(57)【要約】【課題】駆動時の発せられる音を低減することができるポンプを提供する。【解決手段】ポンプハウジング５０は、ポンプ室５７及びこのポンプ室５７に開放する少なくとも１つの連通口５９，６０を有する。ポンプ室５７内に、複数の羽根７３を有し、回転自在なインペラ７０を設ける。複数の相８３を有し、インペラ７０を回転させるモータ８０を設ける。連通口５９，６０の数、羽根７３の数、及び、モータ８０の相８３の数が全て素数となるように設定する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室及びこのポンプ室に開口する少なくとも１つの連通口を有するポンプハウジングと、
複数の羽根を有し、上記ポンプ室内に回転自在に設けられたインペラと、
複数の相を有し、上記インペラを回転させるモータとを具備し、
上記連通口の数、上記羽根の数、及び、上記モータの相数が全て素数となるように設定されていることを特徴とするポンプ。
【請求項２】
ポンプ室及びこのポンプ室に開口する少なくとも１つの連通口を有するポンプハウジングと、
複数の羽根を有し、上記ポンプ室内に回転自在に設けられたインペラと、
上記インペラに設けられたリング状のロータマグネットと、
複数の相を有し、上記ロータマグネットの内側に設けられたステータとを具備し、
上記連通口の数、上記羽根の数、及び、上記ステータの相数が全て素数となるように設定されていることを特徴とするポンプ。
【請求項３】
上記複数の羽根は、上記インペラの回転中心に対して放射状に設けられているとともに、互いに隣り合う羽根のなす角度が夫々同じ角度となるように、上記複数の羽根が等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のポンプ。
【請求項４】
上記ポンプハウジングは、上記ポンプ室を規定する一対の面を有しており、
上記一対の面のうちの少なくとも一方の面に、上記インペラの回転中心と対向する位置に対して放射状に延びる一対の縁を有する端面を含む凸部が設けられており、
互いに隣り合う羽根のなす角度をθ１、上記凸部の端面が有する一対の縁のなす角度をθ２としたとき、θ２／θ１が整数とならないように、上記角度θ１及びθ２が夫々設定されていることを特徴とする請求項３に記載のポンプ。
【請求項５】
互いに隣り合う羽根のなす角度をθ１、上記凸部の端面が有する一対の縁のなす角度をθ２としたとき、θ２／θ１の値が無理数となるように、上記角度θ１及びθ２が夫々設定されていることを特徴とする請求項４に記載のポンプ。
【請求項６】
上記複数の羽根は、上記インペラの回転中心に対して放射状に設けられているとともに、互いに隣り合う羽根のなす角度のうちの少なくとも１つが異なる角度を有するように、上記複数の羽根が不等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のポンプ。
【請求項７】
ポンプ室を有するポンプハウジングと、
複数の羽根を有し、上記ポンプ室内に回転自在に設けられたインペラと、
上記インペラを回転させるモータとを具備し、
上記複数の羽根は、上記インペラの回転中心に対して放射状に設けられ、且つ、互いに隣り合う羽根のなす角度が不等間隔となるように配置されていることを特徴とするポンプ。
【請求項８】
上記ポンプハウジングは、発熱体と熱的に接続される受熱面を有していることを特徴とする請求項１，２，又は７のいずれか１項に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を送り出すために用いられるポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に用いられるＣＰＵ（Central Processing Unit）は、処理速度の高速化や多機能化に伴い、動作中の発熱量が増加する傾向にある。この熱対策として、近年、空気よりも遥かに高い比熱を有する液状冷媒を用いてＣＰＵを冷却する、いわゆる液冷式の冷却装置を備えた電子機器が実用化されている。
【０００３】
