(57)【要約】【課題】積層型圧電アクチュエータ等の電子部品を効率よく冷却できる冷却用のパイプを提供すること。【解決手段】電子部品冷却用のパイプは、上端部の側部に冷却液排出部１ａが設けられた外パイプ１と、外パイプ１の内側に上端側から挿入された冷却液導入用の内パイプ２と、外パイプ１の上端部に嵌入固定されて内パイプ２を貫通孔に通した状態で支持固定する筒状の支持部材３と、外パイプ１の下端部に嵌入固定されて下端を密閉する蓋部材４とを具備した電子部品冷却用のパイプにおいて、内パイプ２は、その下端面が蓋部材４の上面に接合されるとともに下端部の側部に貫通穴２ａが設けられている。【選択図】  図１
2005050930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端部の側部に冷却液排出部が設けられた外パイプと、該外パイプの内側に上端側から挿入された冷却液導入用の内パイプと、前記外パイプの前記上端部に嵌入固定されて前記内パイプを貫通孔に通した状態で支持固定する筒状の支持部材と、前記外パイプの下端部に嵌入固定されて下端を密閉する蓋部材とを具備した電子部品冷却用のパイプにおいて、前記内パイプは、その下端面が前記蓋部材の上面に接合されるとともに下端部の側部に貫通穴が設けられていることを特徴とする電子部品冷却用のパイプ。
【請求項２】
前記内パイプは、前記貫通穴が複数設けられており、前記冷却液排出部側の前記貫通穴の開口よりも前記冷却液排出部と反対側の前記貫通穴の開口が大きいことを特徴とする請求項１記載の電子部品冷却用のパイプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は積層型圧電アクチュエータ等の電子部品を冷却するためのパイプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧電効果を利用した機械的駆動素子として、数十枚の圧電板および電極板が交互に積層された積層型圧電アクチュエータが知られている。この積層型圧電アクチュエータは、電極板に電圧をかけるとこの電極板に挟まれた圧電板が伸縮することにより動作するが、圧電板が伸縮するときの内部摩擦熱や電気的発熱により発熱すること、および圧電板が熱伝導性の良くないセラミックスから成ることから、動作させると高温となることがあった。一方で、積層型圧電アクチュエータは、温度が上昇すると変位特性が変化したり、性能が劣化したり、圧電板の分極反転電圧の低下により積層型圧電アクチュエータとしての使用可能範囲が縮小したり、極端なときには壊れたりする場合があった。従って、積層型圧電アクチュエータにはこれら発熱による不都合を解消するために冷却構造が設けられることが多い。
【０００３】
この積層型圧電アクチュエータの従来の冷却構造として、電子部品冷却用のパイプ（以下、冷却用パイプとも称する）の例を図２に示す。この図において、１１は外パイプ、１２は内パイプ、１３は支持部材、１４は蓋部材、１５は排出用パイプである。
【０００４】
外パイプ１１は、銅（Ｃｕ）等の金属やテフロン（Ｒ）等の樹脂から成る円筒状の部材である。この上端部の側部には貫通した孔からなる冷却液排出部１１ａが設けられ、冷却液排出部１１ａには排出用パイプ１５が接続されている。
【０００５】
外パイプ１１の内側には上端側から挿入されて外パイプ１１と同軸状に配置された冷却液導入用の内パイプ１２が外パイプ１１の下端付近まで設けられている。内パイプ１２はＣｕ等の金属やテフロン（Ｒ）等の樹脂から成る円筒状の部材であり、その外径が外パイプ１１の内径よりも小さくなっている。
【０００６】
また、外パイプ１１の上端には内パイプ１２を外パイプ１１と同軸状に支持固定するための支持部材１３が嵌入固定され、外パイプ１１の下端には下端を密閉する蓋部材１４が嵌入固定されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００７】
以上のようにして、電子部品冷却用のパイプが構成され、内パイプ１２が外部冷却装置のポンプに接続され、排出用パイプ１５が外部冷却装置の熱交換器に接続される。この構成においては、ポンプおよび熱交換器が全て上側に配設された構造となり、パイプの配管や積層型圧電アクチェータの全体構造が簡素化できる。
【０００８】
