JP6236942B2

JP6236942B2 - 配管接続構造、冷却システム、及び、電子機器

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Publication number: JP6236942B2
Application number: JP2013144900A
Authority: JP
Inventors: 洋介角田; 鈴木　真純; 真純鈴木; 亨匡青木; 杰魏
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: JP2015017653A; US20150016055A1

Description

本願の開示する技術は、配管接続構造、冷却システム、及び、電子機器に関する。

従来、配管と、この配管が挿入されて嵌合されたチューブとを備えた配管接続構造が知られている。この配管接続構造では、配管及びチューブの内側を流体が流通される。

特開昭５２−１５１３５１号公報特開２００９−５８１２０号公報

このような配管構造では、配管とチューブとの嵌合部分に流路の断面積が変化する領域があると、この領域で流体の圧力損失が生じる虞がある。

そこで、本願の開示する技術は、一つの側面として、配管とチューブとの嵌合部分において流体の圧力損失が生じることを抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願の開示する技術によれば、配管と、伸縮性を有し配管と接続されるチューブとを備えた配管接続構造が提供される。チューブは、配管が挿入されて嵌合される接続部と、接続部と連続する本体部とを有している。配管が接続部に嵌合された状態では、接続部が拡径するように弾性変形することで本体部における接続部側に傾斜面が形成されて、本体部の内周面と配管の内周面との間に隙間が生じる。本体部には、本体部の周方向に沿って環状に形成されると共に、本体部の軸方向における一端部から他端部に亘って形成され、且つ、接続部に配管が嵌合される前の状態において接続部の内周面に対してチューブの径方向内側に突出する凸部が形成され、前記チューブは、前記凸部の先端側における前記接続部側の角部から突出すると共に、前記凸部の周方向に沿って前記チューブの製造時に前記チューブの一部として環状に形成された隙間閉塞部をさらに有し、前記隙間閉塞部は、前記本体部の内周面と前記配管の内周面との間の隙間に設けられている。

本願の開示する技術によれば、配管とチューブとの嵌合部分において流体の圧力損失が生じることを抑制することができる。

冷却システムを備えた電子機器の斜視図である。配管接続構造の斜視図である。配管接続構造の縦断面図である。チューブの縦断面図である。配管接続構造の変形例を示す縦断面図である。チューブの変形例を示す縦断面図である。

以下、本願の開示する技術の一実施形態を説明する。

図１に示される本実施形態に係る電子機器１０は、一例として、サーバとされており、筐体１２と、基板１４と、冷却システム２０とを備えている。基板１４及び冷却システム２０は、偏平箱型に形成された筐体１２の内部に収容されている。基板１４には、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の発熱体１６が実装されている。

冷却システム２０は、発熱体１６を冷却するためのものであり、一対の熱交換器２２と、接続管２４と、一対の冷却機構２６とを有している。熱交換器２２は、蛇行する冷却管２８と、この冷却管２８に形成された各Ｕ字形状部分の内側に設けられた複数のフィン３０とを有している。冷却管２８の出口部は、接続管２４の入口部と接続されている。

冷却機構２６は、タンク３２と、複数のポンプ３４と、受熱板３６とを有している。タンク３２の入口部は、接続管２４の出口部と接続されている。タンク３２には、分配部と合流部とが形成されており、各ポンプ３４の入口部は、タンク３２の分配部と接続され、各ポンプ３４の出口部は、タンク３２の合流部と接続されている。タンク３２の合流部には、タンク３２の出口部が設けられており、このタンク３２の出口部は、受熱板３６の入口部と接続されている。受熱板３６は、発熱体１６と接続されており、この受熱板３６の内部には、流体の一例である冷媒が流通する流路が形成されている。この場合の冷媒は、例えば、冷却水である。

そして、この冷却システム２０では、複数のポンプ３４が作動すると、ポンプ３４から吐出された冷媒が、タンク３２の合流部を通って受熱板３６の内部に供給される。また、受熱板３６の内部に冷媒が供給されると、この冷媒によって発熱体１６が冷却される。