上記冷却装置としては、接触熱交換型ポンプを有するものが提案されている。接触熱交換型ポンプは、ＣＰＵ等の発熱電子部品に密着し、発熱電子部品と液状冷媒とで熱交換をおこなって発熱電子部品を冷却するとともに液状冷媒を循環させる。
【特許文献１】特許第３４５２０５９号公報（段落００３８〜段落００４３、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記冷却装置に適用されるようなポンプとしては、駆動時に発せられる音を極力低減させることが求められている。
【０００５】
本発明は、このような事情にもとづいてなされたもので、駆動時に発せられる音を低減させることができるポンプの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係るポンプは、ポンプ室及びこのポンプ室に開口する少なくとも１つの連通口を有するポンプハウジングと、複数の羽根を有し、上記ポンプ室内に回転自在に設けられたインペラと、複数の相を有し、上記インペラを回転させるモータとを具備し、上記連通口の数、上記羽根の数、及び、上記モータの相数が全て素数となるように設定されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一形態に係るポンプによれば、駆動時に発せられる音を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の第１の実施形態を、図１乃至図８を参照して説明する。本実施形態では、本発明のポンプを、電子機器としてのポータブルコンピュータが備える冷却装置に適用した一例で説明する。
【０００９】
図１乃至図３は、電子機器としてのポータブルコンピュータ１を開示している。ポータブルコンピュータ１は、本体ユニット２と、ディスプレイユニット３とを備えている。本体ユニット２は、偏平な箱状の第１の筐体１０を備えている。第１の筐体１０は、底壁１１ａ、上壁１１ｂ、前壁１１ｃ、左右の側壁１１ｄ，１１ｅ、及び、後壁１１ｆを備えている。上壁１１ｂは、キーボード１２を支持している。
【００１０】
図２に示すように、第１の筐体１０の少なくとも底壁１１ａは、例えばマグネシウム合金のような金属材料で作られている。この底壁１１ａは、膨出部１３と凹部１４とを有している。膨出部１３は、底壁１１ａの後半部に位置するとともに、底壁１１ａの前半部よりも下向きに突出している。凹部１４は、膨出部１３の直前において第１の筐体１０の内側に向けて凹んでいる。この凹部１４は、第１の筐体１０の幅方向に沿う中央部に位置している。
【００１１】
図２及び図３に示すように、膨出部１３の底に一対の第１の脚部１５ａ,１５ｂ（図２では一方のみ図示）が形成されている。これら第１の脚部１５ａ，１５ｂは、第１の筐体１０の幅方向に互いに離れている。同様に、底壁１１ａの前端部に一対の第２の脚部１６ａ,１６ｂ（図２では一方のみ図示）が形成されている。これら第２の脚部１６ａ，１６ｂは、第１の筐体１０の幅方向に互いに離れている。
【００１２】
ポータブルコンピュータ１を例えば机の天板Ｂの上に置いた状態では、第１及び第２の脚部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂが天板Ｂの上面に接触する。この結果、第１の筐体１０は、前下がりの姿勢に傾斜するとともに、膨出部１３の底と天板Ｂの上面との間及び底壁１１ａと天板Ｂの上面との間に隙間Ｓが形成されるようになっている。
【００１３】
図２及び図３に示すように、第１の筐体１０の後壁１１ｆは、複数の第１の排気口１７を有している。第１の排気口１７は、第１の筐体１０の幅方向に一列に並んでいる。図３に示すように、膨出部１３は、凹部１４との間に介在される仕切り壁１８を有している。この仕切り壁１８に複数の第２の排気口１９が形成されている。第２の排気口１９は、第１の筐体１０の幅方向に一列に並んでいるとともに、凹部１４に開口している。
【００１４】
図１に示すように、ディスプレイユニット３は、第２の筐体２０と液晶表示パネル２１とを備えている。液晶表示パネル２１は、第２の筐体２０に収容されている。液晶表示パネル２１は、画像を表示するスクリーン２１ａを有している。スクリーン２１ａは、第２の筐体２０の前面に形成した開口部２２を通じて第２の筐体２０の外方に露出している。
