JP2004324551A - 組み込み用ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、小型化、低コスト化を実現する冷媒や燃料を循環させる電子機器などへの組み込み用ポンプを提供することを目的とする。
【解決手段】外周に多数の羽根５が形成され内周にマグネットローターが設けられた羽根車４と、羽根車４を支える軸７と、マグネットローターへ回転力を与えるモーターステーター９と、流体を吸い込む吸込口２と、流体を吐き出す吐出口３と、モーターステーター９に電気信号を供給する金属端子１０が設けられたケーシング１を有する組み込み用ポンプであって、ケーシング１に設けられた金属端子１０を電子基板に直接実装する構成とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品冷却用冷媒の循環や、燃料電池の燃料循環などに用いられる、電子機器に最適に組み込む組み込み用ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器における処理の高速化などはきわめて急速であり、ＣＰＵのクロック周波数などは以前に比較して、格段に大きなものになってきている。このため、内部で冷媒を循環させてＬＳＩなどを冷却する方式が検討されてきている。また、近年開発が進んでいる燃料電池は、その小型化が年々進みノートブック型パソコンや情報携帯端末（以下「ＰＤＡ」という）などに内蔵することが検討されている。
【０００３】
このような冷却に用いられる冷媒や燃料電池の燃料などを循環させるには、小型の組み込み用ポンプが用いられることが多い。小型化されたポンプを電子機器内部に組み込むことで、電子機器内部での冷媒や燃料の循環が実現されていた（例えば特許文献１）。
【０００４】
このとき、組み込み用ポンプの電子機器への実装においては、まず組み込み用ポンプ本体が筺体などに固定される。次いで、組み込み用ポンプに内蔵されるモーターステーターに電気信号を供給するためにフレキシブルテープやリード線が組込み用ポンプから引き出される。引き出されたフレキシブルテープやリード線がコネクタなどを介して電子基板上の処理回路と接続されて、その実装がなされていた。
【０００５】
図１２は従来の技術における組み込み用ポンプの実装図である。
【０００６】
１００は組み込み用ポンプ、１０１はフレキシブルテープ、１０２は処理回路、１０３は電子基板、１０４は筺体の一部、１０５はコネクタ、１０６は基板パターンである。
【０００７】
組み込み用ポンプ１００は筺体の一部１０４に固定される。固定においては、接着剤や溶接、ねじ止めなどの手法が用いられる。フレキシブルテープ１０１は組み込み用ポンプ１００内部に内蔵されるモーターステーターに電気的接続され、モーターステーターに対して電源、制御信号などを供給し、モーターステーターからの状態信号を処理回路１０２に伝達させるために用いられる。フレキシブルテープ１０１の一方は電子基板１０３に実装されたコネクタ１０５に差し込まれる。コネクタ１０５の金属端子は半田付けされて電子基板１０３に実装されており、電子基板１０３にはコネクタ１０５の金属端子からの基板パターン１０６が形成されており、処理回路１０２の端子に接続されている。これにより組み込み用ポンプ１００の電子機器内部への実装が実現され、組み込み用ポンプ１００の電気動作が実現される。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１４２８８６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の電子機器では小型化と低コスト化の要求がますます高まっている。このため各種電子部品の小型化や高密度実装などがますます進展している。このような中で、冷媒などを循環させる組み込み用ポンプの実装効率に対する要求もますます高まっている。
【００１０】
このような中、従来のようにリード線やフレキシブルテープをコネクタを介して実装する方式では余分な実装面積を必要とする問題があった。また、組み込み用ポンプを電子基板とリード線などを介して接続するために、これらの構成や部品が高密度実装を妨げて、小型化を目的とする電子機器にとってデメリットとなる問題なども多数生じていた。更にリード線やコネクタなどの余分な部品コストも発生する。
【００１１】
また、組み込み用ポンプは処理回路などの他のＬＳＩなどの部品に比較して、高い電圧を必要とする場合が多いため、リード線などを流れる信号が電子基板に対してノイズを発生させる原因となる問題も生じやすい。あるいはリード線やフレキシブルテープが電子機器内でたわみ、筺体表面に接するなどにより、筺体にノイズやリップルが発生してそのグランドレベルが変動し、各電子部品の動作不良や故障の原因となるなどの問題もあった。
【００１２】
