweiten Filters 41b gesehen eine runde, elliptische, länglich runde oder jede polygonale Form haben. Zusätzlich sind die Oberfläche des zweiten Filters 41b und die ihr gegenüberliegende Innenwandoberfläche 43 bevorzugt parallel zueinander, wobei sie jedoch auch nicht parallel sein können, sofern der Abstand X zwischen nicht größer als (2σ/ρg)^1/2 ist. Ferner können eine oder beide von diesen eine gekrümmte Oberfläche anstelle einer ebenen Oberfläche enthalten. Ferner ist es angemessen, wenn der Abstand X zwischen der Oberfläche des zweiten Filters 41b und der ihm gegenüberliegende Innenwandabschnitt 43 größtenteils die vorstehend erwähnte Beziehung erfüllen. Demzufolge kann beispielsweise ein Teil der Innenwandoberfläche 43 mit einer Vertiefung versehen sein, deren Abstand von der Oberfläche des zweiten Filters 41b größer als (2σ/ρg)^1/2 ist.
Das erste Filter 41a kann so angeordnet sein, dass es dem zweiten Filter 41b gegenüberliegt.
Ferner kann, obwohl die vorliegende Ausführungsform auf den Fall gerichtet ist, in dem der Blasenfallenabschnitt 40 durch das erste Filter 41b und das Blasenreservoir 42 gebildet wird, das vorstehend beschriebene Auslegungskonzept angewendet werden und ein ähnlicher Effekt auch in den Fällen erzielt werden, in welchen der Blasenfallenabschnitt 40 durch das Filter 41 und das Blasenreservoir 42 stromauf wie in der zweiten Ausführungsform (siehe 4) und in der vierten Ausführungsform (siehe 7) gebildet wird. In derartigen Fällen ist es angebracht, dass der Blasenfallenabschnitt 40 so ausgelegt ist, dass eine dem Filter 41 gegenüberliegende Oberfläche in einem Abstand X von dem Filter 41 von nicht größer als (2σ/ρg)^1/2 angeordnet ist.
Ferner wird es gemäß der vorliegenden Ausführungsform, dadurch, dass der Blasenfallenabschnitt 40 und der Miniaturpumpenabschnitt 101 mittels des Rohres 60 miteinander in Verbindung gebracht werden, möglich, den Blasenfallenabschnitt 40 frei anzuordnen, und somit eine Auslegungsflexibilität und Funktionalität im Aufbau des Systems unter Verwendung der Miniaturpumpe zu verbessern.
Außerdem verbessert sich, da der Miniaturpumpenabschnitt 101 und der Blasenfallenabschnitt 40 miteinander unter Verwendung des Rohres 60 zur Ausbildung des Kühlsystems in Verbindung gebracht werden, die Flexibilität des Systems.
11A stellt ein Aufbaubeispiel in dem Falle dar, in welchem das Kühlsystem der in 10 dargestellten vorliegenden Ausführungsform bei einem Notebook-Personalcomputer verwendet wird, welcher ein Beispiel für ein tragbares Gerät ist. In 11A bezeichnet ein Bezugszeichen 200 ein Gehäuse eines Personalcomputers und umfasst ein erstes Gehäuse 200a, in welchem ein Flachbildschirm (z.B. ein nicht dargestellter Flüssigkristallflachbildschirm) eingebaut ist, und ein zweites Gehäuse 200b, in welchem eine Tastatur und eine Leiterplatte (beide nicht dargestellt) eingebaut sind. Das erste Gehäuse 200a kann in Bezug auf das zweite Gehäuse 200b an einem Scharnier 210 geöffnet und geschlossen werden. Das Bezugszeichen 130 bezeichnet einen Wärmeerzeugungsabschnitt wie z.B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), welche mit einer internen Wärmetauschereinheit 110 in Kontakt steht. Der Miniaturpumpenabschnitt 101, die interne Wärmetauschereinheit 110, der Wärmeerzeugungsabschnitt 130 und der Blasenfallenabschnitt 40 sind innerhalb des zweiten Gehäuses 200b vorgesehen, während die externe Wärmetauschereinheit 120 innerhalb des ersten Gehäuses 200a vorgesehen ist.
