JP2003172287A - 流体ポンプ及び冷却装置並びにノート形パーソナルコンピュータ - Google Patents
流体ポンプ及び冷却装置並びにノート形パーソナルコンピュータInfo
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Abstract
を図る。 【解決手段】 ケーシング14内に隔壁部15を配置し
ケーシング14内の上部に冷媒流路24を形成する。隔
壁部15の中央部のステータ部25にコイル31を有す
るステータ32を配置し、冷媒流路24にロータ34を
配置する。ロータ34の側部外周には羽根35が一体的
に設けられ、側部内周の下部にはステータ32と対向す
るように永久磁石38が設けられている。羽根35は、
ケーシング14の流入口及び流出口と対向配置されてい
る。前記ロータ34が回転すると、その遠心力により冷
媒流路24内の冷媒が流出口から送出され、一方、チュ
ーブ内の冷媒が流入口から冷媒流路24内に流入する。
Description
体ポンプ及びこの流体ポンプを備えた冷却装置並びにノ
ート形パーソナルコンピュータに関する。
タ(以下、パソコン)など比較的小形の電子機器におい
ては、その演算装置(CPU)の高速化に伴い駆動時に
発生する熱量が多くなってきている。そこで、筐体内に
設けられたファンにより空気流を発生させてCPUを冷
却することが行われている。
熱量が更に増えると、上記した所謂空冷方式では十分に
冷却できないことから、流体ポンプにより水等の冷媒を
循環させてCPUを冷却する水冷方式の冷却装置が採用
されてきている。前記冷却装置は、流体ポンプ、放熱
部、CPUに設けられた受熱部を備えており、放熱部と
受熱部との間をパイプで繋いで冷媒を循環させるように
なっている。この場合の流体ポンプには、駆動源である
モータを内蔵した構成のものが一般的に用いられてい
る。
プは、そのケーシングの上部に流入口が、側部に流出口
が設けられていたため、厚み寸法が大きかった。このた
め、ノート形パソコンのような厚み寸法が非常に小さい
電子機器においては、上記構成の冷却装置を筐体内に設
置することは難しかった。
あり、その目的はケーシングの厚み寸法の小形化を図っ
た流体ポンプ及びこの流体ポンプを備えた冷却装置並び
にノート形パーソナルコンピュータを提供することであ
る。
ポンプは、液体冷媒が流通する冷媒流路を内部に有する
ケーシングと、前記ケーシング内に配置されたステータ
及び前記ケーシング内のうち前記冷媒流路内に配置され
外周部に複数枚の羽根を有するロータからなるモータ
と、前記ケーシングに設けられ前記ロータの回転に伴い
前記冷媒流路内に冷媒を流入させる流入口と、前記ケー
シングに設けられ前記ロータの回転に伴い前記冷媒流路
内から前記冷媒を流出させる流出口とを備え、前記流入
口及び前記流出口を、前記羽根と周方向に対向配置させ
たことを特徴とする。上記構成によれば、ケーシングの
厚み寸法を小さくすることができる。
共にステータを前記ロータの内周部に該ロータとの間に
隙間を介して配置し、前記ロータに、前記ロータと前記
ステータとの間の隙間に冷媒が流入することを助けるた
めの気体抜き用の孔部を設けると良い(請求項2の発
明)。
をより一層、小さくすることができる。また、ロータと
ステータとの間の隙間に流体冷媒を流入させて潤滑剤と
して利用することができる。
回転軸を回転自在に支持するすべり軸受及び前記すべり
軸受を保持する軸受保持部からなる軸受組立に、前記す
べり軸受に前記回転軸を挿入したときに前記すべり軸受
内部の空気を逃がすための逃がし孔を設けることも良い
構成である(請求項3の発明)。
転軸の奥部に空気が残っていると、温度上昇によりその
空気が膨張する等してロータが浮き上がり、ロータを精
度良く回転させることができなくなる。上記構成によれ
