JP2006070816A - 送液ポンプ、冷却システム、及び電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 経時的に液体の量が減少した場合でも、液体を容易に補充することが可能となる送液ポンプを提供する。
【解決手段】 送液ポンプ１において、流通経路形成部材１０により形成される冷媒液の流通経路と外部とを連通させる注液口３５に対して着脱可能となるように、ゴム材で構成される封止栓３６を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体を吸入して送り出す機能を備えた送液ポンプ、この送液ポンプを備えた冷却システム、及びこの冷却システムを備えた電気機器に関する。

従来より、流通経路内に液体を循環させる送液ポンプにおいては、インペラを回転駆動するモータのロータをインペラと一体に回転するように設け、そのロータによってインペラを回転駆動させることに基づき、インペラが有するポンプ羽根の作用により、液体を吸入口からポンプ室内に吸入すると共に、ポンプ室内の流体を吐出口から吐出する構成のものがある。

そして、発熱体を冷却する冷却システムとして、発熱体の熱を冷媒液により受ける受熱部と、その冷媒液の熱を放出させる放熱部と、前記冷媒液を前記受熱部及び放熱部を通して循環させる手段として上記送液ポンプとを用いる構成としたものが知られている。この場合、冷媒液を循環させる流通経路を閉路で構成する際には、上記受熱部、放熱部、送液ポンプの他に、冷媒液の蒸発による減少を補うため予備の冷媒液を貯留しておくリザーブタンクを設ける構成としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。リザーブタンクを設ける理由は、流通経路を循環する冷媒液が蒸発等により減少して少なくなると冷却性能が低下してしまうため、その冷却性能の低下を防止するためである。
特開２００３−２０９２１０号公報

上記のような構成では、リザーブタンクを設けた分だけ冷媒液の量にマージンを持たせることができるが、そのマージン分を使い果たしてしまえば冷却性能の低下が避けられない。例えば、想定した製品寿命に応じてリザーブタンクの容量を設定したとしても、実際には、その寿命を超えてユーザに使用され続ける製品も少なからず存在する。また、必ずしも、リザーブタンクを設けることができるスペースが製品に確保されているとは限らない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、経時的に液体の量が減少した場合でも、液体を容易に補充することが可能となる送液ポンプ、冷却システム及び電気機器を提供することである。

上記目的を達成するため、請求項１記載の送液ポンプは、液体を流通経路中に循環させるために駆動する液体駆動部と、前記流通経路と外部とを連通させる注液口と、この注液口に対して着脱可能となるように、弾性を有する物質で構成される封止栓とを備えてなることを特徴とする。斯様に構成すれば、流通経路中を流れる液体が経時的に減少した場合でも、注液口を封止している封止栓は弾性を有する物質で構成されているため容易に取外すことができるので、注液口より液体を注入して容易に補充することが可能となる。

請求項３記載の冷却システムは、発熱体の熱を冷媒液により受けるように設けられた受熱部と、前記冷媒液の熱を放出させるように設けられた放熱部と、前記冷媒液を循環させるように設けられた請求項１または２記載の送液ポンプとを備えたことを特徴とする
また、請求項４記載の電気機器は、請求項３記載の冷却システムを備えたことを特徴とする。

請求項１記載の送液ポンプによれば、液体が経時的に減少しても液体を容易に補充することができるので、液体が流通経路中を循環することでなす作用が低下することを回避でき、寿命を長期化することができる。また、特にリザーブタンクを設けずとも寿命の長期化を図ることができるので、スペースが限られている場合でも配置が容易となる。

請求項３記載の冷却システムによれば、請求項１または２記載の送液ポンプを備えて構成することで、冷媒としての液体が減少して冷却性能が低下することを回避できる。
請求項４記載の電気機器によれば、請求項３記載の冷却システムを備えて構成することで、電気機器が動作することに伴って発熱する部分を、少ないスペースでも配置することが可能な冷却システムによって冷却することができ、機器全体を小型に構成することができる。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１ないし図５を参照して説明する。まず、図１には、本発明の送液ポンプ１のカバーを外した状態の斜視図、図３は分解斜視図、図４は、図３とは反対側から見た分解斜視図を示している。送液ポンプ１のケース２は、ほぼ矩形状をなしていて、ケース本体３とカバー４とを複数本のねじ２ａにより連結することによって構成されている。このうち、ケース本体３には、カバー４側が開口した円形凹状のポンプ室５が形成されていると共に、このポンプ室５の外側に位置させて、同じくカバー４側が開口した凹状のリザーブタンク部６が形成されている。

