(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝固点が０℃以下の不凍液成分と水との混合物を作動液体とした液冷チューブの継手部の外周を、第１の吸湿膨張材と、水を選択的に透過する膜エレメントと、第２の吸湿膨張材で順次被覆したことを特徴とする不凍液液漏れ防止構造。
【請求項２】
前記膜エレメントが、少なくとも一層の水選択透過膜と、少なくとも一層の織物繊維状の第１のスペーサ膜を積層したシート状構造からなり、
前記膜エレメントのみが前記第１の吸湿膨張材と前記第２の吸湿膨張材の間で液冷チューブの継手部の外周をスパイラル状に巻回した構造であることを特徴とする請求項１に記載の不凍液液漏れ防止構造。
【請求項３】
前記膜エレメントが、２層の前記水選択透過膜の間に前記一層の第１のスペーサ層を挿入したサンドイッチ構造膜と織物繊維状の第２のスペーサ膜との積層構造からなり、
前記第２のスペーサ膜が前記第２の吸湿膨張材に接するようにスパイラル状に巻回したことを特徴とする請求項２に記載の管継手液漏れ防止構造。
【請求項４】
前記水選択透過膜が、ポリイミド膜或いは架橋ポリビニルアルコール膜のいずれかであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の不凍液液漏れ防止構造。
【請求項５】
前記第２の吸湿膨張部材の外周部に、前記第２の吸湿膨張部材を被覆して封止する封止部材と、前記封止部材の外周部を押圧するクランプ部材とを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の不凍液液漏れ防止構造。
【請求項６】
発熱部と、
前記発熱部を冷却する凝固点が０℃以下の不凍液成分と水との混合物からなる作動液体を循環させる配管と、
前記配管中を流れる加熱された前記作動液体を冷却する熱交換器と、
前記作動液体を貯蔵する貯蔵部と、
前記作動液体を循環させるモータと
を少なくとも備え、
前記配管の液冷チューブとの継手部の外周を請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の不凍液液漏れ防止構造で固定したことを特徴とする不凍液液漏れ防止構造を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は管継手液漏れ防止構造及び管継手液漏れ防止構造を備えた電子機器に関し、例えば、パーソナルコンピュータ等の液冷シムテムにおけるチューブ材料の継手部からの不凍液の漏れ出しを防止する構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子計算機は年々高密度化、高容量化されるにつれて大規模半導体集積回路装置の発熱量密度が上昇する傾向がある。電子計算機の冷却は、冷却ファンにより風を送り込む強制空冷方式が用いられてきたが、近年の電子計算機の高発熱密度化により空冷では大規模半導体集積回路装置を許容温度以下にすることが難しいため、 液冷方式が重要になってくる。液体の冷却システムでは冷却効率の高い水冷方式が提案されている。
【０００３】
このような水冷方式で用いる配管システムでは軽量、施工が簡単、シールの確実性などの要請から、従来行われていた金属配管に替わって樹脂配管の需要が拡大してきている。従来の水用配管の接続に使用する管継手は施工を簡単にするため、管継手に配管を差し込むだけで接続できるものがある。
【０００４】
例えば、配管の外周面と管継手内周面のシールに用いられるシール材はゴム材質のＯ−リング形状のシール材が用いられていた。この場合、樹脂配管のシールに供する部分に傷があってはならず、わずかな傷であってもＯ−リングにてシールする部位をまたぐ傷があった場合、これが原因で漏水が発生することは避けられない。
【０００５】