11B stellt eine Schnittansicht des Blasenfallenabschnittes 40 entlang der Linie XIB-XIB in 11A aus einer Pfeilrichtung gesehen dar. In 11B weisen Elemente mit einer Funktion ähnlich dem des Blasenfallenabschnittes 40 in 8 dieselben Bezugszeichen auf. Obwohl es in dieser Figur nicht dargestellt ist, sind der Miniaturpumpenabschnitt 101, die interne Wärmetauschereinheit 110 und der in 11A dar gestellte Wärmeerzeugungsabschnitt 130 über dem Blasenfallenabschnitt 40 angeordnet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Blasenfallenabschnitt 40 einer Unterseite des zweiten Gehäuses 200b ausgesetzt, so dass er als die externe Wärmetauschereinheit 120 verwendet wird. In diesem Falle ist der Blasenfallenabschnitt 40 so vorgesehen, dass eine mit der Flüssigkeit, die durch das zweite Filter 41b hindurch getreten ist, in Berührung stehende Kanalwand 44 mit der Außenseite in Berührung steht und das Blasenreservoir 42 auf der Seite des Wärmeerzeugungsabschnittes 130 angeordnet ist. Da im Wesentlichen keine Luftblase in der Flüssigkeit vorhanden ist, die durch das zweite Filter 41b hindurchgetreten ist, ist es möglich, die Wärme stabil über die Kanalwand 44 abzuführen. Zusätzlich wirken die in dem Blasenreservoir 42 eingeschlossenen Luftblasen als ein Wärmeisolator und verhindern somit, dass Wärme der Flüssigkeit in dem Blasenfallenabschnitt 40 die Temperatur von Komponenten in dem zweiten Gehäuse 200b einschließlich des über dem Blasenfallenabschnitt 40 angeordneten Wärmeerzeugungsabschnittes 130 erhöht.
In den 11A und 11B ist der Blasenfallenabschnitt 40 auf der Unterseite des zweiten Gehäuses 200b so angeordnet, dass die Kanalwand 44 stromab von dem Blasenfallenabschnitt 40 einen Teil der Bodenfläche des zweiten Gehäuses 200b bildet. Die Anordnung des Blasenfallenabschnittes 40 ist jedoch nicht auf den vorstehenden beschränkt. Beispielsweise kann er innerhalb des zweiten Gehäuses 200b über der Leiterplatte, dem Miniaturpumpenabschnitt 101, der internen Wärmetauschereinheit 110 und dem Wärmeerzeugungsabschnitt 130 und unterhalb der Tastatur so angeordnet sein, dass die Wärme über einen zwischen den Tasten der Tastatur befindlichen Raum abgeführt wird. Alternativ kann er so angeordnet sein, dass er einen Teil einer Außenoberfläche (einer dem Flachbildschirm gegenüberliegenden Oberfläche) des ersten Gehäuses 200a bildet. Der Blasenfallenabschnitt 40 kann in mehrere Teile unterteilt werden, welche dann an wenigstens zwei Positionen der Unterseite des zweiten Gehäuses 200b, der Innenseite des zweiten Gehäuses 200b und der Außenoberfläche des ersten Gehäuses 200a angeordnet werden. In jedem Falle wird die Kanalwand 44 bevorzugt so angeordnet, dass sie als eine Wärmeabführungsfläche dient.
Obwohl die Kanalwand 44 stromab von dem Blasenfallenabschnitt 40 der Gehäuseoberfläche in der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform Gehäuseoberfläche ausgesetzt ist, kann die Kanalwand 44 ebenfalls mit einer Innenoberfläche einer Oberflächenplatte des Gehäuses so in Verbindung stehen, dass Wärme über diese Oberflächenplatte abgeführt wird.
Ferner wird in dem in 10 dargestellten Kühlsystem und in dem in den 11A und 11B dargestellten tragbaren Gerät der Blasenfallenabschnitt 40 der fünften Ausführungsform mit zwei Filtern gemäß Darstellung in 8 als der Blasenfallenabschnitt 40 verwendet. Der Blasenfallenabschnitt 40 kann jedoch nur ein Filter wie in der in 7 dargestellten vierten Ausführungsform enthalten. Ferner muss, solange Luftblasen in dem Blasenreservoir aufgefangen werden können, der Blasenfallenabschnitt keinerlei Filter enthalten.
Obwohl eine piezoelektrische Schwingplatte mit einem piezoelektrischen Substrat als Antriebsquelle der Membrane in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ein ähnlicher Effekt kann beispielsweise durch die Ersetzung der Membrane durch einen Kolben erzielt werden, sofern dieser das Volumen der Druckkammer 50 verändern kann.