ポンプ室５及びリザーブタンク部６の開口部は、カバー４によって閉鎖されている。また、ケース本体３とカバー４との間には、ポンプ室５及びリザーブタンク部６を囲繞するように、Ｏリング等のシール部材７が介在されていて、気密にシールされている。ケース本体３の外周部には、それぞれ円筒状をなす吸入口８及び吐出口９が一体に設けられていて、これら吸入口８及び吐出口９は、ほぼ平行状態で側方へ突出していて、リザーブタンク部６側が開口している。

リザーブタンク部６の一部は、吸入口８及び吐出口９と、上記ポンプ室５との間に位置されていて、ここに、ケース本体３とは別部材の流通経路形成部材１０が配設されている。この流通経路形成部材１０は、円弧状をなす仕切り部１１と、吸入口８に対応する筒状の吸入用流通経路１２と、吐出口９に対応するほぼ矩形筒状の吐出用流通経路１３とを一体に有している。この流通経路形成部材１０をリザーブタンク部６内に配設した状態で、仕切り部１１がポンプ室５とリザーブタンク部６との間を仕切り、また、吸入用流通経路１２が吸入口８とポンプ室５との間を連通させると共に、吐出用流通経路１３が吐出口９とポンプ室５との間を連通させるようになっている。

吐出用流通経路１３は、図１に示すように、リザーブタンク部６内においてポンプ室５側が高くなるように傾斜している。また、この吐出用流通経路１３を形成する壁の図１における上面とカバー４との間には隙間が形成されていると共に、図１における下面とケース本体３におけるリザーブタンク部６の底面との間にも隙間が形成されている。そして、その上面におけるポンプ室５寄りの部位には、吐出用流通経路１３の内部と隙間（リザーブタンク部６内）とを連通する連通孔１６が形成され、また、下面におけるポンプ室５寄りの部位にも、吐出用流通経路１３の内部と隙間（リザーブタンク部６内）とを連通する連通孔１７が形成されている。

上記流通経路形成部材１０において、上記仕切り部１１のポンプ室５側に臨む面で、かつ吸入用流通経路１２と吐出用流通経路１３との間に位置させて、第１の圧力発生用凸部１８が形成されている。また、カバー４の内面には、ポンプ室５の中心に対応する部位から径方向に延びる第２の圧力発生用凸部１９が形成されている。
上記ケース本体３において、ポンプ室５の中央部には、カバー４側へ突出し、かつカバー４とは反対側（図１の下側）が開口した円形凹状のステータ収容部２０が形成されている。このステータ収容部２０の中央部には、これの開口部側へ突出したステータ取付部２１が設けられていて、モータ（液体駆動部）２２のステータ部２３が、このステータ取付部２１に取り付けられた状態でステータ収容部２０内に固定状態に配設されている。このステータ部２３は、複数この場合１２個のティースを有する固定子鉄心２４と、各ティースに巻装されたコイル２５とから構成されている。

上記ポンプ室５内には、円盤状をなすインペラ（液体駆動部）２６が回転可能に配設されている。このインペラ２６の中心に設けられた軸２７が、上記ステータ収容部２０の中心部に設けられた軸受部２８に回転自在に支持されている。インペラ２６において、カバー４側の面には、ポンプ羽根２９が放射状に多数本設けられている。これら各ポンプ羽根２９は、インペラ２６の回転に伴い、カバー４側の面が上記第２の圧力発生用凸部１９に対向するようになると共に、各ポンプ羽根２９の外周部側の端面が、上記第１の圧力発生用凸部１８に対向するようになる。