この電子部品冷却用のパイプにおいてポンプが作動されると、ポンプから内パイプ１２に冷却液が供給される。この冷却液は、冷却用のパイプの内パイプ１２内を上端側から下端側まで通過し、内パイプ１２の下端から外パイプ１１の下端付近に送り出される。そして、この冷却液は、冷却用のパイプの外パイプ１１内を下端側から上端側まで周囲の熱を奪いながら通過し、冷却液排出部１１ａから排出用パイプ１５を通過して熱交換器に送られる。周囲の熱を奪って温度が上昇した冷却液は、熱交換器内で冷却された後ポンプに送られ、再び内パイプ１２に供給される。
【０００９】
この冷却用パイプを例えば円筒状の積層型圧電アクチュエータの中心部に設置することにより、積層型圧電アクチュエータ内に発生する熱を外部に放熱することができ、積層型圧電アクチュエータを効果的に冷却することができた。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−１３１０８５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の冷却用パイプにおいては、内パイプ２の下端が固定されていないため、冷却液を流すと冷却液の圧力によって内パイプ１２が傾いたり、内パイプ１２の下端が蓋部材１４の上面へ落下してしまう場合があった。
【００１２】
その結果、外パイプ１１の内側と内パイプ１２の外側との隙間が狭くなって冷却液が流れにくくなったり、内パイプ１２の下端がふさがって冷却液が流れなくなったり、内パイプ１２と支持部材１３との間に隙間ができたり、または支持部材１３が破損し冷却液が漏れる等の不具合が発生することによって、積層型圧電アクチュエータを効率よく冷却することができなくなるという問題点があった。
【００１３】
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、積層型圧電アクチュエータ等の電子部品を効率よく冷却できる電子部品冷却用のパイプを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品冷却用のパイプは、上端部の側部に冷却液排出部が設けられた外パイプと、該外パイプの内側に上端側から挿入された冷却液導入用の内パイプと、前記外パイプの前記上端部に嵌入固定されて前記内パイプを貫通孔に通した状態で支持固定する筒状の支持部材と、前記外パイプの下端部に嵌入固定されて下端を密閉する蓋部材とを具備した電子部品冷却用のパイプにおいて、前記内パイプは、その下端面が前記蓋部材の上面に接合されるとともに下端部の側部に貫通穴が設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の電子部品冷却用のパイプは、内パイプの下端部が蓋部材の上面に接合されるとともに下端部の側部に貫通穴が設けられていることより、内パイプを上側の支持部材と下側の蓋部材との上下両端で固定できるので、内部に冷却液を流しても冷却液の圧力で内パイプが傾いたり位置がずれたりすることがない。
【００１６】
その結果、電子部品冷却用のパイプ内で内パイプが冷却液の流れを遮ることがなく、電子部品冷却用のパイプ内において冷却液をスムーズに流すことができ、積層型圧電アクチュエータ等の電子部品を極めて効率よく冷却することができる。
【００１７】
また、本発明の電子部品冷却用のパイプは、上記構成において好ましくは、前記内パイプは、前記貫通穴が複数設けられており、前記冷却液排出部側の前記貫通穴の開口よりも前記冷却液排出部と反対側の前記貫通穴の開口が大きいことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の電子部品冷却用のパイプは、貫通穴が複数設けられており、冷却液排出部側の貫通穴の開口よりも冷却液排出部と反対側の貫通穴の開口が大きいことより、冷却液が複数の貫通穴を通過することにより循環する冷却液の量を多くすることができ、効率よく大量の熱を外部に放熱することができる。
【００１９】
