JP2002191905A - 液循環回路用エアートラップ - Google Patents
液循環回路用エアートラップInfo
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
- B01D19/0031—Degasification of liquids by filtration
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷却装置等における循環液中のエアーをトラ
ップしてエアーのポンプへの進入を阻止し、ポンプの吐
出し量を安定にするエアートラップを提供する 【解決手段】 エアートラップは、液循環回路（図示し
ていない）の中に設けられたエアー溜りと、このエアー
溜り２３に循環回路の上流側と下流側を区画するように
設けられた、液を透過するが気泡を透過しない親水性フ
ィルター３、を含んでなる。フィルタ３は、バブルポイ
ント圧力をＰb、フィルター３の孔径をｄ、液循環回路
を流れる液体の表面張力をｈとした場合、式：Ｐ＜４ｈ
／ｄを満足する細孔３１を有している。
ップしてエアーのポンプへの進入を阻止し、ポンプの吐
出し量を安定にするエアートラップを提供する 【解決手段】 エアートラップは、液循環回路（図示し
ていない）の中に設けられたエアー溜りと、このエアー
溜り２３に循環回路の上流側と下流側を区画するように
設けられた、液を透過するが気泡を透過しない親水性フ
ィルター３、を含んでなる。フィルタ３は、バブルポイ
ント圧力をＰb、フィルター３の孔径をｄ、液循環回路
を流れる液体の表面張力をｈとした場合、式：Ｐ＜４ｈ
／ｄを満足する細孔３１を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液循環回路用エアー
トラップに関する。より詳しくは、本発明は、冷却液な
どの液体を循環させる液循環回路の液中の気泡をトラッ
プして、回路内に発生した気泡がポンプに入るのを防止
するための、液循環回路用エアートラップに関する。
トラップに関する。より詳しくは、本発明は、冷却液な
どの液体を循環させる液循環回路の液中の気泡をトラッ
プして、回路内に発生した気泡がポンプに入るのを防止
するための、液循環回路用エアートラップに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、パーソナルコンピュータなどのＣ
ＰＵを冷却する方法として、一般に、空冷式のファンが
使用されている。一方、空冷式より水冷式の方が熱効率
が良いことから、一部では水冷式冷却装置も利用されて
いる。ところで、こうした冷却回路において使用するポ
ンプの吐出し量は、大きな製品では問題になっていない
が、例えばノート型パソコン等については、その大きさ
や重さの面から能力の大きなポンプが使用できない。従
って、水冷式冷却装置では、回路内に発生した気泡によ
ってポンプの吐出し量が不安定になるなどの弊害があっ
た。そこで、この気泡を除去する機構が必要となるが、
従来からあるエアートラップでは、例えば図５に示すよ
うな重力を利用したエアートラップでは、ノート型パソ
コンが逆さまにされたときなどに機能しないなどの問題
があり、また、図６に示すようなフィルターを利用した
エアートラップでは、長期間の使用中に内部の冷却液が
蒸発してしまうなどの問題がある。
ＰＵを冷却する方法として、一般に、空冷式のファンが
使用されている。一方、空冷式より水冷式の方が熱効率
が良いことから、一部では水冷式冷却装置も利用されて
いる。ところで、こうした冷却回路において使用するポ
ンプの吐出し量は、大きな製品では問題になっていない
が、例えばノート型パソコン等については、その大きさ
や重さの面から能力の大きなポンプが使用できない。従
って、水冷式冷却装置では、回路内に発生した気泡によ
ってポンプの吐出し量が不安定になるなどの弊害があっ
た。そこで、この気泡を除去する機構が必要となるが、
従来からあるエアートラップでは、例えば図５に示すよ
うな重力を利用したエアートラップでは、ノート型パソ
コンが逆さまにされたときなどに機能しないなどの問題
があり、また、図６に示すようなフィルターを利用した
エアートラップでは、長期間の使用中に内部の冷却液が
蒸発してしまうなどの問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたもので、冷却装置等における循環液中