そこで、本発明は、電子機器の小型化、薄型化、低コスト化を維持しながら実装される組み込み用ポンプを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、外周に多数の羽根が形成され内周にマグネットローターが設けられた羽根車と、羽根車を支える軸と、マグネットローターの内周側に挿入されるモーターステーターと、吸込口と、吐出口と、ケーシングを有する組み込み用ポンプであって、組み込み用ポンプに設けられた金属端子を電子基板に直接実装する構成とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、流体を循環する循環手段と、流体を前記循環手段内部に吸い込む吸込口と、流体を前記循環手段外部に吐き出す吐出口と、ケーシングを有する組み込み用ポンプであって、組み込み用ポンプに設けられた金属端子を電子基板に直接実装することを特徴とする組み込み用ポンプであって、電子機器の小型化、低コスト化を維持しつつ、電子機器の性能に悪影響を与えずに組み込み用ポンプを組み込むことができる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、外周に多数の羽根が形成され内周にマグネットローターが設けられた羽根車と、羽根車を支える軸と、マグネットローターへ回転力を与えるモーターステーターと、流体を吸い込む吸込口と、流体を吐き出す吐出口と、モーターステーターに電気信号を供給する金属端子が設けられたケーシングを有する組み込み用ポンプであって、ケーシングに設けられた金属端子を電子基板に直接実装することを特徴とする組み込み用ポンプであって、電子機器の小型化、低コスト化を維持しつつ、電子機器の性能に悪影響を与えずに組み込み用ポンプを組み込むことができる。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、外周に多数の羽根が形成され内周にマグネットローターが設けられた羽根車と、羽根車を支える軸と、マグネットローターへ回転力を与え、電気信号を供給する金属端子が設けられたモーターステーターと、羽根車と前記モーターステーターを気密に仕切る分離板と、流体を吸い込む吸込口と、流体を吐き出す吐出口と、ケーシングを有する組み込み用ポンプであって、モーターステーターに設けられた金属端子を電子基板に直接実装することを特徴とする組み込み用ポンプであって、モーターステーターに設けられた金属端子を電子基板に直接実装することを特徴とする組み込み用ポンプであって、電子機器の小型化、低コスト化を維持しつつ、電子機器の性能に悪影響を与えずに組み込み用ポンプを組み込むことができる。
【００１７】
本発明の請求項４に記載の発明は、モーターステーターに設けられた金属端子を電子基板に直接実装した後に、該モーターステーター以外を実装することを特徴とする請求項３に記載の組み込み用ポンプであって、電子機器の小型化、低コスト化を維持しつつ、電子機器の性能に悪影響を与えずに組み込み用ポンプを組み込むことができる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の発明は、金属端子が前記組み込み用ポンプ底面の外周端側に存在するように設けられ、該金属端子を電子基板に直接実装することを特徴とする請求項１〜４いずれか１記載の組み込み用ポンプであって、組み込み用ポンプが電子基板と接する底面の中央付近に空きスペースを設けることができ、組み込み用ポンプの発する振動を吸収する振動吸収板を設置する領域を確保することができる。
【００１９】
本発明の請求項６に記載の発明は、組み込み用ポンプ底面の外周端側に存在するように設けられた金属端子の内側の空きスペースに振動吸収板を設置し、前記振動吸収板を介してケーシングが電子基板表面と接するように電子基板と直接実装することを特徴とする請求項５に記載の組み込み用ポンプであって、組み込み用ポンプの発する振動が電子基板上の他の部品への悪影響を及ぼすことを回避することができる。
【００２０】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１〜６いずれか１記載の組み込み用ポンプを格納する大きさと形状と厚みを有し、前記ケーシングもしくは前記モーターステーターのいずれかに設けられた金属端子と対応する端子受けを有するソケットが電子基板に直接実装され、前記ソケットに挿入することで電気的実装をすることを特徴とする組み込み用ポンプであって、電子機器の小型化、低コスト化を維持しつつ、電子機器の性能に悪影響を与えずに組み込み用ポンプを非常に容易に組み込むことができる。
【００２１】
本発明の請求項８に記載の発明は、ソケットが振動吸収機能を有することを特徴とする請求項７に記載の組み込み用ポンプであって、組み込み用ポンプの発する振動が電子基板上の他の部品への悪影響を及ぼすことを回避することができる。
【００２２】
本発明の請求項９に記載の発明は、金属端子がボールバンプ端子であって、電子基板表面に設けられた金属膜からなる端子ランドに半田付けされて直接実装されることを特徴とする請求項１〜８いずれか１記載の組み込み用ポンプであって、電子基板への直接実装を容易にすることができる。
【００２３】
本発明の請求項１０に記載の発明は、金属端子がピングリッド端子であって、該ピングリッド端子が電子基板に設けられたビアホールに挿入され半田付けされて直接実装されることを特徴とする請求項１〜８いずれか１記載の組み込み用ポンプであって、電子基板への直接実装を容易にすることができる。
【００２４】
本発明の請求項１１に記載の発明は、組み込み用ポンプの縦をＬ１、横をＬ２、厚みをＬ３としたときに、該組み込み用ポンプの大きさが、
５．０ｍｍ≦Ｌ１≦３０．０ｍｍ
５．０ｍｍ≦Ｌ２≦３０．０ｍｍ
５．０ｍｍ≦Ｌ３≦２０．０ｍｍ
であることを特徴とする、請求項１〜１０いずれか１記載の組み込み用ポンプであって、電子機器の小型化がさらに促進される作用を有する。
【００２５】