しかし、このような樹脂配管は金属配管に比べて極めて柔軟であることから表面に傷がつきやすく、作業現場での配管作業中に表面に傷をつけてしまうことが多かった。そこで、樹脂配管の外表面をシールする方法では、樹脂配管を継手に差し込む前に外表面に傷がないことを目視や触感で確認することで対策してきたが、これでは十分な対策ではない。
【０００６】
また水冷方式では、樹脂やゴムのチューブが水を輸送するための接液材料として用いられる。この場合、熱交換器やクーリングプレートの出入口部に、チューブは継手部を介してクランプで固定されるため、チューブの経年劣化、クランプのばね機構の経年劣化によって、樹脂チューブと金属配管出入口に隙間が生じ水漏れする課題があった。
【０００７】
このような問題に鑑み、配管の接続部分に吸湿膨潤性を有するシール材を設けることにより水漏れを防止する技術が提案されている。例えば、ワンタッチの管継手に吸水膨張性を有する材料からなるシール材を設け、このシール材が常に水と接することで膨潤して水漏れを防ぐ構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図７は、このような吸湿膨潤材を用いた水漏れ防止構造の一例の説明図であり、図７（ａ）は概略的透視側面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った概略的断面図である。金属配管８１とチューブ８２との継手部に吸湿膨張材８３を巻付け、その外周を封止部材８４で覆ったのち、円管状の締めつけ部と一対の押圧用ツマミ部からなるワンタッチクランプ８５で締めつけた構造になっている。このような水漏れ防止構造においては、継手部において水漏れが発生した場合、吸湿膨張材８３が水を吸収して十分膨張すること水漏れ部を押圧して止水する。
【０００９】
また、水冷方式の電子計算機は、寒冷地で動作する場合、あるいは輸送時に水冷システム内部が氷点下になると流体である水が凍ってしまう。そこで凝固点の低い油成分を入れて氷点下でも流体が凍らないようにする必要があり、一般的には不凍液としてプロピレングリコール／水の混合物が用いられる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０５−２９６３７９号公報
【特許文献２】特開２００８−２１１００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、不凍液を作動流体として用いた液冷方式の場合、作動流体の中に水とは成分の異なるプロピレングリコール等の油成分が入っているので、液漏れ感知時に吸湿膨張材が十分膨張せず、継手部から液体が漏れるという問題があった。
【００１２】
したがって、本発明は、作動流体として不凍液を用いた液冷方式において、液漏れ感知時に継手部からの液漏れを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一観点からは、凝固点が０℃以下の不凍液成分と水との混合物を作動液体とした液冷チューブの継手部の外周を、第１の吸湿膨張材と、水を選択的に透過する膜エレメントと、第２の吸湿膨張材で順次被覆したことを特徴とする管継手液漏れ防止構造が提供される。
【００１４】
また、本発明の別の観点からは、発熱部と、前記発熱部を冷却する凝固点が０℃以下の不凍液成分と水との混合物からなる作動液体を循環させる配管と、前記配管中を流れる加熱された前記作動液体を冷却する熱交換器と、前記作動液体を貯蔵する貯蔵部と、前記作動液体を循環させるモータとを少なくとも備え、前記配管の液冷チューブとの継手部の外周を上述の管継手液漏れ防止構造で固定したことを特徴とする管継手液漏れ防止構造を備えた電子機器が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
開示の管継手液漏れ防止構造及び管継手液漏れ防止構造を備えた電子機器によれば、電子計算機等の電子機器の液冷方式の液冷チューブの経年劣化により金属配管との継手部からの不凍液を含む作動液体の液冷システム外部への漏水を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態の管継手液漏れ防止構造の概念的一部透視断面図である。