受熱板３６の出口部は、図示しない配管部材を介して熱交換器２２の入口部と接続されており、受熱板３６の内部を流通し発熱体１６と熱交換した冷媒は、上述の図示しない配管部材を通じて熱交換器２２に戻される。また、熱交換器２２に戻された冷媒は、外気と熱交換し冷却される。そして、熱交換器２２にて冷却された冷媒は、接続管２４を通じてタンク３２に戻される。以上の要領で、冷媒が熱交換器２２と受熱板３６との間を循環することにより、発熱体１６が継続して冷却される。

また、上述の冷却システム２０において、タンク３２とポンプ３４との接続と、タンク３２と受熱板３６との接続とには、本実施形態に係る配管接続構造４０がそれぞれ適用されている。

図２に示されるように、配管接続構造４０は、一対の配管４２と、一対の配管４２を接続するチューブ４４とを有している。この配管接続構造４０は、一例として、その軸方向中央部を中心に対称に形成されている。一対の配管４２は、それぞれ金属製の円筒体により形成されている。

なお、図１に示されるタンク３２の分配部とポンプ３４の入口部との接続に適用された配管接続構造４０の場合、一方の配管４２は、タンク３２の分配部に設けられ、他方の配管４２は、ポンプ３４の入口部に設けられる。また、ポンプ３４の出口部とタンク３２の合流部との接続に適用された配管接続構造４０の場合、一方の配管４２は、ポンプ３４の出口部に設けられ、他方の配管４２は、タンク３２の合流部に設けられる。さらに、タンク３２の出口部と受熱板３６の入口部との接続に適用された配管接続構造４０の場合、一方の配管４２は、タンク３２の出口部に設けられ、他方の配管４２は、受熱板３６の入口部に設けられる。

図２，図３に示されるチューブ４４は、金属製の配管４２よりも軟質な材料の一例として、ゴム製、又は、例えば塩化ビニール等の樹脂製とされている。このチューブ４４の全体は、ゴム製又は樹脂製とされることにより、軸方向及び径方向に伸縮性を有すると共に、可撓性（フレキシブル性）を有している。

チューブ４４の軸方向における両端部には、一対の接続部４６がそれぞれ形成されている。この一対の接続部４６に一対の配管４２が嵌合される前の状態では、図４に示されるように、チューブ４４は、円管形状を成している。また、一対の配管４２が一対の接続部４６に嵌合される前の状態において、チューブ４４の外形（外周面）は、チューブ４４の軸方向における一端部から他端部に亘って一定の断面（円形断面）を有している。

なお、本実施形態において、「一対の接続部４６に一対の配管４２が嵌合される前の状態」には、接続部４６に配管４２が初めて嵌合される前の状態に加え、接続部４６に配管４２が嵌合された後、接続部４６に配管４２が再び嵌合される前の状態も含まれる。

チューブ４４における一対の接続部４６の間の部分は、チューブ４４の本体部４８（中間部）として形成されている。この本体部４８は、一対の接続部４６と連続して形成されている。この本体部４８は、図３，図４に示されるように、一対の接続部４６の内周面４６Ａに対してチューブ４４の径方向内側に突出する凸部５０を有している。

凸部５０は、本体部４８の軸方向における一端部から他端部に亘って形成されると共に、本体部４８の周方向に沿って環状に形成されている。一対の配管４２が一対の接続部４６に嵌合される前の状態では、図４に示されるように、凸部５０は、本体部４８の軸方向における一端部から他端部に亘って一定の断面を有している。

そして、図３に示されるように、一対の接続部４６には、一対の配管４２がそれぞれ挿入されて嵌合される。また、各配管４２は、凸部５０の基端部に当接するまで接続部４６に挿入される。配管４２が接続部４６に嵌合された状態では、接続部４６が拡径するように弾性変形される。

また、各配管４２が接続部４６に嵌合された状態では、凸部５０における配管４２側の端面５０Ａ（側面）がチューブ４４の軸方向端側且つ径方向外側に引っ張られる。そして、凸部５０における配管４２側の端面５０Ａは、チューブ４４の軸方向端側に向かうに従ってチューブ４４の径方向外側に向かうようにチューブ４４の径方向に対して傾斜されている。