Zusätzlich kann, obwohl die vorstehende Beschreibung auf ein Beispiel einer Verwendung einer Oszillationspumpe, welche eine Verdrängerpumpe ist, als ein Flüssigkeitszuführungsmechanismus des Miniaturpumpenabschnittes 101 gerichtet ist, nicht nur die Oszillationspumpe, sondern auch eine Turbopumpe, wie z.B. eine Rotationspumpe, eine Zentrifugalpumpe oder Axialströmungspumpe verwendet werden. Durch die Bereitstellung des Blasenfallenabschnittes 40 kann derselbe Effekt erzeugt werden.
Sechste Ausführungsform
Nachstehendes ist eine Beschreibung einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
12 ist eine schematische Darstellung eines Kühlsystems gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur weisen Elemente mit einer Funktion ähnlich der von 10, welche das Kühlsystem der fünften Ausführungsform darstellt, dieselben Bezugszeichen auf.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform in der nachstehenden Weise. Der Blasenfallenabschnitt 40 ist als ein Teil der externen Wärmetauschereinheit 120 vorgesehen. Ferner wird anstelle der Membranverdrängerpumpe eine Rotationspumpe (auch als Zentrifugalpumpe bezeichnet) welche ein Typ von Turbopumpen ist, als der Miniaturpumpenabschnitt 101 verwendet.
13 stellt ein Beispiel dar, wie der Blasenfallenabschnitt 40 in der externen Wärmetauschereinheit 120 anzuordnen ist. In dieser Figur ist die Wärmeabgabeoberfläche (die Oberseite in 13) des Blasenfallenabschnittes 40 die Ka nalwand 44 stromab von dem zweiten Filter 41b des Blasenfallenabschnittes 40 in der fünften Ausführungsform.
14 stellt ein Aufbaubeispiel in dem Falle dar, in welchem das System der vorliegenden Erfindung bei einem Notebook-Personalcomputer angewendet wird, welcher ein Beispiel eines tragbaren Gerätes ist. In dieser Figur weisen Elemente mit einer ähnlichen Funktion wie der von 11A dieselben Bezugszeichen auf. Das in 14 dargestellte tragbare Gerät unterscheidet sich von dem von 11A dahingehend, dass der Blasenfallenabschnitt 40 innerhalb der externen Wärmetauschereinheit 120 in dem ersten Gehäuse 200a vorgesehen ist.
15 stellt eine schematische Konfiguration einer Rotationspumpe dar, die den Miniaturpumpenabschnitt 101 der vorliegenden Ausführungsform bildet. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 610 ein erstes Gehäuse, das Bezugszeichen 620 bezeichnet ein zweites Gehäuse, das Bezugszeichen 630 bezeichnet ein drittes Gehäuse, das Bezugszeichen 640 bezeichnet ein Pumpenrad, das Bezugszeichen 650 bezeichnet ein Lager, das Bezugszeichen 660 bezeichnet einen Rotor und das Bezugszeichen 670 bezeichnet einen Stator. Das Pumpenrad 640 wird drehbar durch das Lager 650 in einem durch das erste Gehäuse 610 und das zweite Gehäuse 620 gebildeten Raum gehalten. Ein Ansaugkanal 70a ist entlang der Rotationsachse des Pumpenrades 640 vorgesehen, während ein Ausgabekanal 70b in einer radialen Richtung des Pumpenrades 640 vorgesehen ist. Sowohl der Ansaugkanal 70a als auch der Ausgabekanal 70b sind mit dem Raum 680 verbunden. Der aus einem Permanentmagnet ausgebildete Rotor 660 ist auf einem Umfang des Pumpenrades 640 vorgesehen. Der aus einer Spule ausgebildete Stator 670 wird in einem von dem zweiten Gehäuse 620 und dem dritten Gehäuse 630 ausgebildeten Raum so gehalten, dass er dem Rotor 660 gegenüberliegt. Der Miniaturpumpenabschnitt 101 in 15 ist eine allgemeine Rotationszentrifugalpumpe, die einen Fluidstrom unter Nutzung einer Zentrifugalkraft erzeugt. Indem ein elektrischer Strom durch die Spule des Stators 670 geführt wird, wird eine elektromagnetische Kraft in dem Rotor 660 so erzeugt, dass darin eine Rotationsantriebskraft erzeugt wird. Diese dreht das Pumpenrad 640, an welcher der Rotor 660 befestigt ist. Das aus dem Ansaugkanal 70a in den Raum 680 strömende Fluid wird durch die Rotation des Pumpenrades 640 gedreht. Dieses erzeugt eine Zentrifugalkraft, um das Fluid kräftig aus dem Ausgabekanal 70b zu drücken. Auf diese Weise ermöglicht die Miniaturpumpe der vorliegenden Erfindung dem Fluid in durch Pfeile 10 angezeigte Richtungen zu strömen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein dem Effekt der fünften Ausführungsform ähnlicher Effekt erzielt werden.