【００１５】
第２の筐体２０は、第１の筐体１０の後端部に図示しないヒンジを介して支持されている。このため、ディスプレイユニット３はキーボード１２を上方から覆うように本体ユニット２の上に横たわる閉じ位置と、キーボード１２やスクリーン２１ａを露出させるように本体ユニット２に対し起立する開き位置との間で回動可能となっている。
【００１６】
図２、図４、及び図８に示すように、第１の筐体１０はプリント回路板３０を収容している。プリント回路板３０の後端部の上面に発熱体としてのＣＰＵ３１が実装されている。図８に示すように、ＣＰＵ３１は、ベース基板３２と、ベース基板３２の上面の中央部に位置するＩＣチップ３３とを有している。ＩＣチップ３３は、処理速度の高速化や多機能化に伴って動作中の発熱量が非常に大きく、安定した動作を維持するために冷却を必要としている。
【００１７】
図４に示すように、このポータブルコンピュータ１は、不凍液のような液状冷媒を用いてＣＰＵ３１を冷却する液冷式の冷却装置４０を搭載している。冷却装置４０は、第１の筐体１０内に収容されている。冷却装置４０は、受熱部及び熱交換器を兼ねるポンプ４１、放熱部としての放熱器４２、及び、循環経路４３等を備えている。
【００１８】
図４乃至図８に示すように、ポンプ４１は、循環経路４３内に液状冷媒を強制循環させるものであり、受熱部を兼ねるポンプハウジング５０、インペラ７０、及び、モータ８０（図８参照）等を備えている。
【００１９】
ポンプハウジング５０は、ＣＰＵ３１よりも一回り大きな平面略正方形状の偏平な箱形を有している。図５に示すように、ポンプハウジング５０は、例えば、ハウジング本体５１と、受熱部としての受熱板５３とを有して構成されている。ハウジング本体５１は、例えば合成樹脂で形成されている。なお、ハウジング本体５１は、アルミニウム合金のような熱伝導性に優れた金属材料で形成してもよい。ハウジング本体５１は、下向きに開放された凹部５２を有している。受熱板５３は、ハウジング本体５１のカバーを兼ねている。受熱板５３は、凹部５２の開口端を覆うようにハウジング本体５１に設けられている。受熱板５３の下面は、平坦な受熱面５４となっている。受熱板５３は、銅やアルミニウム合金のような熱伝導性に優れた金属材料で形成されており、Ｏ−リング５５を介して、凹部５２の開口端を液密に閉塞させている。
【００２０】
図５，図７，及び図８に示すように、ポンプハウジング５０の内部は、リング状の隔壁５６によってポンプ室５７とリザーブタンク５８とに仕切られている。図４に示すように、ポンプ室５７は、ハウジング本体５１の４つのコーナー部Ｃ１〜Ｃ４のうちの１つのコーナー部Ｃ１の方向に寄せて配置されている。リザーブタンク５８は、液状冷媒を蓄えるためのものであり、ポンプ室５７を取り囲んでいる。隔壁５６は、ハウジング本体５１の上壁５１ａから起立している。この隔壁５６には、ポンプ室５７に開口する、すなわち、ポンプ室５７とリザーブタンク５８とを連通させる少なくとも１つの連通口が形成されている。連通口の数は、素数となるように設定されている。このポンプハウジング５０は、隔壁５６に、第１の連通口５９と第２の連通口６０との２つの連通口が設けられている。
【００２１】
ハウジング本体５１の４つのコーナー部Ｃ１〜Ｃ４のうちの上記コーナー部Ｃ１と対角に位置するコーナー部Ｃ３は、切り欠かれている。このコーナー部Ｃ３には、ポンプハウジング５０内とポンプハウジング５０外とを連通させる第１の連通部として吐出管６１のと、ポンプハウジング５０内とポンプハウジング５０外とを連通させる第２の連通部としての吸込管６２とが設けられている。吐出管６１及び吸込管６２は、互いに間隔を存して水平に配置されている。吐出管６１の上流端及び吸込管６２の下流端は、ハウジング本体５１を介して外方に突出している。
【００２２】
吐出管６１の上流端と隔壁５６に設けられた第１の連通口５９との間には、第１の連通管６３が設けられている。吸込管６２の下流端と隔壁５６に設けられた第２の連通口６０との間には、第２の連通管６４が設けられている。第１の連通管６３と第２の連通管６４とは、ユニット化されて、連通管ユニット６５を構成している。