また、上述のように一対の接続部４６に一対の配管４２が嵌合された状態において、本体部４８の内周面４８Ａ（凸部５０の先端面）は、一対の配管４２の内周面４２Ａとそれぞれ面一状に並んでいる。つまり、本体部４８の内周面４８Ａと、一対の配管４２の内周面４２Ａとは、チューブ４４の径方向における略同じ位置に位置されている。この配管接続構造４０では、本体部４８の内周面４８Ａが一対の配管４２の内周面４２Ａと面一状に並ぶように、凸部５０の高さ及びチューブ４４の伸縮性等が設定されている。

なお、図１に示されるタンク３２とポンプ３４との接続に適用された配管接続構造４０の場合、タンク３２及びポンプ３４の一方は、第一ユニットの一例であり、タンク３２及びポンプ３４の他方は、第二ユニットの一例である。また、タンク３２と受熱板３６との接続に適用された配管接続構造４０の場合、タンク３２及び受熱板３６の一方は、第一ユニットの一例であり、タンク３２及び受熱板３６の他方は、第二ユニットの一例である。この第一ユニットと第二ユニットとの間では、上述のチューブ４４を通じて冷媒が流通される。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係る配管接続構造４０によれば、図３に示されるように、チューブ４４の本体部４８には、一対の接続部４６の内周面４６Ａに対してチューブ４４の径方向内側に突出する凸部５０が形成されている。この凸部５０は、本体部４８の周方向に沿って環状に形成されると共に、本体部４８の軸方向における一端部から他端部に亘って形成されている。従って、一対の配管４２が一対の接続部４６にそれぞれ挿入されて嵌合された状態でも、本体部４８の内周面４８Ａと一対の配管４２の内周面４２Ａとの間の隙間５２を凸部５０によってそれぞれ小さくすることができる。

つまり、仮に、図３の想像線Ｌで示されるように、本体部４８から凸部５０が省かれた場合、一対の配管４２が一対の接続部４６にそれぞれ嵌合された状態では、本体部４８における接続部４６側に傾斜面７０Ａがそれぞれ形成される。この傾斜面７０Ａは、凸部５０における配管４２側の端面５０Ａよりもチューブ４４の径方向に対する傾斜角度が大きい。このため、本体部４８から凸部５０が省かれた場合、本体部４８の内周面４８Ａと一対の配管４２の内周面４２Ａとの間の隙間５２が大きくなる。

これに対し、本実施形態に係る配管接続構造４０によれば、本体部４８の内周側に凸部５０が形成されたことにより、本体部４８における接続部４６側の傾斜面は、凸部５０における配管４２側の端面５０Ａとされる。これにより、本体部４８に凸部５０が形成された分、本体部４８における接続部４６側の傾斜面である端面５０Ａの傾斜角度を傾斜面７０Ａに比して小さくすることができる。従って、本体部４８の内周面４８Ａと一対の配管４２の内周面４２Ａとの間の隙間５２をそれぞれ小さくすることができる。

すなわち、図３の想像線Ｌで示されるように、本体部４８から凸部５０が省かれた場合、隙間５２の幅はＷ２であるが、本実施形態では、隙間５２の幅がＷ２よりも小さいＷ１となる。これにより、配管４２とチューブ４４との嵌合部分において、流路の断面積が変化する領域を小さくすることができるので、冷媒の圧力損失が生じることを抑制することができる。

しかも、本体部４８の内周面４８Ａは、一対の配管４２の内周面４２Ａとそれぞれ面一状に並んでいる。従って、一対の配管４２及びチューブ４４によって形成された流路では、断面積の変化が小さいので、このことによっても、冷媒の圧力損失が生じることを抑制することができる。

また、本体部４８は、凸部５０を有することにより、凸部５０を有しない場合（図３の想像線Ｌ参照）に比して肉厚となっている。これにより、本体部４８から冷媒が透過することを抑制することができる。これにより、冷却システム２０への冷媒の追加の頻度を少なくすることができる。