Ferner kann durch Vorsehen des Blasenfallenabschnittes 40 als ein Teil der externen Wärmetauschereinheit 120 die Fläche, die das System insgesamt belegt, kleiner erscheinen.
Wenn der Blasenfallenabschnitt 40 innerhalb der externen Wärmetauschereinheit 120 vorgesehen wird, wird bevorzugt dieser Blasenfallenabschnitt 40 so vorgesehen, dass die Kanalwand stromab von dem Blasenfallenabschnitt 40 (die Kanalwand 44 gegenüber dem zweiten Filter 41b in 8) einer Wärmeabführungsfläche der externen Wärmetauschereinheit 120 (der Oberseite in 13) entspricht. Da im Wesentlichen keine Luftblase in der Flüssigkeit vorhanden ist, die den Blasenfallenabschnitt 40 passiert hat, ist es möglich, die Fläche zu maximieren, über welche die Flüssigkeit mit der Kanalwand 44 in Berührung steht. Somit verbessern sich die Wärmeaustauscheigenschaften über die Kanalwand 44, was es ermöglicht, den Blasenfallenabschnitt 40 als einen Teil der externen Wärmetauschereinheit 120 effektiv zu nutzen.
Obwohl der Blasenfallenabschnitt 40 so vorgesehen ist, dass er einen Teil der externen Wärmetauschereinheit 120 in der vorliegenden Ausführungsform bildet, kann die externe Wärmetauschereinheit 120 vollständig durch den Blasenfallenabschnitt 40 aufgebaut sein, welcher einen dem vorstehenden Effekt ähnlichen Effekt erzeugt. 16 stellt ein Aufbaubeispiel davon dar.
16 stellt ein Beispiel einer Anwendung auf einem Notebook-Personalcomputer wie in 14 dar. In 16 weisen Elemente mit einer ähnlichen Funktion wie der von 14 dieselben Bezugszeichen auf. Das in 16 dargestellte tragbare Gerät unterscheidet sich von dem in 14 dargestellten in der nachstehenden Weise. Der Blasenfallenabschnitt 40 wird als die externe Wärmetauschereinheit 120 verwendet und es ist kein weiteres als die externe Wärmetauschereinheit dienendes Element außer dem Blasenfallenabschnitt 40 vorgesehen. Zusätzlich sind mehrere interne Wärmetauschereinheiten (zwei in dem vorliegenden Beispiel, nämlich eine interne Wärmetauschereinheit 110a und eine zweite interne Wärmetauschereinheit 110b) entsprechend mehreren Wärmeerzeugungsabschnitten (zwei in dem vorliegenden Beispiel, nämlich einem ersten Wärmeerzeugungsabschnitt (z.B. einer CPU) 130a und einem zweiten Wärmeerzeugungsabschnitt (z.B. einem Videochip) 130b vorgesehen).
Die Kanalwand 44 ist der Außenoberfläche (der gegenüber dem Flachbildschirm gegenüberliegenden Oberfläche) des ersten Gehäuses 200a so ausgesetzt, dass die Kanalwand 44 stromab von dem Blasenfallenabschnitt 40 als eine Wärmeabgabeoberfläche dient. Dieses kann ein Innenvolumen des Blasenreservoirs 42 des Blasenfallenabschnittes 40 und einen Filterbereich er weitern, und daher verschlechtert sich das Verhalten selbst dann nicht, wenn noch mehr Luftblasen eingefangen werden. Da im Wesentlichen keine Luftblase in der Flüssigkeit vorhanden ist, die mit der Wärmeabführungsfläche in Berührung steht, ist es möglich, ausgezeichnete Wärmeübertragungseigenschaften ähnlich denen in dem Falle zu erzielen, in welchem der Blasenfallenabschnitt 40 getrennt und stromauf von der externen Wärmetauschereinheit vorgesehen ist. Ferner kann, da die externe Wärmetauschereinheit nicht als ein unabhängiges Element vorgesehen ist, das tragbare Gerät miniaturisiert werden.