ば、ロータの回転軸をすべり軸受内の奥部まで確実に挿
入することができるので、ロータを精度良く回転させる
ことができる。
通させる場合であって、前記冷媒流路に設けられロータ
の回転軸を回転自在に支持するすべり軸受を備える構成
においては、前記すべり軸受を無機充填材及び合成樹脂
を主成分とする成形材料から構成し、前記無機充填材を
熱膨張係数が4×10-6/℃以下、もしくは負の膨脹係
数を有すると共に、少なくとも平均粒径が30μm以下
のケイ酸塩化合物及び平均粒径が50μm以上の炭素系
無機充填材を含み、前記無機充填材を前記成形材料の5
0〜80%、炭素系無機充填材を前記成形材料の20〜
50%を占めるように構成すると良い(請求項4の発
明)。上記構成によれば、すべり軸受の摺動性及び耐摩
耗性並びに熱安定性を向上させることができる。
ないし4のいずれかの流体ポンプと、前記流体ポンプに
接続され内部を冷媒が流通する受熱部と、前記流体ポン
プ及び前記受熱部のそれぞれと接続され内部を冷媒が流
通する放熱部とを備えることを特徴とする。上記構成に
よれば、流体ポンプの厚み寸法を小さくした分、装置全
体の小形化を図ることができる。
求項1ないし4のいずれかの流体ポンプを備えた受熱部
と、前記受熱部に接続され内部を冷媒が流通する放熱部
とを備えることを特徴とする。上記構成によれば、受熱
部を流体ポンプと一体化したため、装置全体の更なる小
形化を図ることができる。
に、放熱部からの放熱を促進するためのファン装置と、
前記放熱部及び受熱部の少なくとも一方の温度に基づき
前記ファン装置及び流体ポンプの駆動を制御する制御手
段とを有することを特徴とする。上記構成によれば、放
熱部からの放熱効率が向上し、受熱部、ひいては受熱部
が設けられた発熱体を効率良く冷却することができる。
ンピュータは、請求項5ないし7のいずれかの冷却装置
を内部に搭載することを特徴とする。
ンピュータは、CPUを内蔵するコンピュータ本体を備
え、前記冷却装置を前記コンピュータ本体に内蔵すると
共に、前記冷却装置の受熱部を前記CPUの近傍に配置
したことを特徴とする。
ンピュータの内部に設けられたCPUを効率良く冷却す
ることができる。
コンピュータは、CPUを内蔵するコンピュータ本体
と、ディスプレイユニットとを備え、前記冷却装置の流
体ポンプを前記ディスプレイユニット内に配置し、前記
冷却装置の放熱部を前記コンピュータ本体内に配置し、
前記冷却装置の受熱部を前記コンピュータ本体内のうち
前記CPUの近傍に配置したことを特徴とする。上記構
成によれば、流体ポンプをディスプレイユニットに配置
した分、コンピュータ本体内に必要な冷却装置の配置ス
ペースを小さくすることができる。
の冷却装置に適用した第1の実施例を図1ないし図4を
参照しながら説明する。まず、図3はノート形パーソナ
ルコンピュータ(以下、パソコン)1を概略的に示す斜
視図である。このノート形パソコン1は、コンピュータ
本体2と、このコンピュータ本体2に回動可能に支持さ
れたディスプレイユニット3とを備えている。コンピュ
ータ本体2は、扁平な矩形箱状の筐体4を有している。
われており、このカバー上にキーボード等が配置されて
いる。前記筐体4内には発熱体となるCPU5を実装す
るプリント配線基板(図示せず)が収容されている。前
記ディスプレイユニット3は、偏平な矩形箱状のハウジ
ング6と、このハウジング6に収容された図示しない液
晶表示装置とを備えている。
プ7、放熱部8、受熱部9と、これら流体ポンプ7、放
熱部8、受熱部9を接続するチューブ10とを備えて成
る冷却装置11が配置されている。前記チューブ10
は、内径が2〜3mmの可撓性を有する細管から構成さ
れている。流体ポンプ7、放熱部8、受熱部9、チュー
ブ10からなる循環サイクルには、粘度が低い流体冷
媒、例えば水が循環するようになっている。