また、冷却液排出部側の貫通穴の開口よりも冷却液排出部と反対側の貫通穴の開口が大きいことより、冷却液排出部と反対側の貫通穴を通過して外パイプを上昇するとともに内パイプの周りを回って冷却液排出部から排出される冷却液の流路が、冷却液排出部側の貫通穴を通過して外パイプをそのまま上昇し冷却液排出部から排出される冷却液の流路より内パイプの周りを回る分長くなり、そのために冷却液排出部と反対側の貫通穴を通過する冷却液の流路抵抗が、冷却液排出部側の貫通穴を通過する冷却液の流路抵抗より大きくなるのを、貫通穴の開口を大きくすることにより貫通穴の開口部分での流路抵抗を低くしてバランスを取ることができるので、冷却液をスムーズに流すことができ、積層型アクチュエータ等の電子部品を極めて効率よく冷却することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の電子部品冷却用のパイプ（以下、冷却用パイプとも称する）について以下に詳細に説明する。図１は本発明の電子部品冷却用のパイプの実施の形態の一例を示す断面図である。この図において、１は外パイプ、２は内パイプ、３は支持部材、４は蓋部材である。
【００２１】
本発明の電子部品冷却用のパイプは、上端部の側部に冷却液排出部１ａが設けられた外パイプ１と、この外パイプ１の内側に上端側から挿入された冷却液導入用の内パイプ２と、外パイプ１の上端部に嵌入固定されて内パイプ２を貫通孔に通した状態で支持固定する筒状の支持部材３と、外パイプ１の下端部に嵌入固定されて下端を密閉する蓋部材４とを具備し、内パイプ２は、その下端面が蓋部材４の上面に接合されるとともに下端部の側部に貫通穴２ａが設けられている。
【００２２】
本発明における外パイプ１は、Ｃｕやステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属から成る円筒状の部材である。この上端部の側部には貫通した孔からなる冷却液排出部１ａが設けられている。外パイプ１は、金属のインゴットに圧延加工や絞り加工、押出し加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定形状に製作される。なお、本実施の形態の例における積層型圧電アクチュエータの冷却用パイプの例においては、外パイプ１は例えば２乃至１５ｍｍの外径および５０乃至４００ｍｍの長さに形成されている。
【００２３】
冷却液排出部１ａにはＣｕやＳＵＳ等の金属から成る円筒状の排出用パイプ５が銀（Ａｇ）ロウやＡｇ−Ｃｕロウ等のロウ材によって気密に接合されているのがよく、これにより、冷却液排出部１ａを外部冷却装置の熱交換器等に接続させるのが容易となる。
【００２４】
外パイプ１の内側には上端側から挿入された、下端部の側部に貫通穴２ａが設けられている冷却液導入用の内パイプ２が下端の蓋部材４の上面まで設けられ、その下端面は蓋部材４の上面にＡｇロウやＡｇ−Ｃｕロウ等のロウ材によって接合されている。内パイプ２はＣｕやＳＵＳ等の金属から成る円筒状の部材であり、その外径が外パイプ１の内径よりも小さくなっている。内パイプ２は外パイプ１と同軸に配置されているのが好ましいが、必ずしも同軸でなくてもよい。なお、本実施の形態の例における積層型圧電アクチュエータの冷却用パイプの例においては、内パイプ２は例えば１乃至１０ｍｍの外径および４０乃至３９５ｍｍの長さに形成されている。
【００２５】
貫通穴２ａは１個だけ設けられても複数個設けられてもよく、また形状は円形や四角形等の種々の形状とし得る。貫通穴２ａを複数個設けることにより、冷却液が複数の貫通穴２ａを通過でき、循環する冷却液の量を多くすることができるので、効率よく大量の熱を外部に放熱することができる冷却用パイプとできる。
【００２６】
また、冷却液排出部１ａ側の貫通穴２ａの開口よりも冷却液排出部１ａと反対側の貫通穴２ａの開口を大きくしてもよい。これにより、冷却液排出部１ａと反対側の貫通穴２ａを通過して外パイプ１を上昇するとともに内パイプ２の周りを回って冷却液排出部１ａから排出される冷却液の流路が、冷却液排出部１ａ側の貫通穴２ａを通過して外パイプ１をそのまま上昇し冷却液排出部１ａから排出される冷却液の流路より内パイプ２の周りを回る分長くなり、そのために冷却液排出部１ａと反対側の貫通穴２ａを通過する冷却液の流路抵抗が、冷却液排出部１ａ側の貫通穴２ａを通過する冷却液の流路抵抗より大きくなるのを、貫通穴２ａの開口を大きくすることにより貫通穴２ａの開口部分での流路抵抗を低くしてバランスを取ることができるので、冷却液をスムーズに流すことができ、積層型アクチュエータ等の電子部品を極めて効率よく冷却することができる。
【００２７】
冷却液排出部１ａと反対側の貫通穴２ａの開口は、冷却液排出部１ａ側の貫通穴２ａの開口よりも１．５倍以下の大きさとすればよい。１．５倍を超える大きさにすると、冷却液排出部１ａ側と冷却液排出部１ａと反対側の貫通穴２ａでの冷却液の流量のバランスが崩れてしまうので、冷却液排出部１ａ側と冷却液排出部１ａと反対側の貫通穴２ａを流れる冷却液の圧力のバランスが崩れ、内パイプ２の下端に加わる圧力が偏る傾向がある。