また、凸部５０は、本体部４８に形成されており、一対の接続部４６には形成されていないので、一対の接続部４６の薄さを維持することができる。これにより、一対の配管４２が一対の接続部４６に嵌合された場合でも、配管接続構造４０の厚さ（径方向の寸法）が増加することを抑制することができる。

しかも、一対の接続部４６の内周面４６Ａに対してチューブ４４の径方向内側に突出する凸部５０を本体部４８が有することにより、この凸部５０がストッパの役割を果たすので、各接続部４６への配管４２の差し込み位置を規定することができる。従って、各配管４２を接続部４６に正規の差し込み量で挿し込むことができるので、チューブ４４の捻じれ、圧縮、及び、引張等を抑制することができる。これにより、チューブ４４の寿命を伸長させることができる。

また、図１に示されるように、本実施形態に係る配管接続構造４０を備えた冷却システム２０によれば、冷媒を効率良く流通させることができるので、発熱体１６に対する冷却性能を向上させることができる。

また、本実施形態に係る冷却システム２０を備えた電子機器１０によれば、発熱体１６の一例であるＣＰＵが高温になることを抑制することができるので、ＣＰＵの動作を安定させることができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態において、チューブ４４は、次のように形成されていても良い。すなわち、図５，図６に示される変形例では、チューブ４４に一対の隙間閉塞部６２が追加されている。一対の配管４２が一対の接続部４６に嵌合される前の状態において、各隙間閉塞部６２は、図６に示されるように、凸部５０の先端側における接続部４６側の角部から突出すると共に、凸部５０の周方向に沿って環状に形成されている。

また、図５に示されるように、各配管４２が接続部４６に嵌合された状態において、各隙間閉塞部６２は、本体部４８の内周面４８Ａと配管４２の内周面４２Ａとの間の隙間５２に設けられている。さらに、各隙間閉塞部６２の先端部は、配管４２における凸部５０側の端面４２Ｂに接している。

このように、チューブ４４に一対の隙間閉塞部６２が追加されていると、各隙間閉塞部６２によって、本体部４８の内周面４８Ａと配管４２の内周面４２Ａとの間の隙間５２を閉塞することができる。これにより、配管４２及びチューブ４４を流通する冷媒に圧力損失が生じることをより一層効果的に抑制することができる。

特に、各隙間閉塞部６２の先端部が配管４２における凸部５０側の端面４２Ｂに接しており、この隙間閉塞部６２によって、本体部４８の内周面４８Ａと配管４２の内周面４２Ａとが連続して繋がれている。従って、配管４２及びチューブ４４を通じて冷媒を円滑に流通させることができる。

なお、上記実施形態において、配管接続構造４０は、一対の接続部４６を有していた。しかしながら、配管接続構造４０は、一つの接続部４６を有する構成とされていても良い。

また、一対の配管４２は、それぞれ金属製とされていた。しかしながら、一対の配管４２は、チューブ４４よりも硬質な材料であれば、樹脂など金属以外の材料で形成されていても良い。

また、配管接続構造４０は、一例として、軸方向中央部を中心に対称に形成されていた。しかしながら、配管接続構造４０は、軸方向中央部を中心に非対称に形成されていても良い。つまり、一対の配管４２は、互いに外径が異なっていても良い。また、一対の接続部４６は、一対の配管４２の外径の違いに対応して互いに内径が異なっていても良い。

また、配管接続構造４０は、冷却システムに適用されていたが、冷却システム以外に適用されても良い。また、冷却システム２０は、電子機器に適用されていたが、電子機器以外に適用されても良い。

また、電子機器１０は、一例として、サーバとされていた。しかしながら、電子機器１０は、例えば、デスクトップ型パーソナルコンピュータや、モバイル型パーソナルコンピュータなどサーバ以外のものとされていても良い。