本発明の請求項１２に記載の発明は、吸込口と、吐出口に導管が接続されていることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１記載の組み込み用ポンプであって、実装後に循環路を構成する導管を接続する際の困難性を回避することができる。
【００２６】
本発明の請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２いずれか１記載の電子基板に直接実装された組み込み用ポンプが樹脂モールドで封止されていることを特徴とする組み込み用ポンプであって、組み込み用ポンプからの液漏れを他の電子部品に及ぼすことを回避し、電子機器の耐久性を高めることができる。
【００２７】
本発明の請求項１４に記載の発明は、請求項１〜１３いずれか１記載の組み込み用ポンプが電子基板に直接実装されていることを特徴とするポンプモジュールであって、電子機器への組み込み用ポンプの組み込みを容易にすることができる。
【００２８】
本発明の請求項１５に記載の発明は、請求項３乃至４に記載の金属端子が設けられたモーターステーターが電子基板に直接実装されていることを特徴とするポンプモジュールであって、電子機器への組み込み用ポンプの組み込みを容易にし、組み込みのフレキシビリティを高めることができる。
【００２９】
本発明の請求項１６に記載の発明は、金属端子が設けられた複数のモーターステーターが電子基板に直接実装されていることを特徴とする請求項１５に記載のポンプモジュールであって、実装するユーザーの所望するサイズの組み込み用ポンプを後からフレキシブルに組み込むことができる。
【００３０】
本発明の請求項１７に記載の発明は、外周に多数の羽根が形成され内周にマグネットローターが設けられた羽根車と、羽根車を支える軸と、流体を吸い込む吸込口と、流体を吐き出す吐出口と、ケーシングを有し、請求項１５乃至１６に記載の電子基板に直接実装されたモーターステーターに組み合わされることで組み込み用ポンプを構成することを特徴とする機構モジュールであって、実装するユーザーの所望するサイズの組み込み用ポンプを後からフレキシブルに組み込むことができる。
【００３１】
本発明の請求項１８に記載の発明は、請求項１４に記載のポンプモジュールと、処理装置と、マンマシンインターフェースと、これらを格納する筺体を有することを特徴とする電子機器であって、組み込み用ポンプが組み込まれる電子機器の小型化、低コスト化を実現することができる。
【００３２】
本発明の請求項１９に記載の発明は、電子機器がノートブック型パソコンであることを特徴とする請求項１８に記載の電子機器であって、組み込み用ポンプが組み込まれるノートブック型パソコンの小型化、低コスト化を実現することができる。
【００３３】
本発明の請求項２０に記載の発明は、電子機器がＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタント）であることを特徴とする請求項１８に記載の電子機器であって、組み込み用ポンプが組み込まれるＰＤＡの小型化、低コスト化を実現することができる。
【００３４】
本発明の請求項２１に記載の発明は、請求項１４に記載のポンプモジュールと、電源端子と、燃料タンクと、これらを格納する筺体を有することを特徴とする燃料電池であって、組み込み用ポンプが組み込まれる燃料電池の小型化、低コスト化を実現することができる。
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００３６】
ここで、本明細書では流体循環手段として渦流ポンプ（ウエスコ型ポンプ、再生ポンプ、摩擦ポンプとも呼称される）を例として説明してあるが、遠心ポンプであっても同様である。あるいは圧縮ポンプなどの他のポンプであっても同様である。
【００３７】
また、流体循環手段は羽根車、マグネットローター、モーターステーターなどから構成されることを例として説明してある。
【００３８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの分解図である。１はケーシング、２は吸込口、３は吐出口、４は羽根車、５は羽根であり羽根車４の外周に設けられている。６はポンプ室、７は軸、８は分離板、９はモーターステーター、１０は金属端子である。
【００３９】
ケーシング１の素材は、銅やアルミニウムなどの金属材料や、軽量化のための合成樹脂が選択されるのが適当である。吸込口２と吐出口３は個別に形成された後にケーシング１と接着や嵌合してもよく、ケーシング１と一体で形成されてもよい。またケーシング１と同じ素材で形成されてもよいし、あるいはコストや重量削減のために吸込口２と吐出口３のみを軽量プラスチックなどを用いることも好適である。更に、後で述べる電子基板に実装した後に長さの短い吸込口２と吐出口３に循環路を接続させることが困難な場合も考慮されるため、あらかじめ循環路としての導管を接続しておくことも好適である。この導管は吸込口２などと同様に樹脂素材や金属素材で形成されてもよく、あるいはゴムチューブなどで形成されても良い。
【００４０】
羽根車４の外周には羽根５が多数形成されており、羽根車４の回転により羽根５の周囲に乱流が引き起こされる。このとき、羽根５の表面に撥水加工が施されることで、回転の初動をスムーズにすることができる。また、図１には示されていないが羽根車４の内側にはマグネットローターが取り付けられており、モーターステーター９が発生する磁界に反応してマグネットローターに回転力が生じ、羽根車４と共に回転することになる。
【００４１】