【００２８】
また、冷却液排出部１ａ側の貫通穴２ａの開口よりも冷却液排出部１ａと反対側の貫通穴２ａの開口を大きくする代わりに、内パイプ２の中心軸を外パイプ１の中心軸より冷却液排出部１ａ側に偏心させて設けても同様の効果を得ることができる。内パイプ２の中心軸を偏心させる場合、外パイプ１の内径側の半径に対し外パイプ１の中心軸より冷却液排出部１ａ側に０．５倍だけ偏心させるとよい。０．５倍を超えて偏心させると内パイプ２周りの冷却液の流量のバランスが崩れてしまうので、冷却液排出部１ａ側と冷却液排出部１ａと反対側の貫通穴２ａを流れる冷却液の圧力のバランスが崩れ、内パイプ２の下端に加わる圧力が偏る傾向がある。
【００２９】
貫通穴２ａの開口の下端は冷却液を冷却用パイプの下側まで流すために、可能な限り内パイプ２の下端に設けるとよく、これにより冷却液を冷却用パイプの下端まで流して、冷却用パイプの外側の上端と下端間の全ての部位において冷却機能を十分に発揮させることができる。好ましくは、貫通穴２ａの開口の下端が内パイプ２の下端から０．３〜３ｍｍに位置するようにするのがよく、この構成により、冷却用パイプの外側の上端と下端との間の全ての部位において冷却機能を十分に発揮させることができるとともに、貫通穴２ａの加工を容易として量産性に優れたものとすることができる。０．３ｍｍ未満であると、貫通穴２ａの開口の下端から内パイプ２の下端までの長さが短くなり、貫通穴２ａを設けるために加工するときに、内パイプ２の下端が変形する場合があり、内パイプ２の変形によって冷却用パイプ内部において冷却液をスムーズに流せなくなる点で不都合であり、３ｍｍを超えて大きくなると、冷却液を冷却用パイプの下側まで完全に流すことが困難となり、冷却用パイプの外側の上端と下端との間の全ての部位において冷却機能を十分に発揮させることが困難となる。
【００３０】
また好ましくは、図１に示すように、内パイプ２の内側の下端、すなわち蓋部材４の上面と貫通穴２ａの開口の下端との間には、底部材６を設けるとよく、これにより、内パイプ２を流れる冷却液をよりスムーズに流すことができる。
【００３１】
貫通穴２ａの大きさについては、好ましくは、貫通穴２ａが占める内パイプ２の周方向の長さ（貫通穴２ａが複数ある場合、全ての貫通穴としての長さ）を内パイプ２の周方向の長さの半分以上０．８倍以下とするのがよい。これにより、冷却用パイプ内部に冷却液を流しても、内パイプ２の貫通穴２ａの部位の強度が低下して内パイプ２が傾いたり位置がずれたりすることがなく冷却液を冷却用パイプ内にスムーズに流すことができる。貫通穴２ａの開口が占める内パイプ２の周方向の長さが内パイプ２の周長さの半分未満であると、貫通穴２ａの大きさが小さくなりすぎてしまい、冷却液を内パイプ２内でスムーズに流すことができなくなる場合がある。貫通穴２ａが占める内パイプ２の周方向の長さが内パイプ２の周長さの０．８倍を超えると、貫通穴２ａ部において内パイプ２を支える幅が狭くなりすぎてしまい、冷却用パイプ内に冷却液を流すと貫通穴２ａ部において内パイプ２を支持固定するのが困難となって、内パイプ２が傾いたり位置ずれしたりする場合がある。その結果、冷却液を冷却用パイプ内にスムーズに流すことができなくなる場合がある。
【００３２】
そして、外パイプ１の上端部に嵌入固定されて内パイプ２を貫通孔に通した状態で支持固定する筒状の支持部材３が設けられ、外パイプ１の下端部には下端部に嵌入固定されて下端を密閉する蓋部材４が設けられて閉口端となっており、蓋部材４の上面に内パイプ２の下端面が接合されている。支持部材３と蓋部材４はＣｕやＳＵＳ等の金属から成り、例えばそれぞれＡｇロウやＡｇ−Ｃｕロウ等のロウ材を介して外パイプ１および内パイプ２に気密に接合されているが、支持部材３および蓋部材４は液漏れしないようにしっかり嵌合されておればよく、必ずしもロウ材や樹脂接着剤などで接合固定しなくてもよい。
【００３３】
好ましくは、外パイプ１，内パイプ２，支持部材３，蓋部材４および排出用パイプ５は、ＣｕまたはＳＵＳから成るのがよく、Ｃｕは加工性に優れる点，熱伝導性が良く放熱性に優れる点，および耐蝕性に優れている点で好ましく、ＳＵＳは熱による焼鈍が無く，溶接付けが容易であり冷却対象となる積層型圧電アクチュエータ等への取り付けが容易な点，および耐蝕性に優れている点で好ましい。