部9は筐体4内に配置されており、特に、受熱部9は前
記CPU5上に配置されている。尚、図示はしないが筐
体4のうち放熱部8の近傍には通気孔が設けられてい
る。一方、流体ポンプ7はディスプレイユニット3のハ
ウジング6内に配置されている。このため、流体ポンプ
7と放熱部8及び受熱部9を接続するチューブ10の途
中部は、コンピュータ本体2とディスプレイユニット3
とを接続するヒンジ部(図示せず)を通過するように構
成されている。
図2を参照しながら説明する。流体ポンプ7は、上ケー
ス12及び下ケース13からなる偏平な矩形箱状のケー
シング14と、前記下ケース13内に嵌合された隔壁部
15とを備えている。
部16が設けられている。円筒状部16には、流入口1
7及び流出口18が略同じ高さ位置となるように設けら
れている。これら流入口17及び流出口18には、上ケ
ース12の側部を貫通して外部に延びる流入管19及び
流出管20が円筒状部16と一体的に設けられている。
本実施例においては、前記流入管19及び流出管20は
上ケース12の対向する側部に沿って延び、同一側部か
ら外部に突出している。
16に嵌合する環状突部21が設けられている。また、
円筒状部16の下端部内側にはパッキン22を収容する
凹部23が全周に亘って設けられている。上記構成によ
り、前記上ケース12の円筒状部16と隔壁部15の環
状突部21との間に、水密な冷媒流路24が構成され
る。
なるステータ部25が設けられている。前記ステータ部
25の中央部には、すべり軸受26を保持するための保
持孔27が設けられている。従って、本実施例では、隔
壁部15(ステータ部25)が軸受保持部として機能
し、すべり軸受26と隔壁部15から軸受組立が構成さ
れる。また、ステータ部25のうち保持孔27の周囲部
には、前記保持孔27の底部まで延びる複数例えば3個
の切欠28が設けられている。これに対して、すべり軸
受26の下端部には径方向に延びる3個の切欠29が設
けられている。前記すべり軸受26は、切欠29が切欠
28に一致するように保持孔27に挿入されている。こ
の結果、すべり軸受26及びステータ部25には、切欠
28及び29からなる保持孔27と冷媒流路24とを連
通する逃がし孔が構成される。
には環状の凹部30が設けられている。前記凹部30に
は、コイル31を巻装してなるステータ32が収容され
ている。前記凹部30の下部には、前記コイル31への
駆動電圧を制御する制御回路を搭載した基板33が取り
付けられている。
収容されている。ロータ34は下部が開口する浅皿状を
なし、その側部の外周面には外方に向かって突出する多
数の羽根35が略等間隔に設けられている。前記羽根3
5は、流入口17及び流出口18と同じ高さ位置になる
ように構成されている。ロータ34の上面部の中央部は
厚肉に構成されており、その厚肉部34aの中心には回
転軸36が嵌合固定されている。前記回転軸36は、ロ
ータ34の上面部から下方に向かって延びていて、前記
すべり軸受26に回転自在に支持されている。
ータ部25には切欠28及び29が設けられており、こ
れら切欠28及び29により保持孔27と冷媒流路24
とが連通している。このため、すべり軸受26に回転軸
36を挿入したとき、保持孔27内の空気を切欠28及
び29を通して冷媒流路24に逃がすことができ、この
結果、回転軸36をすべり軸受26の奥部まで挿入する
ことができる。
部34aの周囲部には上下に貫通する複数例えば4個の
孔部37が設けられている。更に、ロータ34の側部の
下部内側には、磁極形成用の複数の永久磁石38が固着
されている。前記永久磁石38は、隔壁部15を挟んで
前記ステータ32と径方向に対向している。前記ロータ
34及びステータ32からモータ39が構成される。
の内部に下方から入り込み、ロータ34の側面部及び永
久磁石38は、隔壁部15の環状突部21とステータ部