のエアーをトラップしてエアーのポンプへの進入を阻止
し、ポンプの吐出し量を安定にするエアートラップを提
供することを目的とする。
に鑑みてなされたもので、冷却装置等における循環液中
のエアーをトラップしてエアーのポンプへの進入を阻止
し、ポンプの吐出し量を安定にするエアートラップを提
供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決するために鋭意検討の結果、液中の気泡を除去す
るのではなく、回路中の一部分にトラップした状態にす
ることにより、回路内に発生した気泡がポンプに入るの
を防止しかつ循環回路中の冷却水の量を維持できること
に想到し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、液
循環回路の中に設けられたエアー溜りと、このエアー溜
りに循環回路の上流側と下流側を区画するように設けら
れた、液を透過するが気泡を透過しない親水性フィルタ
ー、を含んでなる液循環回路用エアートラップに関す
る。ここで、フィルターは、式（１）：Ｐ＜４ｈ／ｄ
（但し、Ｐは気体側の圧力、ｄはフィルターの孔径、ｈ
は液体の表面張力である。）を満足する細孔を有するも
のが採用可能である。エアー溜りは、基端と先端にそれ
ぞれ液循環回路からの液流入口と液循環回路への液流出
口を有し、ハウジングの中に間に空間が出来るように収
容された、基端で前記液流入口と連通する、少なくとも
１つの窓を有する容器の内空間であり、該容器の窓を塞
ぐようにフィルターが設けられてなるものであっても、
平板状ハウジングの内空間であり、該内空間への液循環
回路からの液流入口と液流出口が、前記ハウジングの平
板な面に対して反対側に設けられるとともに、該内空間
がフィルターにより液流入口側と液流出口側に区画され
てなるものであってもよい。
を解決するために鋭意検討の結果、液中の気泡を除去す
るのではなく、回路中の一部分にトラップした状態にす
ることにより、回路内に発生した気泡がポンプに入るの
を防止しかつ循環回路中の冷却水の量を維持できること
に想到し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、液
循環回路の中に設けられたエアー溜りと、このエアー溜
りに循環回路の上流側と下流側を区画するように設けら
れた、液を透過するが気泡を透過しない親水性フィルタ
ー、を含んでなる液循環回路用エアートラップに関す
る。ここで、フィルターは、式（１）：Ｐ＜４ｈ／ｄ
（但し、Ｐは気体側の圧力、ｄはフィルターの孔径、ｈ
は液体の表面張力である。）を満足する細孔を有するも
のが採用可能である。エアー溜りは、基端と先端にそれ
ぞれ液循環回路からの液流入口と液循環回路への液流出
口を有し、ハウジングの中に間に空間が出来るように収
容された、基端で前記液流入口と連通する、少なくとも
１つの窓を有する容器の内空間であり、該容器の窓を塞
ぐようにフィルターが設けられてなるものであっても、
平板状ハウジングの内空間であり、該内空間への液循環
回路からの液流入口と液流出口が、前記ハウジングの平
板な面に対して反対側に設けられるとともに、該内空間
がフィルターにより液流入口側と液流出口側に区画され
てなるものであってもよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について図面
を用いて説明する。図１は本発明の一実施例を示す縦断
面図であり、図２は本発明の他の実施例を示す縦断面図
である。また、図３、４は本発明のエアートラップの原
理を説明するための図である。図１および図２に示すよ
うに、本発明のエアートラップは、液循環回路（図示し
ていない）の中に設けられたエアー溜りと、このエアー
溜り２３に循環回路の上流側と下流側を区画するように
設けられた、液を透過するが気泡を透過しない親水性フ
ィルター３、を含んでなる。
を用いて説明する。図１は本発明の一実施例を示す縦断
面図であり、図２は本発明の他の実施例を示す縦断面図
である。また、図３、４は本発明のエアートラップの原
理を説明するための図である。図１および図２に示すよ
うに、本発明のエアートラップは、液循環回路（図示し
ていない）の中に設けられたエアー溜りと、このエアー
溜り２３に循環回路の上流側と下流側を区画するように
設けられた、液を透過するが気泡を透過しない親水性フ
ィルター３、を含んでなる。