ポンプ室６は吸込口２から流入した冷媒や燃料が取り込まれる領域であり、ポンプ室６内部で生じる乱流により冷媒や燃料の循環が発生する。
【００４２】
軸７は羽根車４を支えるためにあり、羽根車４に発生する応力などとのバランスが取られた直径や強度を有している。分離板８は冷媒や燃料などの液体が循環するポンプ室６や羽根車４の存在する機構領域と、電気接続されたモーターステーター９とを気密して分離するためのものであり、冷媒などの液体が電気部材であるモーターステーター９に付着するのを防止するものである。これによりモーターステーター９の故障が防止される。なお、図１に示すように分離板８はケーシング１と別に形成されて後にねじ止めや接着、嵌合などで一体にされても良く、あらかじめケーシング１と一体で形成されてもよい。
【００４３】
また分離板８の内側にはモーターステーター９が挿入されるスペースが形成されており、モーターステーター９が分離板８に組み込まれた後に、ケーシング１などと共に組み込み用ポンプが構成される。もちろん、モーターステーター９も含めてケーシング１に格納されてもよく、分離板の内側にあるスペースにモーターステーター９が格納された後にその底面にカバーが設けられても良い。この場合には強度や耐久性の向上などのメリットがある。更に分離板８がなく、マグネットローターの内側にモーターステーター９が挿入されても良い。
【００４４】
金属端子１０は図１ではモーターステーター９に接続されているが、モーターステーター９と内部接続された後に引き出されてケーシング１の底面に形成されても良い。あるいはケーシング１の側面にリード端子として金属端子１０が形成されても良い。また、モーターステーター９の底面にカバーを設けた場合にはカバー底面に金属端子１０が設けられて、電子基板への実装に用いられる。また、金属端子１０はモーターステーター９に電気信号を与えるために設けられているもので、ピングリッド形状であれば電子基板に設けられたビアホールに挿入してから半田付けなどで実装される。あるいはボールバンプ形状であれば、電子基板表面に設けられた端子ランドに半田付けする面実装により基板実装される。あるいはリード端子であれば、電子基板に設けられた電極パッドに半田付けする面実装により基板実装される。
【００４５】
次に、この組み込み用ポンプの動作を説明する。吸込口２から冷媒や燃料が吸い込まれてポンプ室６内部に流入する。モーターステーター９に電気信号が付与されることで、巻き線に電界と磁界が発生する。発生した磁界に反応して羽根車４内部に取り付けられたマグネットローターに反発力が発生し、この反発力が回転動作につながりマグネットローターが回転動作を始める。マグネットローターは羽根車４に固定されているので、結果として羽根車４も回転動作を始めることになる。このとき、与えられる電気信号の強弱やパルスパターンにより回転動作の速度や強度などを切り替えることも可能である。羽根車４はポンプ室６内部で回転するために乱流が引き起こされて冷媒や燃料がポンプ室６内部を循環する。ポンプ室６内部を循環した冷媒や燃料はやがて吐出口３から外部へ吐出される。吐出された冷媒や燃料は吸込口２と吐出口３を結ぶ循環路（図には示されていない）での循環がなされ、組み込み用ポンプによる冷媒や燃料の循環が実現される。
【００４６】
なお、組み込み用ポンプを組み込む電子機器がノートブック型パソコンやＰＤＡなどであり、その目的が発熱電子部品の冷却であれば冷媒の循環が目的であり、燃料電池バッテリーであれば燃料電池用の燃料の循環が目的となる。
【００４７】
図２は本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの断面図である。１１はマグネットローターであり、羽根車４の内側に取り付けられて固定されている。このマグネットローターにより羽根車４の回転動作が実現される。
【００４８】
次に、組み込み用ポンプの電子基板への直接実装について説明する。
【００４９】
図３は本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの実装図である。図１、２で説明された組み込み用ポンプを電子基板上に直接実装した場合が示されている。
【００５０】
１２は組み込み用ポンプであり、１３は電子基板、１４は半田ランド、１５は固定ビス、１６は処理回路である。組み込み用ポンプ１２はまず固定ビス１５によりポンプ本体が電子基板１３に物理固定される。次いで、モーターステーター９もしくはケーシング１の底面に設けられた金属端子１０は電子基板１３に設けられたビアに挿入されて半田ランド１４により固定され電気接続されて直接実装が実現される。金属端子１０が接続されたビアには基板パターンが形成されて、基板パターンにより処理回路１６の信号線との電気接続が実現される。もちろん、金属端子１０の半田接続のみで十分な固定強度を得られる場合には、固定ビス１５により組み込み用ポンプ１２の固定は不要である。
【００５１】
なお、金属端子１０としてピングリッド型の端子を例に説明したが、ボールバンプ端子、リード端子などのタイプの端子であってもよい。ボールバンプ端子の場合には、電子基板１３表面に設けられた半田ランド１４と半田接続されることで、電子基板１３への実装が実現される。リード端子の場合には、電子基板１３の表面に設けられた電極パッドとの半田接続により、電子基板１３への実装が実現される。
【００５２】
また、組み込み用ポンプ１２のサイズとして、その縦をＬ１、横をＬ２、厚さをＬ３としたときに、
５．０ｍｍ≦Ｌ１≦３０．０ｍｍ