また、上記複数の変形例のうち組み合わせ可能な変形例は、適宜、組み合わされても良い。

以上、本願の開示する技術の一実施形態について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

なお、上述の本願の開示する技術の一態様に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
配管と、
伸縮性を有し、前記配管と接続されたチューブとを備え、
前記チューブは、
前記配管が挿入されて嵌合された接続部と、前記接続部と連続する本体部とを有し、
前記本体部は、前記本体部の周方向に沿って環状に形成されると共に、前記本体部の軸方向における一端部から他端部に亘って形成され、且つ、前記接続部の内周面に対して前記チューブの径方向内側に突出する凸部を有する、
配管接続構造。
（付記２）
前記本体部の内周面は、前記配管の内周面と面一状に並んでいる、
付記１に記載の配管接続構造。
（付記３）
前記チューブは、前記凸部の先端側における前記接続部側の角部から突出すると共に、前記凸部の周方向に沿って環状に形成された隙間閉塞部をさらに有し、
前記隙間閉塞部は、前記本体部の内周面と前記配管の内周面との間の隙間に設けられている、
付記１又は付記２に記載の配管接続構造。
（付記４）
前記隙間閉塞部の先端部は、前記配管における前記凸部側の端面に接している、
付記１〜付記３のいずれか一項に記載の配管接続構造。
（付記５）
前記配管が前記接続部に嵌合される前の状態において、前記凸部は、前記本体部の軸方向における一端部から他端部に亘って一定の断面を有する、
付記１〜付記４のいずれか一項に記載の配管接続構造。
（付記６）
前記配管が前記接続部に嵌合される前の状態において、前記チューブの外形は、前記チューブの軸方向における一端部から他端部に亘って一定の断面を有する、
付記１〜付記５のいずれか一項に記載の配管接続構造。
（付記７）
前記チューブは、ゴム製又は樹脂製とされている、
付記１〜付記６のいずれか一項に記載の配管接続構造。
（付記８）
前記配管を一対備え、
前記チューブの軸方向における両端部には、前記接続部がそれぞれ形成されている、
付記１〜付記７のいずれか一項に記載の配管接続構造。
（付記９）
それぞれ配管を有する第一ユニット及び第二ユニットと、
一対の前記配管を接続し、前記第一ユニットと前記第二ユニットとの間で冷媒を流通させるチューブとを備え、
前記チューブは、
一対の前記配管がそれぞれ挿入されて嵌合された一対の接続部と、
一対の前記接続部の間に形成された本体部とを有し、
前記本体部は、前記本体部の周方向に沿って環状に形成されると共に、前記本体部の軸方向における一端部から他端部に亘って形成され、且つ、一対の前記接続部の内周面に対して前記チューブの径方向内側に突出する凸部を有する、
冷却システム。
（付記１０）
発熱体と、
前記発熱体を冷却する冷却システムとを備え、
前記冷却システムは、
それぞれ配管を有する第一ユニット及び第二ユニットと、
一対の前記配管を接続し、前記第一ユニットと前記第二ユニットとの間で冷媒を流通させるチューブとを備え、
前記チューブは、
一対の前記配管がそれぞれ挿入されて嵌合された一対の接続部と、
一対の前記接続部の間に形成された本体部とを有し、
前記本体部は、前記本体部の周方向に沿って環状に形成されると共に、前記本体部の軸方向における一端部から他端部に亘って形成され、且つ、一対の前記接続部の内周面に対して前記チューブの径方向内側に突出する凸部を有する、
電子機器。
（付記１１）
配管が挿入されて嵌合される接続部と、前記接続部と連続する本体部とを有すると共に、伸縮性を有するチューブであって、
前記本体部は、前記本体部の周方向に沿って環状に形成されると共に、前記本体部の軸方向における一端部から他端部に亘って形成され、且つ、前記接続部の内周面に対して前記チューブの径方向内側に突出する凸部を有するチューブ。

１０電子機器
１６発熱体
２０冷却システム
３２タンク（第一ユニット又は第二ユニットの一例）
３４ポンプ（第一ユニット又は第二ユニットの一例）
３６受熱板（第一ユニット又は第二ユニットの一例）
４０配管接続構造
４２配管
４２Ａ配管の内周面
４２Ｂ配管における凸部側の端面
４４チューブ
４６接続部
４６Ａ接続部の内周面
４８本体部
４８Ａ本体部の内周面
５０凸部
５２隙間
６２隙間閉塞部