【０００６】フィルター３は、図3に示すような、毛細
管のような多数の細孔３１を有している。フィルター３
が液中に存在する場合、このフィルター３の細孔３１は
液体で満たされており、図4に示すように、フィルター
３の表面には気体側の圧力Ｐと液体側の圧力Ｐh（表面
張力による圧力）が作用しており、この細孔３１の中の
液体を気体によって外に押し出すためには、これを液体
の表面張力より高い圧力で押し出す必要がある。通常、
この液体の表面張力と等しい圧力をバブルポイント圧力
という。バブルポイント圧力をＰb、フィルター３の細
孔の径（孔径）をｄ、液循環回路を流れる液体の表面張
力をｈとした場合、Ｐbとｄ、ｈの間には、Ｐb＝ｋ４ｈ
cosθ／ｄ（但し、ｋは補正係数、θは液体とフィルタ
ーとの接触角）の関係が成り立ち、液体が水の場合、近
似的にＰb＝４ｈ／ｄの関係が成り立つ。従って、気体
側の圧力Ｐをバブルポイント圧力Ｐbより小さくすれば
（Ｐ＜Ｐb）、液中の気体はフィルター３によってトラ
ップされることになる。本発明のエアートラップに使用
されるフィルタ３は、Ｐ＜Ｐb、すなわち式：Ｐ＜４ｈ
／ｄを満足する細孔３１を有している。例えば、使用す
るポンプの圧力Ｐを１０ｋＰａ、液体の表面張力を７
３．２１ｍＮ／ｍとすると、細孔の径ｈはｈ＜２９．３
μｍとなる。
管のような多数の細孔３１を有している。フィルター３
が液中に存在する場合、このフィルター３の細孔３１は
液体で満たされており、図4に示すように、フィルター
３の表面には気体側の圧力Ｐと液体側の圧力Ｐh（表面
張力による圧力）が作用しており、この細孔３１の中の
液体を気体によって外に押し出すためには、これを液体
の表面張力より高い圧力で押し出す必要がある。通常、
この液体の表面張力と等しい圧力をバブルポイント圧力
という。バブルポイント圧力をＰb、フィルター３の細
孔の径（孔径）をｄ、液循環回路を流れる液体の表面張
力をｈとした場合、Ｐbとｄ、ｈの間には、Ｐb＝ｋ４ｈ
cosθ／ｄ（但し、ｋは補正係数、θは液体とフィルタ
ーとの接触角）の関係が成り立ち、液体が水の場合、近
似的にＰb＝４ｈ／ｄの関係が成り立つ。従って、気体
側の圧力Ｐをバブルポイント圧力Ｐbより小さくすれば
（Ｐ＜Ｐb）、液中の気体はフィルター３によってトラ
ップされることになる。本発明のエアートラップに使用
されるフィルタ３は、Ｐ＜Ｐb、すなわち式：Ｐ＜４ｈ
／ｄを満足する細孔３１を有している。例えば、使用す
るポンプの圧力Ｐを１０ｋＰａ、液体の表面張力を７
３．２１ｍＮ／ｍとすると、細孔の径ｈはｈ＜２９．３
μｍとなる。
【０００７】図1に示すエアートラップは、エアー溜り
２が、基端と先端にそれぞれ液循環回路からの液流入口
１１と液循環回路への液流出口１２を有するハウジング
１の中に、間に空間が出来るように収容された容器４の
内空間であり、容器４は、先端４１が閉鎖されるととも
に基端で液流入口１１と連通しており、その側壁に少な
くとも１つの窓４２を有し、この窓４２を塞ぐようにフ
ィルター３が設けられいる。窓４２の面積すなわちフィ
ルター３の有効濾過面積は、この部分の液圧すなわち気
体側の圧力が液流入口１１に液圧より大きくならないよ
うに、フィルター３による流体の抵抗やトラップされた
エアーによるフィルター面積の縮小を考慮して決められ
る。フィルター３の形成材料としては、セルロース、超
高分子量ポリエチレン、ポリエチレン、ポリメチルメタ
クリレート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリカ
ーボネ−ト、ポリテトラフルオロエチレン、ポリふっ化
ビニリデン、ポリエステル、ポリアミド、金属繊維など
が採用可能である。ポンプ（図示していない）により液
循環回路を循環する液体は、エアートラップの液流入口
１１からエアー溜り２に流入し、フィルター３を透過し
て容器４とハウジング１の間の空間を通って駅流出口１
２から流出する。エアー溜り２に流入した液体に気泡が
存在していても、気泡はフィルター３を透過することが
できないので、エアー溜り２に留まり、気泡がエアート
ラップより先に流れることはない。尚、容器４は図１の
ように必ずしも先端が閉鎖されている必要は無く、この
部分に窓４２を設けた設計にしてもよい。
２が、基端と先端にそれぞれ液循環回路からの液流入口
１１と液循環回路への液流出口１２を有するハウジング
１の中に、間に空間が出来るように収容された容器４の