５．０ｍｍ≦Ｌ２≦３０．０ｍｍ
５．０ｍｍ≦Ｌ３≦２０．０ｍｍ
である組み込み用ポンプが用いられることが多く、いわゆる２０ｍｍ角や１０ｍｍ角、５ｍｍ角などの小型のポンプが用いられることが多い。電子機器の小型化が年々進むのに合せて組み込み用ポンプ１２の小型化が年々進み、更なる小型化の実現のためには、これらの小型となっていく組み込み用ポンプ１２が電子基板１３に直接実装されることが重要となってくるためである。
【００５３】
図４（ａ）、図４（ｂ）は本発明の実施の形態１における組み込みポンプの実装図であり、図４（ａ）にはボールバンプ端子で実装された場合が示されており、図４（ｂ）にはリード端子で実装された場合が示されている。１７はボールバンプ端子であり、１８は半田ランドであり、電子基板１３の表面にボールバンプ端子１７と同位置になるように設けられている。ボールバンプ端子１７と半田ランド１８にそれぞれ熱が加えられることで、それぞれが溶融して接続される。ボールバンプ端子１７としては金や銀などが用いられる。あるいは周囲に非伝導性カバーが施され、半田ランド１８との接触圧力により非伝導性カバーが破れて内部の導電性部分と半田ランド１８とが電気接続される方式でも良い。
【００５４】
１９はリード端子であり、２０は電極パッドである。リード端子１９はＱＦＰと呼ばれるＬＳＩパッケージの端子と同様のものである。リード端子１９の同位置になるように設けられた電極パッド２０と半田接続されて実装が実現される。
【００５５】
なお、金属端子１０がピングリッド端子であっても、ボールバンプ端子であっても、リード端子であっても必要な信号の数だけの端子数であってもよく、実装時の固定強度を増加させるためにグランドや電源との接続端子を余分に設けて実装されても良い。
【００５６】
図５は、本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの実装図であり、電子基板１３を斜視方向から表した図である。２１は基板パターンであり、組み込み用ポンプ１２の金属端子と処理回路１６の信号端子とを結び、電気的接続が実現されている。なお、組み込み用ポンプ１２からの冷媒などの液体漏れが、電子基板１３上の他の電子部品に悪影響を及ぼすことを防止するためにモールド樹脂で封止することも好適である。この場合には組み込み用ポンプ１２の耐久性などの向上というメリットも生じる。
【００５７】
図６は本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの実装図であり、まず金属端子１０を備えるモーターステーター９が電子基板１３に実装され、その後で羽根車４やケーシング１などの機構部品が実装される場合を示している。２２は固定穴であり、組み込み用ポンプ１２を物理固定するためのビスなどを固定する部分である。固定強度が十分である場合には不要である。
【００５８】
モーターステーター９は巻き線が施され、電気信号が供給される電気部品であり、ケーシング１や羽根車４などは電気接続のない機構部品である。この電気部品であるモーターステーター９と機構部品である羽根車４などは分離板８で気密に仕切られているため、個別に形成することが容易である。このため、図６に示すように、まず電気部品であるモーターステーター９に設けられた金属端子１０が電子基板１３に半田などで実装され、それから残りの機構部品である分離板８などが順次嵌合されながら実装され、組み込み用ポンプ１２が電子基板１３に直接実装される。電子機器の実装手順や部品の流通の状況に合せて、このような実装がなされてもよいからである。もちろん、ケーシング１から分離板８までの機構部分をあらかじめ一つの機構モジュールとして構成しておき、電子基板１３に実装されたモーターステーター９にこの機構モジュールを嵌合させて実装させてもよい。
【００５９】
なお、電子基板１３にモーターステーター９のみが実装されたポンプモジュールと、ケーシング１や羽根車４などの機構部品からなる機構モジュールとを個別に構成し、それぞれを別部品として提供してもよい。この場合には、電子機器内部の各種部品の実装のフレキシビリティがより高くなる利点がある。
【００６０】
図７は本発明の実施の形態１におけるポンプモジュールの斜視図である。モーターステーター９のみが電子基板１３に実装されたポンプモジュールであり、実装を行うユーザーが機構モジュールを後付することが可能となる。もちろん、組み込み用ポンプ１２をあらかじめ直接実装したポンプモジュールであってもよく、これらの実装済みのポンプモジュールを提供することで、電子機器への組み込みが容易となる。
【００６１】
図８は本発明の実施の形態１におけるポンプモジュールと機構モジュールの斜視図である。図８では、電子基盤１３に異なる大きさのモーターステーターが複数実装されている、ポンプモジュールが表されている。
【００６２】
９ａ、９ｂ、９ｃはモーターステーターであり、それぞれ大きさが異なり、巻き線数などの条件も異なっている。このためモーターステーター９ａ、９ｂ、９ｃが回転させることのできる羽根車の大きさを異ならせることが可能であり、回転能力を異ならせることも可能である。
【００６３】