【００２３】
すなわち、吐出管６１の上流端は、第１の連通管６３及び第１の連通口５９を介して、ポンプ室５７と連通している。吸込管６２の下流端は、第２の連通管６４及び第２の連通口６０を介して、ポンプ室５７と連通している。なお、第１の連通管６３には、気液分離用の孔６６を設けてもよい。その場合、孔６６は、ポンプハウジング５０の姿勢をいずれの向きに変化させた場合であっても、常にリザーブタンク５８に蓄えられた液状冷媒の液面下となるように、その位置を設定するのが好ましい。
【００２４】
また、ハウジング本体５１の上壁５１ａの外面（ポンプハウジング５０の上面）は、後述するステータ８２を収容するステータ収容凹部（図８参照）６７と、制御基板（図示せず）を収容する制御基板収容凹部（図示せず）とを有している。図８に示すように、ハウジング本体５１には、ステータ８２及び制御基板を覆い隠すとともに、ポンプハウジング５０内に収容される液状冷媒の洩れや蒸発を抑制するカバー５０ａを設けてもよい。
【００２５】
ポンプハウジング５０のポンプ室５７には、円盤状のインペラ７０が収容されている。このインペラ７０により、ポンプ室５７内の液状冷媒を攪拌し、ポンプハウジング５０内からポンプハウジング５０外（循環経路４３）に液状冷媒を送り出す。インペラ７０は、例えば樹脂製であり、円盤状の本体部７１と、この本体部７１の中心を貫通する回転軸７２と、本体部７１の一対の端面のうちの少なくとも一方の端面、例えば、受熱板５３と対向する端面に設けられた複数の羽根７３とを有している。インペラ７０の羽根７３の枚数は素数となるように設定されている。このインペラ７０は、例えば、１７枚の羽根７３を有している。図５及び図７に示すように、これらの羽根７３は、インペラ７０の回転中心（回転軸７２）に対して放射状に設けられている。また、互いに隣り合う羽根７３のなす角度θ１が夫々同じ角度となるように。これらの羽根７３は、等間隔に配置されている。図８に示すように、インペラ７０は、回転軸７２がハウジング本体５１の上壁５１ａと受熱板５３との間に跨るように配置された姿勢で、ハウジング本体５１の上壁５１ａと受熱板５３とに回転自在に支持されている。
【００２６】
図８に示すように、ポンプハウジング５０には、インペラ７０を回転させるモータ８０が組み込まれている。モータ８０は、複数の相を有している。このようなモータ８０としては、例えば、ロータ８１とステータ８２とを有する誘導モータがある。ロータ８１は、リング状をなしている。ロータ８１は、インペラ７０の本体部７１に同軸状に固定されているとともに、ポンプ室５７に収容されている。ロータ８１の内側に複数の正極と複数の負極が交互に着磁されたロータマグネット８１ａが嵌め込まれている。このロータマグネット８１ａは、ロータ８１及びインペラ７０と一体に回転するようになっている。ステータ８２は、複数の相として、複数の磁極を有している。このステータ８２は、例えば、複数の相として、複数のコイル８３を有している。モータ８０の相数（本実施形態においてはコイル８３の数（極数）に相当）は素数となるように設定されている。図５に示すように、このステータ８２は、例えば、７つのコイル８３を有している。
【００２７】
図８に示すように、ステータ８２は、ハウジング本体５１の上壁５１ａの外面が有する上記ステータ収容凹部６７に収容されている。ステータ収容凹部６７は、ロータ８１の内側に入り込んでいる。このため、ステータ８２は、ロータ８１の内側に同軸状に収容されている。制御基板は、上記制御基板収容凹部に収容されており、ステータ８２と電気的に接続されている。
【００２８】
ステータ８２に対する通電は、例えばポータブルコンピュータ１の電源投入と同時に行われる。この通電により、ステータ８２の周方向に回転磁界が発生し、この磁界とロータ８１のマグネットとが磁気的に結合する。この結果、ステータ８２とロータ８１のロータマグネット８１ａとの間にロータ８１の周方向に沿うトルクが発生し、インペラ７０が時計回り方向に回転する。
【００２９】
上述のように、受熱板５３の下面は、平坦な受熱面５４となっている。一方、図６及び図８に示すように、受熱板５３の上面には、ポンプ室５７と対向する位置に、いわゆるサイドチャンネルと呼ばれる凸部９０が設けられている。