インペラ２６のケース本体３側の面には短円筒状の筒部３０が設けられていて、この筒部３０の内周面に、モータ２２のロータ部３１が設けられている。このロータ部３１は、短円筒状をなすロータヨーク３２と、このロータヨーク３２の内周面に設けられた短円筒状をなすロータマグネット３３とから構成され、このロータマグネット３３の内周面が、上記ステータ収容部２０の周壁部２０ａを介して上記ステータ部２３における各ティースの外周面と対向している。ロータマグネット３３は、例えば８極に着磁されている。

ここで、ロータ部３１と上記ステータ部２３とにより、インペラ２６を回転駆動するアウターロータ形のモータ２２を構成していて、そのロータ部３１が回転することに基づきインペラ２６も当該ロータ部３１と一体に回転する構成となっている。モータ２２は、正逆回転の切り替えが可能な構成となっている。なお、ステータ収容部２０の開口部は、図示しないカバーにより閉鎖される。

図１において、上記ケース本体３の側壁部には、上記リザーブタンク部６内と外部とを連通させる注液口３５が形成されており、この注液口３５からリザーブタンク部６内へ液体を注入できる構成となっている。この注液口３５は、弾性を有する例えばゴムなどの材料で形成された封止栓３６により密閉可能に構成されている。図２には、封止栓３６の斜視図を示す。封止栓３６は、径大な円筒形状をなす基端部３６ａと、その基端部３６ａよりも径小な円筒形状をなす先端部３６ｂと、両者を連結する連結部３６ｃとで構成されている。そして、基端部３６，先端部３６ｂの直径寸法は注液口３５の内径寸法に合わせて形成されており、封止栓３６は、注液口３５に対して着脱可能となっている。以上のように送液ポンプ１が構成されている。

一方、図５には、上記送液ポンプ１を使用した冷却システム４０を、電気機器としてラップトップ型のパーソナルコンピュータ（パソコン）４１に適用した例が概略的に示されている。まず、パソコン４１は、本体ケース４２と、この本体ケース４２に対して開閉回動可能に設けられた蓋ケース４３とを備えていて、本体ケース４２の上面部には図示しないキーボードが設けられ、蓋ケース４３の内面部にはこれも図示はしない液晶表示部が設けられている。

上記本体ケース４２の内部には発熱体としてＣＰＵ４４が配設されていて、このＣＰＵ４４を、送液ポンプ１のカバー４に接触させている。この場合、送液ポンプ１は、カバー４が上面側となるように配置されている。また、カバー４は、ＣＰＵ４４の熱を受ける受熱部を兼ねていて、送液ポンプ１は、受熱部を一体的に有した構成となっている。蓋ケース４３の内部には放熱部４５が設けられていて、この放熱部４５に、冷却用の液体（冷媒液）が通る流通路（図示せず）が設けられていると共に、その流通路に連通する入口４６と出口４７が設けられている。
そして、送液ポンプ１の吸入口８は、接続チューブ４８を介して出口４７と接続し、送液ポンプ１の吐出口９は、接続チューブ４９を介して入口４６と接続する。送液ポンプ１のポンプ室５内、リザーブタンク部６内および放熱部４５の流通路内には、冷却用の液体を封入している。液体が流通する流通経路は、閉じた循環路構成となっている。

上記構成において、送液ポンプ１におけるモータ２２のコイル２５への通電を制御することにより、ロータ部３１と一体にインペラ２６が図１中矢印Ａ方向へ回転する。すると、インペラ２６の各ポンプ羽根２９のポンプ作用により、放熱部４５側の液体が吸入口８からポンプ室５内に吸入されると共に、ポンプ室５内の液体が吐出口９から接続チューブ４９側へ吐出される。接続チューブ４９側へ吐出された液体は、放熱部４５の流通路側へ送られる。

このとき、送液ポンプ１のポンプ室６内を通る液体は、カバー４を介してＣＰＵ４４から発生する熱を奪うことにより、当該ＣＰＵ４４を冷却する。ＣＰＵ４４の熱を奪った液体は、放熱部４５において放熱されて冷やされる。冷やされた液体は、再び送液ポンプ１のポンプ室５内に吸入され、ＣＰＵ４４が発生する熱を奪うようになる。このようにして、送液ポンプ１によって循環される液体によりＣＰＵ４４が冷却され、高温になることが抑えられる。