２３ａ、２３ｂ、２３ｃは羽根車４や分離板８などの機構部分からなる機構モジュールであり、それぞれ羽根車４の大きさや形状、羽根数などが異なっている。これら機構モジュール２３ａ、２３ｂ、２３ｃをモーターステーター９ａ、９ｂ、９ｃに嵌合させて実装させることで、複数の組み込み用ポンプの実装が実現される。あるいは、異なる大きさの機構モジュールのうち、実装を行うユーザーの希望する大きさの機構モジュールのみを選択して実装することで、電子機器への組み込み用ポンプの組み込みのフレキシビリティを向上させることのできるメリットがある。例えば、あるユーザーはサイズの大きな組み込み用ポンプの組み込みを欲する場合には、実装されているモーターステーターの内最大の９ｃに合う機構モジュール２３ｃを選択して実装すればよい。
【００６４】
図９は本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの底面図である。組み込み用ポンプ１２を電子基板１３と実装する際に接する底面から見た図である。
【００６５】
２４は組み込み用ポンプ１２の底面であり、２５は振動吸収板である。金属端子１０は底面２４の外周端側に設けられている。金属端子１０は図９には表れていない電子基板１３に、金属端子１０と同位置に設けられた端子ランドなどと半田付けなどにより電気接続されて実装される。
【００６６】
組み込み用ポンプ１２を電子基板１３に直接実装した場合には、電子基板１３の表面上に直接設置されるため、羽根車４などから発生する振動が電子基板１３に伝導する可能性がある。このような振動が電子基板１３に伝導されると、電子基板１３に実装されている他の電子部品の性能を劣化させたり、あるいは半田接続部分に振動が溜まった結果、亀裂発生などの問題を生じさせたりする場合もある。このため、振動吸収板２５を金属端子１０の内側にあるスペースに設置して、電子基板１３と組み込み用ポンプ１２との間に挟んで実装することで、振動を電子基板１３に伝達させないようにする。振動吸収板２５はゴムシートなどの振動を吸収しやすい素材のものを用いることが好適であり、その厚みを金属端子の厚みとほぼ同じとすることで電子基板１３と組み込み用ポンプ１２との間に余分な隙間を生じさせず、更に実装の厚みが余分になることもない。このように、振動吸収板２５を組み込み用ポンプ１２と電子基板１３の間に挟み込んで実装することで、他の電子部品の動作不良や実装劣化などの悪影響を回避できる。このために、金属端子１０を底面２４の外周端側に設置させて、振動吸収板２５の設置スペースを確保することが重要である。
【００６７】
なお、金属端子１０を中央付近に設置して、中央付近以外の部分に振動吸収板２５を設けて実装することでも同様の効果が得られる。このときには、金属端子１０と接続される電子基板１３の基盤パターンを電子基板の裏面や内層に形成するほうが、振動吸収板２５が基板パターンと直接接することがなくなるため、好適である。
【００６８】
また、金属端子１０がモーターステーター９に設けられる場合には、モーターステーター９から金属端子１０を外側に引き出して、組み込み用ポンプ１２の底面の外周側に設置されるようにした上で、空きスペースに振動吸収板２５を設けて、電子基板に実装することでも同様の効果が得られる。
【００６９】
図１０は、本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの実装図である。組み込み用ポンプ１２を格納するのに合せた形状とサイズを有するソケットをあらかじめ電子基板１３に実装しておいて、このソケットに組み込み用ポンプ１２を嵌め込むことで、基板への直接実装を実現することが表されている。
【００７０】
２６はソケットであり、ソケット２６内部には組み込み用ポンプ１２の底面に設けられた金属端子１０と同位置に端子ランドが設けられている。更に、ソケット２６に組み込み用ポンプ１２が固定されるように、固定用の爪などが設けられ、この爪などによる圧力によってソケット２６内部に挿入された組み込み用ポンプ１２が固定される。
【００７１】
このようにソケット２６をあらかじめ実装しておくことで、組み込み用ポンプ１２を後から電子基板に実装することが可能となり、実装上のフレキシビリティが高まる。更に、組み込み用ポンプ１２が故障した場合に、電子基板１３を取り替えることなく交換が可能となるメリットもある。
【００７２】
以上のように、電子基板１３に組み込み用ポンプを様々な方式で直接実装することにより、従来必要となっていたリード線やフレキシブルテープなどの余分な部品コストが削減でき、実装面積が削減できる。更に、フレキシブルテープなどが原因となる動作不良やノイズなどの問題も解消される。
【００７３】
また、組み込み用ポンプ１２が実装されたポンプモジュールやモーターステーター９のみが実装されたポンプモジュールにより、電子機器への組み込みが容易となり、実装効率の向上などのメリットも生じる。
【００７４】
（実施の形態２）
図１１は本発明の実施の形態２における電子機器の構成図である。
【００７５】
３０は電子機器であり、電子機器の１例としてノートブック型パソコンが表されている。３１は第一筺体であり、３２は電子基板であり、３３は組み込み用ポンプであり、３４は第二筺体、３５は表示面、３６は循環路である。
【００７６】
電子機器３０では、例えば高速動作により発熱する発熱電子部品の冷却のために、組み込み用ポンプ３３で冷媒を循環させる場合が示されている。組み込み用ポンプ３３は実施の形態１で説明されたとおり、電子基板３２に直接実装されている。電子基板３２に直接実装された組み込み用ポンプ３３が電子機器３０に組み込まれることで、従来のリード線やフレキシブルテープなどの余分な部品が削減でき、コスト低下、電子機器の小型化が実現される。
【００７７】