【００３０】
この凸部９０の端面９１は、インペラ７０の回転中心Ｏ（インペラ７０の回転中心Ｏは、インペラ７０の回転軸７２の中心軸線Ｌ（図８参照）上にある）と同心の円の一部（円弧）９２と、この円弧９２の一部の両端からこの円弧９２の中心（インペラ７９の回転中心Ｏと対向する位置）に対して放射状に延びる一対の縁９３ａ，９３ｂと、これらの縁９３ａ，９３ｂの先端を互いに繋ぐ円弧９４とを有して、略扇状に形成されている。この凸部９０は、円弧９４が隔壁５６の連通口５９，６０と対向するように、上記受熱板５３の上面に設けられている。なお、この凸部９０は、受熱板５３と一体に形成しても、別体に形成してもよい。
【００３１】
この凸部９０は、第２の連通口６０からポンプ室５７内に取り込まれ、インペラ７０によりポンプ室５７内において周方向に流通された液状冷媒を、第１の連通口５９から良好にポンプ室５７外に送り出す。すなわち、この凸部９０を設けることにより、ポンプ室５７内において攪拌されている液状冷媒の一部は、凸部９０の側面に当接し、この凸部９０を乗り上げながら、第１の連通口５９の方向に、その流通方向を変える。したがって、ポンプ室５７内において攪拌されている液状冷媒を良好に第１の連通口５９から良好にポンプ室５７外に送り出すことができる。
【００３２】
図７に示すように、このポンプ４１では、互いに隣り合う羽根７３のなす角度をθ１、凸部９０の端面９１の一対の縁９３ａ，９３ｂのなす角度をθ２としたときに、θ２／θ１が整数とならないように、これらの角度θ１及びθ２を夫々設定している。θ２をθ１で割った商（θ２／θ１の値）が無理数となるようにしてもよい。
【００３３】
ところで、上述のようなポンプ４１を駆動させた際に発せられる音としては、周期的な音と非周期的な音とに分けられる。周期的な音とは、例えば、以下のようなものがある。  
（１）インペラ７０が回転するのに伴い、液状冷媒に圧力変動が生じるときの音。これは、インペラ７０の羽根７３の枚数とインペラ７０の回転数とによって決まる。  
（２）インペラ７０の羽根７３がポンプ室５７に開口する連通口５９，６０を通過するのに伴い、液状冷媒に圧力変動が生じて発せられる音。  
（３）モータ８０の相数によって決まる数と、インペラ７０の回転数との積によって生じる音。モータ８０の相数によって決まる数は、ステータ８２が有する相数（このモータ８０ではコイル８３の数）と、ロータ８１が有する相数（このモータ８０ではロータマグネット８１ａの極数）との積の倍数となる。  
（４）インペラ７０の羽根７３が凸部９０を通過するのに伴い、液状冷媒に圧力変動が生じて発せられる音。  
上記（１）のような周期的な音は、図９に示すように、下記（５）式に従って、１倍波（ｎ＝１）、２倍波（ｎ＝２）、３倍波（ｎ＝３）・・・として周期的に発現する。
【００３４】
（インペラ７０の羽根７３の枚数×インペラ７０の回転の周波数）×ｎ  
（ｎは自然数）……（５）
したがって、上述のようなポンプ４１によって生じる周期的な音は、上記（５）式で発現する音圧レベルのピーク値と重なるような場合に増大する。上記（５）式で発現する音圧レベルのピーク値と、他の周期的な音の音圧レベルのピーク値とが重なる場合とは、例えば、以下のような場合であり。
【００３５】
（２’）インペラ７０の羽根７３の枚数とポンプ室５７に開口する連通口５９，６０とが公約数を有するとき。  
（３’）インペラ７０の羽根７３の枚数とモータ８０の相数（このモータ８０ではステータ８２のコイル８３の数）とが公約数を有するとき。  
（４’）互いに隣り合う羽根７３のなす角度をθ１、凸部９０の端面９１が有する一対の縁のなす角度をθ２としたとき、θ２／θ１が整数となるとき。  
そのため、このポンプ４１では、連通口５９，６０の数、羽根７３の数、及び、モータ８０の相数としてのステータ８２のコイル８３の数が全て素数となるようにしている。このポンプ４１では、図５に示すように、例えば、連通口５９，６０の数を２個、羽根の数７２を１７枚、コイル８３の数を７つとしている。
【００３６】
なお、連通口の数、羽根の枚数、及び、モータの相数の組合せとしては、連通口を２つ、羽根を２３枚、及び、モータを３極、等とするのも好ましい。