【図２】本発明の実施例１の液漏れ感知バルブの軸方向に沿った概念的一部透視断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った概略的断面図である。
【図４】本発明の実施例１の液漏れ感知バルブを備えた液冷ユニットを搭載したノート型パソコンの外観を示す構成斜視図である。
【図５】ノート型パソコンの内部構造を示す構成斜視図である。
【図６】本発明の実施例１の液漏れ感知バルブを備えた液冷ユニットの構造を示す概略的平面図である。
【図７】吸湿膨潤材を用いた水漏れ防止構造の一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここで、図１を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態の管継手液漏れ防止構造の概念的一部透視断面図であり、樹脂或いはゴムからなる液冷チューブ１と金属配管２との継手部を管継手液漏れ防止構造で被覆したものである。
【００１８】
この管継手液漏れ防止構造は、継手部を覆う第１の吸湿膨張材３と、第１の吸湿膨張材３を覆う膜エレメント４と、膜エレメント４を覆う第２の吸湿膨張材５を備え、第２の吸湿膨張材５を封止するように封止材６で被覆する。この封止材６の外周に円環状の締め付け部と一対の撮み部とからなるクランプ部材７を設けて管継手液漏れ防止構造を固定する。
【００１９】
この場合の第１の吸湿膨張材３及び第２の吸湿膨張材５は、ポリアクリル酸、ポバール系、ポリオキシエチレン系、セルロース系などの高吸水性樹脂を基幹材料とし不織布状や糸状に加工して使われる。このうち、繊維状の吸水体が吸水によって繊維物性の低下を引き起こさないためには、ポリアクリル酸系樹脂からなるものがより好適である。
【００２０】
また、膜エレメント４は、不凍液成分から水を選択的に透過する水選択透過膜と織物繊維状のスペーサ膜とを積層したシートからなる。また、第１の吸湿膨張材５を被覆する構造としては、スパイラル型、平膜積層型、プレートアンドフレーム型などがあり、その中ではスパイラル型を使うことが好ましい。
【００２１】
不凍液に接する部材の材質としては、不凍液に対する耐久性を有することはもちろんのこと、部材の成分の溶出がないものを選定する必要がある。したがって、この場合の水選択透過膜としては、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）架橋膜やポリイミド膜が好ましいが、特に、ＰＶＡ架橋膜が好適である。また、スペーサ膜としては、ネット状材料、メッシュ状材料、溝付シート、不織布等を用いる。
【００２２】
特に、水選択透過膜が内側にスペーサ膜を挟んで最内層の第１の吸湿膨張材３の外周面にスパイラル状に巻回される、この場合、水選択透過膜の挟まれたとスペーサ膜が作動液体の流路となるが、この流路の外周側の側部は封止されるが好ましい。
【００２３】
作動液体は、最内層の第１の吸湿膨張材３を通過し、膜エレメント４により構成されるスパイラル状の液体流路内を流れ、作動液体は、水選択透過膜によって水とその他の不凍液成分に分離される。分離された水は液冷チューブ１にほぼ垂直にスパイラル型の膜エレメント４の内側から外側へ膜を透過しつつ流れる。この過程で、作動液体は目的成分の水透過作用が行われたあとに最外層の第２の吸湿膨張材５に水のみがたどり着き、水のみを吸収して膨張する。
【００２４】
即ち、液冷チューブ１と金属配管２の境界部分から不凍液成分を含む作動液体の漏水が起こった場合に、クランプ部材７による拘束のもと、最内層である第１の吸湿膨張材３を通過してきた作動液体は膜エレメント４により選択的に水を通過させる。通過した水は最外層の第２の吸湿膨張材５で吸収されて、第２の吸湿膨張材５自身が、吸湿・膨張することで液冷チューブを締め付け、液漏れを防止する。