組み込み用ポンプ３３は吸込口から冷媒を吸込み、内部の羽根車の回転により冷媒を循環させ吐出口から吐き出す。吐き出された冷媒は循環路３６を循環して、再び吸込口に戻り、吸込口から組み込み用ポンプ３３内部に再び流入して、冷媒が循環される。例えば組み込み用ポンプ３３の底面に受熱面が形成されており、その受熱面に発熱電子部品が接している場合には、受熱面で発熱電子部品の発する熱が受熱され、温度上昇した冷媒が循環路３６を循環する。循環路３６には放熱部などが設けられることで、冷媒が受熱した熱が放散され、冷媒の温度が再び低下する。温度低下した冷媒が組み込み用ポンプ３３に流入して発熱電子部品から再び熱を奪い、発熱電子部品の温度を一定以下に保つことができる。
【００７８】
なお、図１１ではノートブック型パソコンを電子機器の１例として説明したが、ＰＤＡなどの携帯端末などであってもよく、電子機器内部の発熱電子部品の冷却を実現する組み込み用ポンプ３３の組み込みでの、実装面積削減やコスト削減が同様に実現される。
【００７９】
更に、今後環境対策などで重要となってくる燃料電池を電子機器に組み込む場合には、燃料電池方式のバッテリーにも燃料循環のための組み込み用のポンプが必要となってくる。この燃料電池に用いる場合にも組み込み用ポンプを実施の形態１で説明したように基板への直接実装を行ったり、あらかじめ電子基板に実装されたポンプモジュールを提供したりすることで、小型化、低コストを維持したまま、組み込み用ポンプを組み込むことが可能となる。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の組み込み用ポンプでは、電子基板に直接実装されることで、従来必要としていたリード線やフレキシブルテープなどの余分な部品が不要となり、コスト低減の効果がある。
【００８１】
また、余分な部品が削減できることで実装面積が低減でき、電子機器の小型化を進めることができる効果がある。
【００８２】
また、従来のリード線やフレキシブルテープなどが発するノイズにより、他の電子部品の誤動作や性能劣化などの問題も解消することができ、小型化を実現しつつ、更に電子機器の性能向上が図られるという効果がある。
【００８３】
更に、組み込み用ポンプの金属端子配置を外周端側などの一定部分に集中させ、それ以外の部分に空きスペースを設けて、空きスペースに振動吸収板を設置して実装することで、小型化などを維持したまま組み込み用ポンプの電子基板への直接実装を可能にし、更に組み込み用ポンプの発する振動による性能劣化や実装破壊などを生じさせない効果がある。
【００８４】
更に、組み込み用ポンプをあらかじめ電子基板に直接実装したポンプモジュールを提供することで、電子機器への組み込みを容易にすることができる。更に、モーターステーターのみを電子基板に直接実装したポンプモジュールを提供することで、機構部分のみを後から実装することができ、実装上のフレキシビリティが高まる効果がある。
【００８５】
また、これらの電子基板に直接実装された組み込み用ポンプが組み込まれることにより、電子機器や燃料電池での効果的な冷媒や燃料の循環が実現され、電子機器の小型化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの分解図
【図２】本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの断面図
【図３】本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの実装図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの実装図（ｂ）本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの実装図
【図５】本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの実装図
【図６】本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの実装図
【図７】本発明の実施の形態１におけるポンプモジュールの斜視図
【図８】本発明の実施の形態１におけるポンプモジュールと機構モジュールの斜視図
【図９】本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの底面図
【図１０】本発明の実施の形態１における組み込み用ポンプの実装図
【図１１】本発明の実施の形態２における電子機器の構成図
【図１２】従来の技術における組み込み用ポンプの実装図
【符号の説明】
１ ケーシング
２ 吸込口
３ 吐出口
４ 羽根車
５ 羽根
６ ポンプ室
７ 軸
８ 分離板
９ モーターステーター
１０ 金属端子
１１ マグネットローター
１２ 組み込み用ポンプ
１３ 電子基板
１４、１８ 半田ランド
１５ 固定ビス
１６ 処理回路
１７ ボールバンプ端子
１９ リード端子
２０ 電極パッド
２１ 基板パターン
２２ 固定穴
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 機構モジュール
２４ 底面
２５ 振動吸収板
２６ ソケット
３０ 電子機器
３１ 第一筺体
３２ 電子基板
３３ 組み込み用ポンプ
３４ 第二筺体
３５ 表示面
３６ 循環路
１００ 組み込み用ポンプ
１０１ フレキシブルテープ
１０２ 処理回路
１０３ 電子基板
１０４ 筺体の一部
１０５ コネクタ
１０６ 基板パターン