【００３４】
以上のようにして、冷却用パイプが構成され、内パイプ２が外部冷却装置のポンプに接続され、排出用パイプ５が外部冷却装置の熱交換器に接続される。この冷却構造においてポンプが作動されると、ポンプから内パイプ２に冷却液が供給される。この冷却液は、冷却用パイプの内パイプ２内を上端側から下端側まで通過し、内パイプ２の貫通穴２ａから外パイプ１の下端付近に送り出される。そして、この冷却液は、冷却用パイプの外パイプ１内を下端側から上端側まで周囲の熱を奪いながら通過し、冷却液排出部１ａから排出用パイプ５を通過して熱交換器に送られる。周囲の熱を奪って温度が上昇した冷却液は、熱交換器内で冷却された後ポンプに送られ、再び内パイプ２に供給される。
【００３５】
ここで、内パイプ２は冷却用パイプの上側の支持部材３と下側の蓋部材４との上下両端で固定されるので、内部に冷却液を流しても冷却液の圧力で内パイプ２が傾いたり位置がずれたりすることがない。その結果、冷却用パイプ内で内パイプ２が冷却液の流れを遮ることがなく、冷却用パイプ内において冷却液をスムーズ流すことができ、積層型圧電アクチュエータ等の電子部品を極めて効率よく冷却することができる。
【００３６】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何ら差し支えない。例えば、冷却液排出部１ａは複数個設けてもよく、これにより、冷却液をスムーズに流すことができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の冷却用パイプは、上端部の側部に冷却液排出部が設けられた外パイプと、この外パイプの内側に上端側から挿入された冷却液導入用の内パイプと、外パイプの上端部に嵌入固定されて内パイプを貫通孔に通した状態で支持固定する筒状の支持部材と、外パイプの下端部に嵌入固定されて下端を密閉する蓋部材とを具備した電子部品冷却用のパイプにおいて、内パイプは、その下端面が蓋部材の上面に接合されるとともに下端部の側部に貫通穴が設けられていることから、内パイプを上側の支持部材と下側の蓋部材との上下両端で固定できるので、内部に冷却液を流しても冷却液の圧力で内パイプが傾いたり位置がずれたりすることがない。
【００３８】
その結果、電子部品冷却用のパイプ内で内パイプが冷却液の流れを遮ることがなく、電子部品冷却用のパイプ内において冷却液をスムーズに流すことができ、積層型圧電アクチュエータ等の電子部品を極めて効率よく冷却することができる。
【００３９】
また、本発明の電子部品冷却用のパイプは、上記構成において好ましくは、内パイプは、貫通穴が複数設けられており、冷却液排出部側の貫通穴の開口よりも冷却液排出部と反対側の貫通穴の開口が大きいことから、冷却液が複数の貫通穴を通過することにより循環する冷却液の量を多くすることができ、効率よく大量の熱を外部に放熱することができる。
【００４０】
また、冷却液排出部側の貫通穴の開口よりも冷却液排出部と反対側の貫通穴の開口が大きいことより、冷却液排出部と反対側の貫通穴を通過して外パイプを上昇するとともに内パイプの周りを回って冷却液排出部から排出される冷却液の流路が、冷却液排出部側の貫通穴を通過して外パイプをそのまま上昇し冷却液排出部から排出される冷却液の流路より内パイプの周りを回る分長くなり、そのために冷却液排出部と反対側の貫通穴を通過する冷却液の流路抵抗が、冷却液排出部側の貫通穴を通過する冷却液の流路抵抗より大きくなるのを、貫通穴の開口を大きくすることにより貫通穴の開口部分での流路抵抗を低くしてバランスを取ることができるので、冷却液をスムーズに流すことができ、積層型アクチュエータ等の電子部品を極めて効率よく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品冷却用のパイプの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】従来の電子部品冷却用のパイプの例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：外パイプ
１ａ：冷却液排出部
２：内パイプ
２ａ：貫通穴
３：支持部材
４：蓋部材
【図１】
2005050930.tif 000003
【図２】
2005050930.tif 000004