また、図６は、パソコン４１の背面図であるが、送液ポンプ１は、その封止栓３６により注液口３５が塞がれている部分が、ケース４２を介して外部に露出するように配置されている。尚、必要に応じて、当該部分をカバーするようなスライドカバーをケース４２に設けても良い。

ところで、このような構成の冷却システム４０においては、循環路を流通する冷却用の液体は蒸発等により減少し、それに伴い液体中に気泡（空気）が入り込むことがある。ここで、流通経路形成部材１０における吐出用流通経路１３の上面に連通孔１６を形成しているので、気泡を含んだ液体がその吐出用流通経路１３を通過する際に、気泡はその連通孔１６から上方の隙間（リザーブタンク部６内）へ逃げるようになる。また、これに伴い、リザーブタンク部６内の液体が、連通孔１６，１７を通して吐出用流通経路１３内へ補充されるようになり、経路内を流通する液体の量を極力減少させないようにできる。

更に、上記のような冷媒液の蒸発が経時的に継続することで、リザーブタンク部６内の液体が減少した場合には、図７に示すように、パソコン４１の背面側を上方に向けた状態で封止栓３６を取外す。封止栓３６はゴム製であるから、取り外しを極めて容易に行うことができる。そして、注液口３５に液体補充用のボトル５０のチューブ５０ａを差し込み、送液ポンプ１に液体を注入して補充する。

また、上記のように、冷却用の液体を注液口３５から注入する場合は、インペラ２６の回転駆動用のモータ２２の回転方向を逆回転（矢印Ａとは反対方向）させる。これにより、吐出用流通経路１３における連通孔１６，１７が吸込口となり、リザーブタンク部６内の液体を連通孔１６，１７を通してポンプ室５側へ注入することができ、注液作業が容易となる。

以上のように本実施例によれば、送液ポンプ１において、流通経路形成部材１０により形成される冷媒液の流通経路と外部とを連通させる注液口３５に対して着脱可能となるように、ゴム材で構成される封止栓３６を備えた。従って、流通経路中を流れる液体が経時的に減少した場合でも、封止栓３６を容易に取外して注液口３５より液体を注入し補充することが可能となる。

尚、従来においても、最初に液体を注液口から注入した後に、その注液口を、Ｏリングを介してねじ止めすることで封止する構成を採用したものは存在する。しかしながら、そのような従来構成は、後から液体を補充することを全く考慮していないため、補充が極めて行い難い構成となっている。
そして、送液ポンプ１を用いて液体を冷媒として接続チューブ４８，４９により循環させ、カバー４により受熱を行い、放熱部４５により放熱を行う冷却システム４０を構成したので、冷媒の減少によって冷却効率が低下することを防止でき、冷却システム４０の寿命を長期化することができる。

更に、その冷却システム４０をパソコン４１に組み込んでＣＰＵ４４を冷却するようにした。即ち、ラップトップ型のパソコン４１はケース４２内部の配置スペースが極めて限られているため、送液ポンプ１を利用した冷却システム４０を極めて有効に適用することができる。また、送液ポンプ１の注液口３５を、ケース４２の外部に露出可能となるように構成したので、冷媒液の補充を極めて容易に行うことができる。

また、送液ポンプ１は、吐出用流通経路１３の下面にも連通孔１７を形成しているので、送液ポンプ１を、その下面が上面側となるように配置した場合（従ってカバー４が下向きとなるように配置した場合）には、その連通孔１７が気液分離用の孔として作用するようになる。従って、上下を逆にした場合でも気液分離機能が得られるので使い勝手が向上する。