【００２５】
なお、作動液体を構成する不凍液成分としては、凝固点が０℃以下のものであれば良いが、プロピレングリコールやエチレングルコールが好適である。但し、エチレングルコールは毒性が強いのでプロピレングリコールの方がより望ましい。
【実施例１】
【００２６】
以上を前提として、次に、図２乃至図６を参照して本発明の実施例１の液漏れ感知バルブを説明する。図２は本発明の実施例１の液漏れ感知バルブの軸方向に沿った概念的一部透視断面図である。図に示すように、樹脂チューブ１１と金属配管１２との継手部を液漏れ感知バルブ２０で被覆・固定する。
【００２７】
この液漏れ感知バルブ２０は、継手部を覆う第１の吸湿膨張材２１と、第１の吸湿膨張材２１を覆うスパイラル型膜エレメント３０と、スパイラル型膜エレメント３０を覆う第２の吸湿膨張材２２を備える。なお、第１の吸湿膨張材２１及び第２の吸湿膨張材２２としては、例えば、ポリアクリル酸不織布ＫＨ０２３０ＮＦ（帝人ファイバー製商品型番）を用いる。この場合、第１の吸湿膨張材２１の一方の端部とスパイラル型膜エレメント３０の両端は、例えば、ウレタン系接着剤或いはエポキシ系接着剤からなる樹脂材２３で封止する。
【００２８】
また、第２の吸湿膨張材２２の露出している外周面及び側端面は、例えば、ウレタン系接着剤或いはエポキシ系接着剤からなる封止部材２４で封止する。この封止部材２４の外周面を締めつけるように、円環状の締め付け部と一対のツマミ部とからなるワンタッチクランプ２５を設ける。
【００２９】
図３は、図２のＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った概略的断面図であり、２つ折にしたスパイラル型膜エレメント３０は、水のみを選択的に透過するＰＶＡ架橋膜３２の間にスペーサ膜３３を挟んだ積層構造膜３１と、外表部を構成するスペーサ膜３４とからなる。
【００３０】
この場合のＰＶＡ架橋膜３２の厚さは、例えば、０．５ｍｍとし、スペーサ膜３３としては、厚さが、例えば、１．０ｍｍのポリエステルからなる織物繊維状のスペーサ膜を用いる。また、スペーサ膜３４としては、厚さが、例えば、１．０ｍｍのポリエチレンからなる織物繊維状のスペーサ膜を用いる。
【００３１】
このスパイラル型膜エレメント３０は、継手部を覆う第１の吸湿膨張材２１の外周面にＰＶＡ架橋膜３２がスペーサ膜３３が内側になり、スペーサ膜３４が外側になるように接して巻回して封止している。
【００３２】
スペーサ膜３３を挟んだＰＶＡ架橋膜３２間のスパイラル状の空間が供給側の液体流路２６を構成し、スペーサ膜３４を挟んだＰＶＡ架橋膜３２間のスパイラル状の空間が透過側の液体流路２７を構成する。したがって、液体流路２６，２７はスペーサ膜３３，３４を構成する織物繊維状シートの編み目となる。
【００３３】
また、スパイラル状の液体流路２６の内周側の側部（樹脂チューブ１１に平行な辺）および外周側の側部が、スペーサ膜３３を挟むＰＶＡ架橋膜３２同士を融接することにより封止されている。これにより、液体流路２６の内周側の側部および外周側の側部にそれぞれ内周側封止部３０１および外周側封止部３０２が形成される。
【００３４】
したがって、液体流路２６は、純水およびプロピレングリコールがスパイラル型膜エレメント３０の軸方向に流動可能な空間になる。同心円状には水が透過成分として透過していく。また、液体流路の軸方向の両端部は封止されており、端部から水およびプロピレングリコールの流出は起こらない。
【００３５】
また、図２に示すように、ＰＶＡ架橋膜３２間のスパイラル状膜とスペーサ空間の両末端部は、樹脂材２３により封止される。また、スパイラル型膜エレメント３０の外周面の両端部も樹脂材２３により封止される。これにより、両端部に封止部が形成される。
【００３６】