【００３７】
このようにすることにより、インペラ７０が回転することにより液状冷媒の圧力変動で生じる音の音圧レベルのピーク値と、インペラ７０の羽根７３がポンプ室５７に開口する連通口５９，６０を通過するときに液状冷媒に圧力変動で生じる音の音圧レベルのピーク値と、モータ８０の相数によって決まる数とインペラ７０の回転数との積によって生じる音の音圧レベルのピーク値とが夫々重なりなり難い。したがって、ポンプ４１の駆動時に発せられる音を低減させることができる。
【００３８】
また、図７に示すように、互いに隣り合う羽根７３のなす角度をθ１、凸部９０の端面９１が有する一対の縁のなす角度をθ２としたとき、θ２／θ１が整数とならないようにしている。本実施形態では、θ２／θ１の値が無理数となるようにしている。
【００３９】
そのため、第１の連通口５９とインペラ７０の羽根７３がすれ違うときのタイミングと、第２の連通口６０とインペラ７０の羽根７３がすれ違うときのタイミングとをずらすことができる。したがって、ポンプ４１の駆動時に発せられる音を低減させることができる。
【００４０】
このような構成のポンプ４１は、例えば、ポンプハウジング５０の中心をＣＰＵ３１の中心（ＩＣチップ３３の中心と同じ）と合わせた状態で、ＣＰＵ３１を上方から覆うようにプリント回路板３０上に置かれる。なお、ポンプハウジング５０の中心をＣＰＵ３１の中心と合わせるとは、ポンプハウジング５０の中心を通る垂線がＣＰＵ３１の中心を通ることを意味している。
【００４１】
図８に示すように、ポンプ４１のポンプハウジング５０は、プリント回路板３０とともに第１の筐体１０の底壁１１ａに固定されている。図４に示すように、ポンプハウジング５０は、例えば、４つのコーナー部Ｃ１〜Ｃ４のうちの互いに隣り合う２つのコーナー部、例えば、コーナー部Ｃ１，Ｃ２と、残りの２つのコーナー部Ｃ３，Ｃ４の中間部とに、３つの取付け部６８ａ，６８ｂ，６８ｃを有している。第１の筐体１０の底壁１０ａは、上記３つの取付け部６８ａ，６８ｂ，６８ｃに対応する位置に３つのボス部３４を有している。
【００４２】
ボス部３４は、底壁１１ａから上向きに突出している。これらボス部３４の先端面にプリント回路板３０が重ねられている。
【００４３】
ポンプ４１を第１の筐体１０に取付けるための取付け機構は、上述した取付け部６８ａ，６８ｂ，６８ｃの他、３つの筒状のインサート１００、３つのコイルばね１０１、３つのＣ−リング１０２、及び、３つのねじ１０３等を備えて構成されている。各インサート１００は、上端に、周方向に沿って水平方向外側に張り出す張り出し部１００ａを有している。
【００４４】
ポンプ４１は、以下のようにして、ＣＰＵ３１に押付けられた状態で固定されている。なお、図８では、取付け部６８ａにおける取付け構造のみを示しているが、取付け部６８ｂや取付け部６８ｃにおいても同様の構造で取付けられている。
【００４５】
まず、コイルばね１０１の内部に夫々インサート１００を貫通させる。インサート１００を取付け部６８ａに挿入させる。インサート１００に抜け止め用のＣ−リング１０２を嵌める。これにより、インサート１００は、コイルばね１０１により、張り出し部１００ａが受熱板１１１から離れる方向に付勢された状態となる。
【００４６】
ＩＣチップ３３の上面、又は、受熱面５４のＩＣチップ３３に対応する領域のいずれかに導電性グリース（図示せず）を塗布し、ポンプハウジング５０の受熱面５４をＩＣチップ３３と対向させる。インサート１００内にねじ１０３を貫通させ、プリント回路板３０上のボス部３４にねじ込む。これにより、インサート１００がボス部３４に固定されるとともに、コイルばね１０１の弾性でポンプ４１がＩＣチップ３３に押付けられる。これにより、ＩＣチップ３３は、導電性グリースを介してポンプハウジング５０の受熱面５４に熱的に接続される。
【００４７】
図２に示すように、冷却装置４０の放熱器４２は、第１の筐体１０の膨出部１３に収容されている。放熱器４２は、ファン１３１と放熱体１３２とを備えている。ファン１３１は、偏平なケース１３３と、このケース１３３に収容された遠心式の羽根車１３４とを有している。