更に、冷却システム４０においては、送液ポンプ１がリザーブタンク部６を内蔵しているので、特許文献１に開示されている技術のように別途リザーブタンクを設ける必要がない。このため、その分部品点数の増加を抑えて冷却システム４０が大型化することを防止でき、さらには接続箇所を少なくすることができる。
尚、本発明によれば、冷媒液の補充を容易に行うことができるため、送液ポンプ１にリザーブタンク部６を備える必要性は低いと考えられる。しかし、リザーブタンク部６を備えることで冷媒液の総量は増加するので、補充の回数を減らすことができるというメリットはある。また、送液ポンプ１は、リザーブタンクをポンプ外部に設ける構成ではなく、自身の内部にリザーブタンク部６を一体的に設ける構成であるから、配置スペースの増加は極力抑制されている。

（第２実施例）
図８は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。図８は、図６の封止栓３６周辺部分を拡大して示すものである。第２実施例の送液ポンプは、ケース本体３の注液口３５の一部が透明な樹脂５１で構成されており、送液ポンプ１内部の冷媒液のレベルＬが外部より視認できるように構成されている。斯様に構成することで、ユーザは、送液ポンプ１内の冷媒の減少程度を知ることができ、冷媒液の補充を適切なタイミングで行なうことが可能となる。

（第３実施例）
図９及び図１０は、本発明の第３実施例を示すものである。図９は、第１実施例の冷却システム４０と略同様に構成される冷却システム５２をブロック図として示すものである。冷却システム５２は、接続チューブ４９の途中部位に容積変化部５３が配置されている点が冷却システム４０と異なっている。

図１０は、容積変化部５３の具体的構成を示すものである。接続チューブ４９の途中部位には分岐部４９ａが形成されており、その分岐部４９ａは、中継チューブ５４を介して接続管５５に接続されている。そして、接続管５５は、例えばポリエチレンなどで袋状に構成される容積変化部５３に接続されている。
このような容積変化部５３を備えることで、冷媒液を補充する場合に接続チューブ４９などの流通経路の圧力が上昇すると、容積変化部５３の容積が膨張して冷媒液を吸収するようになる。従って、冷媒液の補充を容易に行うことができる。

（第４実施例）
図１１及び図１２は本発明の第４実施例であり、本発明を、リザーブタンク部６を備えていない構成の送液ポンプ６１に適用した場合を示すものである。図１１，図１２は、第１実施例の図３，図４相当図である。ポンプ６１のケーシング６２は、ケース本体６３とカバー６４との組み合わせで構成される。これらケース本体６３及びカバー６４は、ともに矩形状を成している。

ケース本体６３には、ポンプ室６５をカバー６４側に円形の凹陥部によって形成すると共に、そのポンプ室６５に連通させて吸入口６６及び吐出口６７をともに外方へ突出するように形成している。又、ポンプ室６５には、吸入口６６と吐出口６７との間を隔絶する凸部６８を形成している。
ポンプ室６５の内部には、第１実施例と同様のインペラ２６を回転可能に配設している。また、インペラ２６の凹陥部の内周部には、第１実施例と同様のロータ部３１が配置されている。

カバー６４には、ケース本体６３側とは反対側に円形の凹陥部７７を形成し、ケース本体６３側に上記凹陥部７７を囲繞するリング状の凹陥部７８を形成している。更に、上記凹陥部７７の外底部（ケース本体６３側）の中心部には軸受部７９を形成しており、この軸受部７９によって前記インペラ２６の軸２７の残る片側（カバー６４側の部位）を支承するようにしている。

カバー６４の凹陥部７７には、ステータ２３を装着している。そして、カバー６４をケース本体６３に組み合わせることによって、前記ロータマグネット３３がカバー６４のケース本体６３側の凹陥部７８内に位置し、上記ステータ２３の外周面が、カバー６４のケース本体６３側とは反対側の凹陥部７７の周壁７７ａを間に挟んで、前記ロータマグネット３３の内周面に径方向の内側より対向している。従って、モータ２２の構成は第１実施例と同様である。そして、ケース本体６３には、第１実施例と同様の注液口３５が形成されており、その注液口３５は、封止栓３６によって封止されるようになっている。