したがって、実体的にスペーサ膜３４を構成する織物繊維状シートの編み目からなる液体流路２７は、スパイラル型膜エレメント３０のスパイラル方向に流動可能な空間となり、外側にいくにしたがい、プロピレングリコールが除去されて水が濃縮されていく。スパイラル型膜エレメント３０の外側の最外層には第２の吸湿膨張材２２が巻かれており、ほぼ水のみになった成分は、ここで第２の吸湿膨張材２２によって吸収される。
【００３７】
この第２の吸湿膨張材２２は封止部材２４を介してワンタッチクランプ２５により締めつけられているので第２の吸湿膨張材２２の膨張の力が樹脂チューブ１１側に働き、樹脂チューブ１１が締め付けられるため、金属配管１２とのすき間がなくなり止水する。
【００３８】
図４は、本発明の実施例１の液漏れ感知バルブを備えた液冷ユニットを搭載したノート型パソコンの外観を示す構成斜視図であり、このノート型パソコンの外観は通常のノート型パソコンの外観と全く同様である。即ち、ベース４２及びカバー４３からなるとともに、キーボード部４４及び入力装置４５を備え、内部にＬＳＩパッケージやＨＤＤ等を格納した本体筐体４１と、液晶パネルモジュール４７を取り付けたディスプレイ用筐体４６からなる。
【００３９】
図５は、ノート型パソコンの内部構造を示す構成斜視図であり、本体筐体４１内にはＨＤＤ駆動装置５１、ＤＶＤ駆動装置５２が格納されるとともに、各種部材を実装したプリント基板ユニット５３が格納されている。このプリント基板ユニット５３では、プリント基板５４上にＬＳＩパッケージ５５，５６が搭載されるとともに、カードユニット５７が搭載されている。
【００４０】
また、プリント基板５４上に搭載したＬＳＩパッケージ５５，５６を冷却するための液冷システムが設けられている。この液冷システムはＬＳＩパッケージ５５，５６を冷却する受熱器５８，５９及び吸熱用配管６０、排気口６２を備えた熱交換器６１、ファンユニット６３、不凍液成分を含む作動流体を貯蔵する貯蔵タンク６７、及び、作動液体を循環させるポンプ６８を備えている。
【００４１】
このファンユニット６３は、ファンハウジング６４、吸気用開口６５及びファン６６からなる。また、各部材の作動流体の入出力口に設けられた接続用配管６９を相互に接続するための樹脂チューブ７０が設けられている。
【００４２】
図６は、本発明の実施例１の液漏れ感知バルブを備えた液冷ユニットの構造を示す概略的平面図である。図に示すように、接続用配管６９と樹脂チューブ７０との継手部及び受熱用の吸熱用配管６０と樹脂チューブ７０との継手部には図２に示した液漏れ感知バルブ２０が設けられている。
【００４３】
この本発明の実施例１の液漏れ感知バルブを備えた液冷ユニットについて液漏れ試験を行った。ここでは、作動液体として水とプロピレングリコールを水の比率を５０質量％とした混合液を用いた液循環試験を行い漏液に至るまでの時間を測定した。
【００４４】
なお、ここでは樹脂チューブとしてブチルゴムチューブ（外径６ｍｍ、内径４ｍｍ）を用い、金属配管としてアルミ配管（外径５ｍｍ、内径３ｍｍ）を用い、その継手部に電線（外径０．５ｍｍ）を挟み込み、上述の液漏れ感知バルブを設けた。また、ポンプとしてシナノケンシ製の電磁式ピストンポンプを系内に接続し、ポンプ流量４００ｍｌ／分で連続循環試験を行い、チューブからの液漏れが目視できるまでの時間を測定した結果を表１に示している。
【表１】
0005515582.tif 000002
【００４５】
表に示しているように、本発明の実施例１は７００時間で液漏れが発生したが、比較例の場合には、循環開始直後から液漏れが確認された。この場合の比較例は、上述の図７に示した構造において、吸湿膨張材として本発明の実施例１と同様に上述のポリアクリル酸不織布ＫＨ０２３０ＮＦ（帝人ファイバー製商品型番）を用いたバルブを用いている。
【００４６】
ここで、実施例１を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を開示する。