Claims (21)

1. 流体を循環する循環手段と、
   流体を前記循環手段内部に吸い込む吸込口と、
   流体を前記循環手段外部に吐き出す吐出口と、
   ケーシングを有する組み込み用ポンプであって、
   前記組み込み用ポンプに設けられた金属端子を電子基板に直接実装することを特徴とする組み込み用ポンプ。
2. 外周に多数の羽根が形成され内周にマグネットローターが設けられた羽根車と、
   前記羽根車を支える軸と、
   前記マグネットローターへ回転力を与えるモーターステーターと、
   流体を吸い込む吸込口と、
   流体を吐き出す吐出口と、
   前記モーターステーターに電気信号を供給する金属端子が設けられたケーシングを有する組み込み用ポンプであって、
   前記ケーシングに設けられた金属端子を電子基板に直接実装することを特徴とする組み込み用ポンプ。
3. 外周に多数の羽根が形成され内周にマグネットローターが設けられた羽根車と、
   前記羽根車を支える軸と、
   前記マグネットローターへ回転力を与え、電気信号を供給する金属端子が設けられたモーターステーターと、
   前記羽根車と前記モーターステーターを気密に仕切る分離板と、
   流体を吸い込む吸込口と、
   流体を吐き出す吐出口と、
   ケーシングを有する組み込み用ポンプであって、
   前記モーターステーターに設けられた金属端子を電子基板に直接実装することを特徴とする組み込み用ポンプ。
4. 前記モーターステーターに設けられた金属端子を電子基板に直接実装した後に、該モーターステーター以外を実装することを特徴とする請求項３に記載の組み込み用ポンプ。
5. 前記金属端子が前記組み込み用ポンプ底面の外周端側に存在するように設けられ、該金属端子を電子基板に直接実装することを特徴とする請求項１〜４いずれか１記載の組み込み用ポンプ。
6. 前記組み込み用ポンプ底面の外周端側に存在するように設けられた金属端子の内側の空きスペースに振動吸収板を設置し、前記振動吸収板を介してケーシングが電子基板表面と接するように電子基板と直接実装することを特徴とする請求項５に記載の組み込み用ポンプ。
7. 請求項１〜６いずれか１記載の組み込み用ポンプを格納する大きさと形状と厚みを有し、前記ケーシングもしくは前記モーターステーターのいずれかに設けられた金属端子と対応する端子受けを有するソケットが電子基板に直接実装され、前記ソケットに挿入することで電気的実装をすることを特徴とする組み込み用ポンプ。
8. 前記ソケットが振動吸収機能を有することを特徴とする請求項７に記載の組み込み用ポンプ。
9. 前記金属端子がボールバンプ端子であって、電子基板表面に設けられた金属膜からなる端子ランドに半田付けされて直接実装されることを特徴とする請求項１〜８いずれか１記載の組み込み用ポンプ。
10. 前記金属端子がピングリッド端子であって、該ピングリッド端子が電子基板に設けられたビアホールに挿入され半田付けされて直接実装されることを特徴とする請求項１〜８いずれか１記載の組み込み用ポンプ。
11. 前記組み込み用ポンプの縦をＬ１、横をＬ２、厚みをＬ３としたときに、該組み込み用ポンプの大きさが、
    ５．０ｍｍ≦Ｌ１≦３０．０ｍｍ
    ５．０ｍｍ≦Ｌ２≦３０．０ｍｍ
    ５．０ｍｍ≦Ｌ３≦２０．０ｍｍ
    であることを特徴とする、請求項１〜１０いずれか１記載の組み込み用ポンプ。
12. 前記吸込口と、前記吐出口に導管が接続されていることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１記載の組み込み用ポンプ。
13. 請求項１〜１２いずれか１記載の電子基板に直接実装された組み込み用ポンプが樹脂モールドで封止されていることを特徴とする組み込み用ポンプ。
14. 請求項１〜１３いずれか１記載の組み込み用ポンプが電子基板に直接実装されていることを特徴とするポンプモジュール。
15. 請求項３乃至４に記載の金属端子が設けられたモーターステーターが電子基板に直接実装されていることを特徴とするポンプモジュール。
16. 前記金属端子が設けられた複数のモーターステーターが電子基板に直接実装されていることを特徴とする請求項１５に記載のポンプモジュール。
17. 外周に多数の羽根が形成され内周にマグネットローターが設けられた羽根車と、
    前記羽根車を支える軸と、
    流体を吸い込む吸込口と、
    流体を吐き出す吐出口と、
    ケーシングを有し、請求項１６乃至１７に記載の電子基板に直接実装されたモーターステーターに組み合わされることで組み込み用ポンプを構成することを特徴とする機構モジュール。
18. 請求項１４に記載のポンプモジュールと、
    処理装置と、
    マンマシンインターフェースと、
    これらを格納する筺体を有することを特徴とする電子機器。
19. 前記電子機器がノートブック型パソコンであることを特徴とする請求項１８に記載の電子機器。
20. 前記電子機器がＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタント）であることを特徴とする請求項１７に記載の電子機器。
21. 請求項１４に記載のポンプモジュールと、
    電源端子と、
    燃料タンクと、
    これらを格納する筺体を有することを特徴とする燃料電池。

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