25との間に上方から入り込んでいる。このような構成
により、ロータ34と隔壁部15との間は非常に狭く設
定され、ケーシング14の厚み寸法が小さく抑えられ
る。
タ34が矢印A方向に回転すると冷媒流路24内の冷媒
は遠心力を受けて流出口18から送出され、一方、流入
口17から冷媒流路24内に冷媒が流入する。これによ
り、流体ポンプ7、放熱部8、受熱部9、チューブ10
からなる循環サイクルを冷媒が循環し、CPU5を冷却
することができる。
部はロータ34及び隔壁部15間の隙間に流入する。こ
のとき、ロータ34に孔部37を設けてロータ34及び
隔壁部15間の隙間の気体を逃がすように構成した。こ
のため、前記隙間が非常に狭くてもすべり軸受26部分
まで冷媒を通すことができ、すべり軸受26の潤滑剤と
して冷媒を利用することができる。
て詳しく説明する。前記すべり軸受26は、平均粒径が
30μmの球状アモルファスカーボン(炭素系無機充填
材に相当)、平均粒径が20μmのケイ酸塩化合物であ
るリューサイト、平均粒径が15μmの粘土鉱物からな
る無機充填材と、PPS樹脂、ステアリン酸亜鉛とを混
ぜ合わせて加熱混練し、ペレット化した成形材料を射出
成型機によって成形加工することにより得られたもので
ある。
ン、リューサイト、粘土鉱物、PPS樹脂、ステアリン
酸亜鉛の成形材料に占める割合(重量比)が、それぞれ
20%、30%、4%、45%、1%となるように構成
されている。従って、成形材料全体に占める無機充填材
の割合は54%、炭素系無機充填材の割合は20%とな
る。
る無機充填材の割合を50%以上とし、且つ、熱膨張係
数が4×10-6/℃以下、もしくは負の膨脹係数を有
し、平均粒径が30μm以下のケイ酸塩化合物を無機充
填材に配合することにより、細密充填し易くなり成形材
料の熱膨張係数を1.4×10-5/℃以下になることが
わかった。このように熱膨張係数が小さいと、すべり軸
受の熱安定性が優れるため、温度変化の影響を受けるこ
となく安定的にロータ34を回転させることができる。
尚、成形材料に占める無機充填材の割合が85%を越え
ると、成形材料に適度な流動性と結合性を与えることが
できない。
m以上の炭素系無機充填材を用い、且つ成形材料に占め
る炭素系無機充填材の割合を20%以上にすることによ
り、摺動性及び耐摩耗性が向上することがわかった。こ
れは、成形品の表面から炭素系無機充填材が突出して、
相手材と点接触するためである。従って、本実施例で
は、すべり軸受とシャフトとが点接触し、摺動性及び耐
摩耗性が向上する。尚、成形材料に占める炭素系無機充
填材の割合が50%を越えると、成形材料に適度な流動
性と結合性を与えることができない。
材料に占める割合、炭素系無機充填材の成形材料に占め
る割合、平均粒径等を上記したように設定した。例え
ば、図4は、本実施例に係る成形品サンプル(「実施
例」)と、PPSに無機充填材としてのガラス繊維を高
充填した成形品サンプル(「比較例」)の熱膨張係数を
示している。図4に示すように、実施例の方が比較例に
比べて流動方向及び直角方向のいずれの熱膨張係数も優
れていることが明らかである。
ーボン)は、他の軸受材料に比べて水を潤滑剤としたと
きの耐摩耗性が優れている。例えば、固定試験片をアモ
ルファスカーボン、回転試験片をSUJ2(軸受鋼)か
ら構成し、水を潤滑剤としたときの摩擦係数は0.00
5であった。これに対して、固定試験片をWC(超
鋼)、回転試験片をSUJ2から構成し、水を潤滑剤と
したときの摩擦係数は0.06であった。
流入口17及び流出口18を羽根35と周方向に対向配
置させたので、ケーシング14の厚み寸法を小さくする
ことができる。しかも、ロータ34内にステータ32が
入り込むように構成したので、ケーシング14の厚み寸
法を一層、小さくすることができる。このため、ノート