内空間であり、容器４は、先端４１が閉鎖されるととも
に基端で液流入口１１と連通しており、その側壁に少な
くとも１つの窓４２を有し、この窓４２を塞ぐようにフ
ィルター３が設けられいる。窓４２の面積すなわちフィ
ルター３の有効濾過面積は、この部分の液圧すなわち気
体側の圧力が液流入口１１に液圧より大きくならないよ
うに、フィルター３による流体の抵抗やトラップされた
エアーによるフィルター面積の縮小を考慮して決められ
る。フィルター３の形成材料としては、セルロース、超
高分子量ポリエチレン、ポリエチレン、ポリメチルメタ
クリレート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリカ
ーボネ−ト、ポリテトラフルオロエチレン、ポリふっ化
ビニリデン、ポリエステル、ポリアミド、金属繊維など
が採用可能である。ポンプ（図示していない）により液
循環回路を循環する液体は、エアートラップの液流入口
１１からエアー溜り２に流入し、フィルター３を透過し
て容器４とハウジング１の間の空間を通って駅流出口１
２から流出する。エアー溜り２に流入した液体に気泡が
存在していても、気泡はフィルター３を透過することが
できないので、エアー溜り２に留まり、気泡がエアート
ラップより先に流れることはない。尚、容器４は図１の
ように必ずしも先端が閉鎖されている必要は無く、この
部分に窓４２を設けた設計にしてもよい。
【０００８】図２に示すエアートラップは、エアー溜り
６が平板状ハウジング５の内空間であり、この内空間へ
の液循環回路からの液流入口５１と液流出口５２が、ハ
ウジング５の平板な面に対して反対側に垂直かつ軸対称
に設けられるとともに、この内空間がフィルター７によ
り液流入口５１側と液流出口５２側に区画されている。
但し、液流入口５１と液流出口５２は、ハウジング５の
平板な面に対して反対側に設けられていれば必ずしも垂
直かつ軸対称に設ける必要はない。ハウジング５は、例
えば図に示すような形状のハウジングの場合、液流出入
口５１、５２と凹部５３、５４の形成された同一形状の
平板状部材５ａ、５ｂを、間にフィルター７を挟んで凹
部５３と５４を重ね、液流入口５１になる部分と液流出
口５２になる部分が軸対称になるようにして溶着などの
方法で結合することにより形成することができる。エア
ー溜め６を構成する凹部５３の深さは、フィルター７を
透過する液体の量がエアートラップの向き（より正確に
は凹部５３、５４の向きが鉛直になっているか水平にな
っているか）に依存することが無い様に、液体が常時フ
ィルター７に接触する深さに決められる。具体的には
０．１〜４．０ｍｍ程度が好ましく。より好ましくは、
０．５〜２．０ｍｍである。
６が平板状ハウジング５の内空間であり、この内空間へ
の液循環回路からの液流入口５１と液流出口５２が、ハ
ウジング５の平板な面に対して反対側に垂直かつ軸対称
に設けられるとともに、この内空間がフィルター７によ
り液流入口５１側と液流出口５２側に区画されている。
但し、液流入口５１と液流出口５２は、ハウジング５の
平板な面に対して反対側に設けられていれば必ずしも垂
直かつ軸対称に設ける必要はない。ハウジング５は、例
えば図に示すような形状のハウジングの場合、液流出入
口５１、５２と凹部５３、５４の形成された同一形状の
平板状部材５ａ、５ｂを、間にフィルター７を挟んで凹
部５３と５４を重ね、液流入口５１になる部分と液流出
口５２になる部分が軸対称になるようにして溶着などの
方法で結合することにより形成することができる。エア
ー溜め６を構成する凹部５３の深さは、フィルター７を
透過する液体の量がエアートラップの向き（より正確に
は凹部５３、５４の向きが鉛直になっているか水平にな
っているか）に依存することが無い様に、液体が常時フ
ィルター７に接触する深さに決められる。具体的には
０．１〜４．０ｍｍ程度が好ましく。より好ましくは、
０．５〜２．０ｍｍである。
【０００９】〔実施例および比較例〕図２および図６に
示すエアートラップをそれぞれ５個ずつ用意し、それぞ
れについて液循環開始２４時間経過後、1分毎の流量を
各5回ずつ測定したところ、表1のような結果が得られ
た。尚、比較例２の場合、１０日経過後に送液が停止し
ている。また、流量測定試験における液流入口の温度は
４９℃であり、エアートラップのフィルターの孔径は５
μｍ、凹部５３の深さは１．０ｍｍ、ポンプの圧力は５