Claims

配管と、
伸縮性を有し、前記配管と接続されるチューブとを備え、
前記チューブは、前記配管が挿入されて嵌合される接続部と、前記接続部と連続する本体部とを有し、
前記配管が前記接続部に嵌合された状態では、前記接続部が拡径するように弾性変形することで前記本体部における前記接続部側に傾斜面が形成されて、前記本体部の内周面と前記配管の内周面との間に隙間が生じ、
前記本体部には、前記本体部の周方向に沿って環状に形成されると共に、前記本体部の軸方向における一端部から他端部に亘って形成され、且つ、前記接続部に前記配管が嵌合される前の状態において前記接続部の内周面に対して前記チューブの径方向内側に突出する凸部が形成され、
前記チューブは、前記凸部の先端側における前記接続部側の角部から突出すると共に、前記凸部の周方向に沿って前記チューブの製造時に前記チューブの一部として環状に形成された隙間閉塞部をさらに有し、
前記隙間閉塞部は、前記本体部の内周面と前記配管の内周面との間の隙間に設けられている、
配管接続構造。
前記本体部の内周面は、前記配管の内周面と面一状に並んでいる、
請求項１に記載の配管接続構造。
前記隙間閉塞部の先端部は、前記配管における前記凸部側の端面に接している、
請求項１又は請求項２に記載の配管接続構造。
それぞれ配管を有する第一ユニット及び第二ユニットと、
一対の前記配管を接続し、前記第一ユニットと前記第二ユニットとの間で冷媒を流通させるチューブとを備え、
前記チューブは、一対の前記配管が挿入されて嵌合される一対の接続部と、一対の前記接続部と連続する本体部とを有し、
前記配管が前記接続部に嵌合された状態では、前記接続部が拡径するように弾性変形することで前記本体部における前記接続部側に傾斜面が形成されて、前記本体部の内周面と前記配管の内周面との間に隙間が生じ、
前記本体部には、前記本体部の周方向に沿って環状に形成されると共に、前記本体部の軸方向における一端部から他端部に亘って形成され、且つ、前記接続部に前記配管が嵌合される前の状態において前記接続部の内周面に対して前記チューブの径方向内側に突出する凸部が形成され、
前記チューブは、前記凸部の先端側における前記接続部側の角部から突出すると共に、前記凸部の周方向に沿って前記チューブの製造時に前記チューブの一部として環状に形成された隙間閉塞部をさらに有し、
前記隙間閉塞部は、前記本体部の内周面と前記配管の内周面との間の隙間に設けられている、
冷却システム。
発熱体と、
前記発熱体を冷却する冷却システムとを備え、
前記冷却システムは、
それぞれ配管を有する第一ユニット及び第二ユニットと、
一対の前記配管を接続し、前記第一ユニットと前記第二ユニットとの間で冷媒を流通させるチューブとを備え、
前記チューブは、一対の前記配管が挿入されて嵌合される一対の接続部と、一対の前記接続部と連続する本体部とを有し、
前記配管が前記接続部に嵌合された状態では、前記接続部が拡径するように弾性変形することで前記本体部における前記接続部側に傾斜面が形成されて、前記本体部の内周面と前記配管の内周面との間に隙間が生じ、
前記本体部には、前記本体部の周方向に沿って環状に形成されると共に、前記本体部の軸方向における一端部から他端部に亘って形成され、且つ、前記接続部に前記配管が嵌合される前の状態において前記接続部の内周面に対して前記チューブの径方向内側に突出する凸部が形成され、
前記チューブは、前記凸部の先端側における前記接続部側の角部から突出すると共に、前記凸部の周方向に沿って前記チューブの製造時に前記チューブの一部として環状に形成された隙間閉塞部をさらに有し、
前記隙間閉塞部は、前記本体部の内周面と前記配管の内周面との間の隙間に設けられている、
電子機器。