（付記１） 凝固点が０℃以下の不凍液成分と水との混合物を作動液体とした液冷チューブの継手部の外周を、第１の吸湿膨張材と、水を選択的に透過する膜エレメントと、第２の吸湿膨張材で順次被覆したことを特徴とする管継手液漏れ防止構造。
（付記２） 前記膜エレメントが、少なくとも一層の水選択透過膜と、少なくとも一層の織物繊維状の第１のスペーサ膜を積層したシート状構造からなり、前記膜エレメントのみが前記第１の吸湿膨張材と前記第２の吸湿膨張材の間で液冷チューブの継手部の外周をスパイラル状に巻回した構造であることを特徴とする付記１に記載の管継手液漏れ防止構造。
（付記３） 前記膜エレメントが、２層の前記水選択透過膜の間に前記一層の第１のスペーサ層を挿入したサンドイッチ構造膜と織物繊維状の第２のスペーサ膜の積層構造からなり、前記第２のスペーサ膜が前記第２の吸湿膨張材に接するようにスパイラル状に巻回したことを特徴とする付記２に記載の管継手液漏れ防止構造。
（付記４） 前記水選択透過膜が、ポリイミド膜或いは架橋ポリビニルアルコール膜のいずれかであることを特徴とする付記２または付記３に記載の管継手液漏れ防止構造。
（付記５） 前記不凍液成分が、プロピレングリコール或いはエチレングリコールのいずれかであることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１に記載の管継手液漏れ防止構造。
（付記６） 前記第２の吸湿膨張部材の外周部に、前記第２の吸湿膨張部材を被覆して封止する封止部材と、前記封止部材の外周部を押圧するクランプ部材とを備えたことを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１に記載の管継手液漏れ防止構造。
（付記７） 発熱部と、前記発熱部を冷却する凝固点が０℃以下の不凍液成分と水との混合物からなる作動液体を循環させる配管と、前記配管中を流れる加熱された前記作動液体を冷却する熱交換器と、前記作動液体を貯蔵する貯蔵部と、前記作動液体を循環させるモータとを少なくとも備え、前記配管の液冷チューブとの継手部の外周を付記１乃至付記６のいずれか１に記載の管継手液漏れ防止構造で固定したことを特徴とする管継手液漏れ防止構造を備えた電子機器。
【符号の説明】
【００４７】
１  液冷チューブ
２  金属配管
３  第１の吸湿膨張材
４  膜エレメント
５  第２の吸湿膨張材
６  封止材
７  クランプ部材
１１  樹脂チューブ
１２  金属配管
２０  液漏れ感知バルブ
２１  第１の吸湿膨張材
２２  第２の吸湿膨張材
２３  樹脂材
２４  封止部材
２５  ワンタッチクランプ
２６  液体流路
２７  液体流路
３０  スパイラル型膜エレメント
３０１  内周側封止部
３０２  外周側封止部
３１  積層構造膜
３２  ＰＶＡ架橋膜
３３，３４  スペーサ膜
４１  本体筐体
４２  ベース
４３  カバー
４４  キーボード部
４５  入力装置
４６  ディスプレイ用筐体
４７  液晶パネルモジュール
５１  ＨＤＤ駆動装置
５２  ＤＶＤ駆動装置
５３  プリント基板ユニット
５４  プリント基板
５５，５６  ＬＳＩパッケージ
５７  カードユニット
５８，５９  受熱器
６０  吸熱用配管
６１  熱交換器
６２  排気口
６３  ファンユニット
６４  ファンハウジング
６５  吸気用開口
６６  ファン
６７  貯蔵タンク
６８  ポンプ
６９  接続用配管
７０  樹脂チューブ
８１  金属配管
８２  チューブ
８３  吸湿膨張材
８４  封止部材
８５  ワンタッチクランプ
【図１】
0005515582.tif 000003
【図２】
0005515582.tif 000004
【図３】
0005515582.tif 000005
【図４】
0005515582.tif 000006
【図５】
0005515582.tif 000007
【図６】
0005515582.tif 000008
【図７】
0005515582.tif 000009