Der Blasenfallenabschnitt 40 muss nicht innerhalb des ersten Gehäuses 200a gemäß Darstellung in 16 angeordnet sein, sondern kann auf der Unterseite des zweiten Gehäuses 200b oder innerhalb des zweiten Gehäuses 200b angeordnet sein. Ferner kann der Blasenfallenabschnitt 40 in mehrere Teile unterteilt sein, welche dann an mehreren Positionen angeordnet sein können. Ferner muss die als die Wärmeabgabeoberfläche dienende Kanalwand 44 keinen Teil der Außenoberfläche des Gehäuses gemäß Darstellung in 16 bilden, sondern kann mit der Innenoberfläche der Oberflächenplatte des Gehäuses in Berührung stehen.
In 16 enthält das tragbare Gerät die erforderliche Anzahl von internen Wärmetauschereinheiten in Abhängigkeit von der Anzahl der Wärmeerzeugungsabschnitte. Dieses ermöglicht es, die in mehreren Wärmeerzeugungsabschnitten erzeugte Wärme effizient zu absorbieren, diese an die externe Wärmetauschereinheit 120 zu liefern und dann abzuführen. Ferner können, selbst wenn mehrere von den Wärme-Erzeugungseinheiten vorhanden sind, die internen Wärmetauschereinheiten abhängig von den Einbaupositionen der Wärmeerzeugungsabschnitte vorgesehen werden, um dadurch einen Flexibilitätsgrad in der Auslegung der Anordnung der mehreren Wärmeerzeugungsabschnitte zu verbessern. Üblicherweise mussten mehrere Wärme-Erzeugungskomponenten insgesamt an einer internen Wärmetauschereinheit angeordnet werden, und eine Komponente mit einem niedrigen Wärmewiderstand musste von einer Wärme-Erzeugungskomponente weg gerichtet angeordnet werden. Eine derartige Einschränkung bezüglich der Komponentenanordnung ist gelockert, was die Gerätekonstruktion leichter macht.
Ferner liegt, obwohl eine Rotationspumpe als der Miniaturpumpenabschnitt 101 in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, keine spezielle Einschränkung vor. Sofern das System so konfiguriert ist, dass der Miniaturpumpenabschnitt 101 und der Blasenfallenabschnitt in Verbindung miteinander stehen, kann ein ähnlicher Effekt selbst mit einer in unterschiedlicher Art angetriebenen Pumpe erzielt werden.
Zusätzlich können, obwohl die vorstehende Beschreibung auf ein Beispiel einer Verwendung der Konfiguration ähnlich zu der der fünften Ausführungsform des Blasenfallenabschnittes 40 gerichtet ist, in den weiteren Ausführungsformen dargestellte Konfigurationen angewendet werden.
Siebente Ausführungsform
Nachstehendes ist eine Beschreibung einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
17 ist eine schematische Darstellung eines Kühlsystems gemäß der siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur weisen Elemente mit einer Funktion ähnlich der von 10, welche das Kühlsystem der fünften Ausführungsform darstellt, dieselben Bezugszeichen auf.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform dahingehend, dass der Blasenfallenabschnitt 40 als ein Teil der internen Wärmetauschereinheit 110 vorgesehen ist. Es gibt keine spezielle Einschränkung wie der Blasenfallenabschnitt 40 in der internen Wärmetauschereinheit 110 anzuordnen ist. Beispielsweise kann er ähnlich wie in dem Falle von 13 angeordnet werden, welcher ein Anordnungsbeispiel in der externen Wärmetauschereinheit 120 darstellt.
Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform kann ein Effekt ähnlich der fünften Ausführungsform erzielt werden.
Ferner kann durch Vorsehen des Blasenfallenabschnittes 40 als ein Teil der internen Wärmetauschereinheit 110 die Fläche die das System als Ganzes belegt, kleiner erscheinen.
Wenn der Blasenfallenabschnitt 40 innerhalb der internen Wärmetauschereinheit 110 vorgesehen wird, wird der Blasenfallenabschnitt 40 bevorzugt so vorgesehen, dass die Kanalwand stromab von dem Blasenfallenabschnitt 40 (die dem zweiten Filter 41b in 8 gegenüberliegende Kanalwand 44) einer Wärmeabsorptionsfläche der internen Wärmetauschereinheit 110 (der Oberfläche auf der Seite einer Wärme-Erzeugungskomponente) entspricht. Dieses verbessert die Wärmeaustauscheigenschaften.