なお、組み合わせたケース本体６３とカバー６４は、複数のねじ８５によって結合固定している。送液ポンプ６１は、以上の構成である。
以上のように構成された第４実施例によれば、リーザブタンク部６を備えていない構成の送液ポンプ６１に本発明を適用したので、第１実施例の送液ポンプ１よりも一層小型に構成することができる。

（第５実施例）
図１３は本発明の第５実施例を示すものである。図１３は、第１実施例の図７相当図であり、冷却用の液体が減少した場合に送液ポンプ１に液体を注入して補充する場合の別の形態を示す。第１実施例では封止栓３６を取外して、ボトル５０のチューブ５０ａを差し込んで液体を注入していたが、第５実施例では、封止栓３６を取外すことなく、液体注入用の注射器９０を使用し、注射針９０ａを封止栓３６に貫通させピストン９０ｂを押し込むことでシリンダ内の液体を送液ポンプ１に注入する。この場合、第３実施例のように容積変化部５３を設けておけば、液体注入時における流通経路の圧力上昇分を吸収することができるので、注入をスムーズに行うことが可能となる。
以上のように構成された第５実施例によれば、第１実施例などとは異なり封止栓３６を取外す必要がないので、注液作業をより簡単に行うことができる。

本発明は、上記した各実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
インペラ２６を回転駆動するモータ２２のロータ部３１は、ポンプ室５の外に設けることもできる。
吸入用流通経路１２をケース本体３に一体に設け、流通経路形成部材１０は、吐出用流通経路１３のみを有する構成とすることもできる。
封止栓はゴム製に限らず、注液口に対して着脱可能となる程度の弾性を有している材料であれば、適宜選択して封止栓を構成すれば良い。
送液ポンプは、冷却システムに適用するものに限ることなく、経時的に蒸発して減少する可能性がある液体を使用する送液ポンプであれば、本発明を適用することができる。
電気機器は、パソコン４１に限ることなく、動作に伴って発熱し、冷却する必要がある部品を備えてなる電気機器であれば適用することができる。

本発明の第１実施例の送液ポンプをカバーを外した状態で示す要部の斜視図 封止栓の斜視図 送液ポンプの分解斜視図 図３とは反対側から見た送液ポンプの分解斜視図 冷却システムを組み込んだパーソナルコンピュータの概略的な斜視図 パーソナルコンピュータの背面図 冷媒液を補充する状態を示すパーソナルコンピュータの底面図 本発明の第２実施例を示す図６の一部拡大図 本発明の第３実施例を示す冷却システムのブロック構成図 容積変化部の具体的構成を示す斜視図 本発明の第４実施例を示す図３相当図 図４相当図 本発明の第５実施例を示す図７相当図

符号の説明

図面中、１は送液ポンプ、４はカバー(受熱部)、２２はモータ（液体駆動部）、２３はステータ部、２６はインペラ（液体駆動部）、２９はポンプ羽根、３１はロータ部、３５は注液口、３６は封止栓、４０は冷却システム、４１はパーソナルコンピュータ(電気機器)、４４はＣＰＵ（発熱体）、４５は放熱部、５２は冷却システム、５３は容積変化部、６１は送液ポンプ、９０は注射器を示す。

Claims (5)

1. 液体を流通経路中に循環させるために駆動する液体駆動部と、
   前記流通経路と外部とを連通させる注液口と、
   この注液口に対して着脱可能となるように、弾性を有する物質で構成される封止栓とを備えてなることを特徴とする送液ポンプ。
2. 前記流通経路の一部に、当該流通経路内の圧力が上昇した場合に応じて容積が膨張可能となるように構成される容積変化部を設けたことを特徴とする請求項１記載の送液ポンプ。
3. 発熱体の熱を冷媒液により受けるように設けられた受熱部と、
   前記冷媒液の熱を放出させるように設けられた放熱部と、
   前記冷媒液を循環させるように設けられた請求項１または２記載の送液ポンプとを備えたことを特徴とする冷却システム。
4. 請求項３記載の冷却システムを備えたことを特徴とする電気機器。
5. 前記送液ポンプの注液口が、本体外部に露出可能となるように構成されていることを特徴とする請求項４記載の電気機器。
   
   

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