形パソコン1に前記流体ポンプ7を内蔵してもノート形
パソコン1の大形化を招くことがない。特に、本実施例
では、コンピュータ本体2に比べて空きスペースが残っ
ているディスプレイユニット3のハウジング内に前記流
体ポンプ7を配置したため、コンピュータ本体2の小形
化を図ることができる。
すものであり、第1の実施例と異なるところを説明す
る。尚、第1の実施例と同一部分には同一符号を付して
いる。図5は、第2の実施例に係る冷却装置41を概略
的に示している。前記冷却装置41は、受熱部9、放熱
部8、流体ポンプ7、これらを繋ぐチューブ10、及び
放熱部の近傍に配置されたファン装置42から構成され
ている。前記冷却装置41は、第1の実施例と同様に、
ノート形パソコン1に内蔵されている。
熱を促進するためのものであり、放熱部8周辺の空気を
筐体4の外部に排出する機能を有している。また、前記
放熱部8及び受熱部9には、それぞれ放熱部用及び受熱
部用の温度センサ43及び44が設けられている。前記
温度センサ43,44は例えばサーミスタから構成され
ている。
回路45には、温度センサ43,44の出力信号が与え
られている。制御回路45は、温度センサ43,44か
らの出力信号に基づいて放熱部8及び受熱部9の温度を
検知し、ファン装置42のファンモータ42a及び流体
ポンプ7のモータ39を駆動回路46を介して駆動する
ようになっている。
が設定値t1を越えると流体ポンプ7のモータ39の駆
動を開始し、放熱部8の温度が設定値t2(t1≦t
2)を越えるとファンモータ42aの駆動を開始するよ
うに構成することができる。
部9の温度に応じて冷却装置41及びファン装置42を
効率良く駆動することができ、CPU5の過度な温度上
昇を防止することができる。
あり、第1の実施例と異なるところを説明する。この第
3の実施例では、冷却装置51を、CPU5の上部に配
置された流体ポンプ7、放熱部8、流体ポンプ7と放熱
部8を繋ぐチューブ10から構成している。即ち、本実
施例では、受熱部を流体ポンプ7から構成している。
構成部品が少なくなるため、一層の小形化を図ることが
できる。
ものではなく、例えば次のような変形、拡張が可能であ
る。すべり軸受26の成形材料全体に占める無機充填材
の割合は50〜85%、炭素系無機充填材の割合は20
〜50%であれば適宜の変更が可能である。上記実施例
では、ロータ34の回転軸の軸方向に沿うように羽根3
5を設けたが、回転方向に傾けたり、湾曲させたりして
も良い。
をすべり軸受26の内部に設けて逃がし孔としても良
く、また、隔壁部15の内部に外部と連通する孔部を設
けて逃がし孔としても良い。流体ポンプの駆動用のモー
タは、ラジアルギャップ形のモータに限らず、アキシャ
ルギャップ形モータでも良い。
熱部9の温度に基づいてファンモータ42a及び流体ポ
ンプ7のモータ39を駆動制御するように構成したが、
放熱部8及び受熱部9のうちのどちらか一方の温度に基
づいて駆動制御する構成でも良い。本発明に係る冷却装
置は、ノート形パーソナルコンピュータの他の電子機器
に搭載しても良い。
の流体ポンプは、ケーシングに設けられた流入口及び流
出口を、ロータの外周に設けられた羽根と対向配置させ
たので、ケーシングの厚み寸法を小さくすることができ
る。
プを備えて構成したので、装置全体の小形化を図ること
ができる。
ュータは、上記冷却装置を内部に搭載したため、装置の
大形化を招くことなく演算装置を効率良く冷却すること
ができる。
ポンプの縦断側面図
面図
の配置を示す図
比較例の熱膨張係数を示す図
に示す図
図
ピュータ本体、3はディスプレイユニット、5はCP
U、7は流体ポンプ、8は放熱部、9は受熱部、11,
41,51は冷却装置、14はケーシング、15は隔壁
部(軸受保持部、軸受組立)、17は流入口、18は流
出口、24は冷媒流路、26はすべり軸受(軸受組