ｋＰａであった。表１から本発明のエアートラップの流
量が有意に安定していることがわかる。
示すエアートラップをそれぞれ５個ずつ用意し、それぞ
れについて液循環開始２４時間経過後、1分毎の流量を
各5回ずつ測定したところ、表1のような結果が得られ
た。尚、比較例２の場合、１０日経過後に送液が停止し
ている。また、流量測定試験における液流入口の温度は
４９℃であり、エアートラップのフィルターの孔径は５
μｍ、凹部５３の深さは１．０ｍｍ、ポンプの圧力は５
ｋＰａであった。表１から本発明のエアートラップの流
量が有意に安定していることがわかる。
【００１０】
【表１】mＬ／min
【００１１】
【発明の効果】以上説明してきたことから明らかなよう
に、本発明のエアートラップを採用することにより、冷
却装置等におけるポンプの吐出し量を安定にすることが
できる。
に、本発明のエアートラップを採用することにより、冷
却装置等におけるポンプの吐出し量を安定にすることが
できる。
【図１】 本発明の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】 本発明の他の実施例を示す縦断面図である。
【図３】 本発明のエアートラップの原理を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図4】 本発明のエアートラップの原理を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図5】 従来のエアートラップの一例を示す縦断面図
である。
である。
【図6】 従来のエアートラップの他の例を示す縦断面
図である。
図である。
１、５ ハウジング １１、５１ 液流入口 １２、５２ 液流出口 ２、６ エアー溜り ３、７ フィルター ３１ 細孔 ４ 容器 ４１ 先端 ４２ 窓 ５３、５４ 凹部 ５ａ、５ｂ 平板状部材
Claims (4)
- 【請求項１】 液循環回路の中に設けられたエアー溜り
と、該エアー溜りに液循環回路の上流側と下流側を区画
するように設けられた、液を透過するが気泡を透過しな
い親水性フィルター、を含んでなる液循環回路用エアー
トラップ。 - 【請求項２】 フィルターが、下記（１）式を満足する
細孔を有するものである請求項１に記載のエアートラッ
プ。 Ｐ＜４ｈ／ｄ・・・・・（１） （但し、Ｐは気体側の圧力、ｄはフィルターの孔径、ｈ
は液体の表面張力である。） - 【請求項３】 エアー溜りが、基端と先端にそれぞれ液
循環回路からの液流入口と液循環回路への液流出口を有
するハウジングの中に、間に空間が出来るように収容さ
れた容器の内空間であり、該容器は、基端で前記液流入
口と連通しており、少なくとも１つの窓を有し、該容器
の窓を塞ぐようにフィルターが設けられてなる、請求項
１または２に記載のエアートラップ。 - 【請求項４】 エアー溜りが、平板状ハウジングの内空
間であり、該内空間への液循環回路からの液流入口と液
流出口が、前記ハウジングの平板な面に対して反対側に
設けられるとともに、該内空間がフィルターにより液流
入口側と液流出口側に区画されてなる、請求項１または
２に記載のエアートラップ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000399888A JP2002191905A (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 液循環回路用エアートラップ |
| US10/024,180 US6669762B2 (en) | 2000-12-28 | 2001-12-21 | Air trap for liquid circulation line |
| EP01130602A EP1219333B1 (en) | 2000-12-28 | 2001-12-21 | Air trap for liquid circulation line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000399888A JP2002191905A (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 液循環回路用エアートラップ |
Publications (2)
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