Obwohl der Blasenfallenabschnitt 40 so vorgesehen ist, dass er einen Teil der internen Wärmetauschereinheit 110 in der vorliegenden Ausführungsform bildet, kann die interne Wärmetauschereinheit 110 vollständig durch den Blasenfallenabschnitt gebildet werden, was einen ähnlichen Effekt wie den vorstehenden erzeugt. In diesem Falle entspricht die gesamte Wärme absorbierende Oberfläche bevorzugt der internen Wärmetauschereinheit 110 der Kanalwand 44 stromab von dem Blasen fallenabschnitt 40. Dieses kann ein Innenvolumen des Blasenreservoirs 42 des Blasenfallenabschnittes 40 und eine Filterfläche vergrößern, weshalb sich die Leistung selbst dann nicht verschlechtert, wenn noch mehr Luftblasen abgefangen werden. Da im Wesentlichen keine Luftblase in der Flüssigkeit vorhanden ist, die die Wärmeabsorptionsfläche berührt, können ausgezeichnete Wärmeaustauscheigenschaften ähnliche denen in dem Falle erzielt werden, in welchem der Blasenfallenabschnitt 40 getrennt von und stromauf vor der internen Wärmetauschereinheit vorgesehen ist. Ferner kann, da die interne Wärmetauschereinheit nicht als ein unabhängiges Element vorgesehen werden muss, das tragbare Gerät miniaturisiert werden.
Obwohl der Blasenfallenabschnitt 40 in der vorliegenden Ausführungsform innerhalb der internen Wärmetauschereinheit 110 vorgesehen ist, kann er nicht nur innerhalb der internen Wärmetauschereinheit 110, sondern auch innerhalb der externen Wärmetauschereinheit 120 gleichzeitig vorgesehen werden, um es dadurch zu ermöglichen, ein Volumen des Blasenfallenabschnittes 40 ohne Veränderung eines Volumens des Gesamtsystems zu vergrößern. Demzufolge wird ein Innenvolumen des Blasenreservoirs 42 und einer Filterfläche vergrößert und daher können noch viel mehr Luftblasen ohne Verschlechterung des Verhaltens eingefangen werden.
Zusätzlich kann, obwohl die vorstehende Beschreibung auf ein Beispiel einer Verwendung einer Oszillationspumpe, welche eine Verdrängerpumpe ist, als ein Flüssigkeitszuführungsmechanismus des Miniaturpumpenabschnittes 101 gerichtet ist, nicht nur die Oszillationspumpe, sondern auch eine Turbopumpe, wie z.B. eine Rotationspumpe, eine Zentrifugalpumpe oder Axialströmungspumpe verwendet werden, um derselben Effekt zu erzeugen werden.
Zusätzlich können, obwohl die vorstehende Beschreibung auf ein Beispiel einer Verwendung der Konfiguration ähnlich zu der der fünften Ausführungsform des Blasenfallenabschnittes 40 gerichtet ist, in den weiteren Ausführungsformen dargestellte Konfigurationen angewendet werden.
Obwohl ein Notebook-Personalcomputer als das tragbare Gerät in der vorstehenden Beschreibung dargestellt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf den vorstehenden beschränkt, sondern kann auf jedes leicht zu tragende elektronische Miniaturgerät, wie z.B. einen PDA (Persönlichen Digitalen Assistenten) oder ein Zellulartelefon angewendet werden.

Claims

Kühlsystem, aufweisend: eine Miniaturpumpe (100), aufweisend: einen Miniaturpumpenabschnitt (101), aufweisend einen Ansaugkanal (70a), durch welchen eine Flüssigkeit einströmt, und einen Ausgabekanal (70b), durch welchen die Flüssigkeit ausströmt; und einen Blasenfallenabschnitt (40) zum Blockieren eines Eintritts von Luftblasen in den Miniaturpumpenabschnitt; und gekennzeichnet durch: eine interne Wärmetauschereinheit (110); eine externe Wärmetauschereinheit (120); und ein Rohr (60) zum Verbinden der Miniaturpumpe, der internen Wärmetauschereinheit und der externen Wärmetauschereinheit.
Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei der Miniaturpumpenabschnitt ferner einen Flüssigkeitszuführungsmechanismus aufweist, um ein Einströmen der Flüssigkeit durch den Ansaugkanal (70a) und deren Ausgabe durch den Ausgabekanal (70b) zu ermöglichen.
Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Miniaturpumpenabschnitt ferner aufweist: eine zwischen dem Ansaugkanal und dem Ausgabekanal vorgesehene Druckkammer (50); ein bewegliches Element (30), das so hin und her bewegt wird, dass es ein Volumen der Druckkammer verändert; ein Ansaugventil (33a), um zu verhindern, dass Flüssigkeit, welche aus dem Ansaugkanal in die Druckkammer geströmt ist, in den Ansaugkanal zurückströmt, und ein Ausgabeventil (33b), um zu verhindern, dass Flüssigkeit, welche aus der Druckkammer in den Ausgabekanal geströmt ist, in die Druckkammer zurückströmt.
Kühlsystem nach Anspruch 3, wobei das bewegliche Element mittels einer piezoelektrischen Betätigungsvorrichtung (31) mit einer Schwingplatte (32) hin und her bewegt wird.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Blasenfallenabschnitt ein Filter (41) aufweist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Blasenfallenabschnitt (40) ein oder mehrere Filter und ein Blasenreservoir (42) aufweist.
Kühlsystem nach Anspruch 6, wobei die Filter sowohl in einem Ansauganschluss als auch einem Ausgabeanschluss des Blasenreservoirs (42) angeordnet sind.
Kühlsystem nach Anspruch 7, wobei die sowohl in dem Ansauganschluss als auch dem Ausgabeanschluss des Blasenreservoirs (42) vorgesehenen Filter unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Miniaturpumpenabschnitt und der Blasenfallenabschnitt (40) als ein Teil ausgebildet sind.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Miniaturpumpenabschnitt (101) und der Blasenfallenabschnitt (40) miteinander über ein Rohr (60) in Verbindung stehen.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Blasenfallenabschnitt (40) auf einer Seite des Ansaugkanals vorgesehen ist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei wenigstens eines von den Filtern als eine Innenoberfläche (43) des Blasenreservoirs (42) dient, und X ≤ (2σ/ρg)^1/2 erfüllt ist, wobei X ein Abstand zwischen dem einen von den als die Innenoberfläche dienenden Filtern und einer dazu entgegen gesetzten Innenoberfläche des Blasenreservoirs (42), σ eine Oberflächenspannung einer zu verwendenden Flüssigkeit ist, ρ deren Dichte und g die Erdbeschleunigung ist.
Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei der Blasenfallenabschnitt (40) wenigstens als ein Teil von einer oder sowohl von der internen Wärmetauschereinheit (110) als auch der externen Wärmetauschereinheit (120) angeordnet ist.
Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei der Blasenfallenabschnitt (40) wenigstens einer von der internen Wärmetauschereinheit (110) und der externen Wärmetauschereinheit (120) ist.
Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei eine Kanalwand stromab von dem Blasenfallenabschnitt (40) als eine Wärmeabsorptionsfläche der internen Wärmetauschereinheit (110) oder eine Wärmeabführungsfläche der externen Wärmetauschereinheit (120) dient.
Tragbares Gerät, welches das Kühlsystem gemäß Anspruch 1 aufweist.
Tragbares Gerät nach Anspruch 16, welches ferner einen Wärmeerzeugungsabschnitt (130) aufweist; wobei der Wärmeerzeugungsabschnitt mit der internen Wärmetauschereinheit (110) in Berührung steht.
Tragbares Gerät nach Anspruch 16, welches ferner wenigstens zwei Wärmeerzeugungsabschnitte aufweist; wobei wenigstens zwei von den internen Wärmetauschereinheiten (110a, 110b) vorgesehen sind, und die internen Wärmetauschereinheiten jeweils mit den wenigstens zwei Wärmeerzeugungsabschnitten (130a, 130b) in Berührung stehen.
Tragbares Gerät nach Anspruch 16, welches ferner einen Wärmeerzeugungsabschnitt aufweist; wobei eine Kanalwand (44) stromab von dem Blasenfallenabschnitt mit dem Wärmeerzeugungsabschnitt in Berührung steht.
Tragbares Gerät nach Anspruch 16, wobei eine Kanalwand (44) stromab von dem Blasenfallenabschnitt mit einer Oberflächenplatte eines Gehäuses in Berührung steht oder als ein Teil einer Oberfläche des Gehäuses dient.