立)、28,29は切欠(逃がし孔)、32はステー
タ、34はロータ、35は羽根、39はモータ、42は
ファン装置、45は制御回路(制御手段)を示す。
Claims (10)
- 【請求項1】 液体冷媒が流通する冷媒流路を内部に有
するケーシングと、 前記ケーシング内に配置されたステータ及び前記ケーシ
ング内のうち前記冷媒流路内に配置され外周部に複数枚
の羽根を有するロータからなるモータと、 前記ケーシングに設けられ前記ロータの回転に伴い前記
冷媒流路内に冷媒を流入させる流入口と、 前記ケーシングに設けられ前記ロータの回転に伴い前記
冷媒流路内から前記冷媒を流出させる流出口とを備え、 前記流入口及び前記流出口は、いずれも前記羽根と周方
向に対向配置されていることを特徴とする流体ポンプ。 - 【請求項2】 ロータはカップ状に構成されていると共
にステータは前記ロータの内周部に該ロータとの間に隙
間を介して配置され、 前記ロータには、前記ロータと前記ステータとの間の隙
間に冷媒が流入することを助けるための気体抜き用の孔
部が設けられていることを特徴とする請求項1記載の流
体ポンプ。 - 【請求項3】 ケーシング内に設けられ、ロータの回転
軸を回転自在に支持するすべり軸受及び前記すべり軸受
を保持する軸受保持部からなる軸受組立を備え、 前記軸受組立には、前記すべり軸受に前記回転軸を挿入
したときに前記すべり軸受内部の空気を逃がすための逃
がし孔が設けられていることを特徴とする請求項1記載
の流体ポンプ。 - 【請求項4】 冷媒流路には粘性が低い液体冷媒が流通
するように構成されていると共に、前記冷媒流路に設け
られロータの回転軸を回転自在に支持するすべり軸受を
備え、 前記すべり軸受は、無機充填材及び合成樹脂を主成分と
する成形材料から構成され、 前記無機充填材は、熱膨張係数が4×10-6/℃以下、
もしくは負の膨脹係数を有すると共に、少なくとも平均
粒径が30μm以下のケイ酸塩化合物及び平均粒径が5
0μm以上の炭素系無機充填材を含み、 前記無機充填材は前記成形材料の50〜80%、炭素系
無機充填材は前記成形材料の20〜50%を占めること
を特徴とする請求項1記載の流体ポンプ。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかの流体ポン
プと、前記流体ポンプに接続され内部を冷媒が流通する
受熱部と、前記流体ポンプ及び前記受熱部のそれぞれと
接続され内部を冷媒が流通する放熱部とを備えた冷却装
置。 - 【請求項6】 請求項1ないし4のいずれかの流体ポン
プを備えた受熱部と、前記受熱部に接続され内部を冷媒
が流通する放熱部とを備えた冷却装置。 - 【請求項7】 放熱部からの放熱を促進するためのファ
ン装置と、 前記放熱部及び受熱部の少なくとも一方の温度に基づき
前記ファン装置及び流体ポンプの駆動を制御する制御手
段とを備えることを特徴とする請求項5または6記載の
冷却装置。 - 【請求項8】 請求項5ないし7のいずれかの冷却装置
を内部に搭載するノート形パーソナルコンピュータ。 - 【請求項9】 CPUを内蔵するコンピュータ本体を備
え、 冷却装置は前記コンピュータ本体に内蔵されていると共
に、前記冷却装置の受熱部は前記CPUの近傍に配置さ
れていることを特徴とする請求項8記載のノート形パー
ソナルコンピュータ。 - 【請求項10】 CPUを内蔵するコンピュータ本体
と、ディスプレイユニットとを備え、 冷却装置の流体ポンプは前記ディスプレイユニット内に
配置され、 前記冷却装置の放熱部は前記コンピュータ本体内に配置
され、 前記冷却装置の受熱部は前記コンピュータ本体内のうち
前記CPUの近傍に配置されていることを特徴とする請
求項8記載のノート形パーソナルコンピュータ。
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