【００４８】
羽根車１３４は、回転中心１３４ａ、及び、この回転中心から放射状に突出する複数の羽根１３４ｂを有している。羽根車１３４は、偏平モータ（図示せず）を介して、ケース１３３に支持されている。このモータは、羽根車１３４を図４に矢印で示す反時計回り方向に回転される。
【００４９】
放熱器４２の放熱体１３２は、液状冷媒が流れる冷媒通路１１２と複数の放熱フィン１１３とを備えている。冷媒通路１１２は、例えば偏平な銅パイプで構成されており、長軸と短軸とを有している。冷媒通路１１２は、羽根車１３４を同軸状に取り囲むようなリング状をなしている。この冷媒通路１１２は、上記短軸を第１の筐体１０の厚み方向に沿わせた姿勢で膨出部１３の底の上に重ね合わされている。このため、冷媒通路１１２は、第１の筐体１０に熱的に接続されている。冷媒通路１１２は、上流端１１４と下流端１１５とを有している。上流端１１４は、液状冷媒が流れ込む冷媒入口１１４ａとなっており、下流端１１５は、液状冷媒が流出する冷媒出口１１５ａとなっている。冷媒通路１１２、上流端１１４、及び、下流端１１５は、上記循環経路４３の一部をなしている（循環経路４３については、後に詳しく述べる。）。
【００５０】
各放熱フィン１１３は、例えばアルミニウム合金のような熱伝導性に優れた金属材料で作られており、四角い板状をなしている。放熱フィン１１３は、羽根車１３４の周方向に互いに間隔を存して並んでいるとともに、羽根車１３４に対し放射状に配置されている。
【００５１】
放熱フィン１１３は、第１の筐体１０の厚み方向に沿って起立している。放熱フィン１１３の下端は、偏平な冷媒通路１１２の上面に例えば半田付け等の手段により固定されている。これにより、放熱フィン１１３の配置間隔が定まるとともに、放熱フィン１１３が冷媒通路１１２に熱的に接続されている。放熱フィン１１３の上端は、ケース１３３の上壁の内面に突き当たり、このケース１３３に熱的に接続されている。
【００５２】
上記冷却装置４０の循環経路４３は、第１の管路１２１と第２の管路１２２とを有している。第１の管路１２１は、ポンプハウジング５０の吐出管６１と冷媒通路１１２の冷媒入口１１４ａとの間を接続している。第２の管路１２２は、ポンプハウジング５０の吸込管６２と冷媒通路１１２の冷媒出口１１５ａとの間を接続している。
【００５３】
言換えると、放熱体１３２の冷媒通路１１２は、第１の管路１２１と第２の管路１２２との間を接続する第３の管路として機能している。この結果、液状冷媒は、第１の管路１２１、第２の管路１２２及び冷媒通路１１２を通じてポンプユニット２５と放熱器４２との間で循環するようになっている。
【００５４】
次に、冷却装置４０の動作について説明する。
【００５５】
ポータブルコンピュータ１の使用中、ＣＰＵ３１のＩＣチップ３３が発熱する。ＩＣチップ３３が発する熱は、受熱面５４を通じてポンプハウジング５０に伝わる。ポンプハウジング５０のポンプ室５７およびリザーブタンク３６は、液状冷媒で満たされているので、この液状冷媒がポンプハウジング５０に伝わった熱の多くを吸収する。
【００５６】
モータ８０のステータ８２に対する通電は、ポータブルコンピュータ１の電源投入と同時に行われる。これにより、ステータ８２とロータ８１のロータマグネット８１ａとの間にトルクが発生し、ロータ８１がインペラ７０を伴って回転する。インペラ７０が回転すると、ポンプ室５７内の液状冷媒が加圧されて吐出管６１から吐き出されるとともに、第１の管路１２１を通じて放熱器４２に導かれる。
【００５７】
このポンプ４１は、連通口５９，６０の数、羽根７３の数、及び、モータ８０の相数（ステータ８２のコイル８３の数）が全て素数となるように設定されている。そのため、インペラ７０の羽根７３がポンプ室５７に開口する連通口５９，６０を通過するのに伴い、液状冷媒に圧力変動を生させることで起きる音の音圧レベルのピーク値と、モータ８０の相数によって決まる数とインペラ７０の回転数との積によって生じる音の音圧レベルのピーク値と、インペラ７０が回転するのに伴い、液状冷媒に圧力変動を生じさせることで起きる音の音圧レベルのピーク値とが互いに重なり難い。また、このポンプ４１では、互いに隣り合う羽根７３のなす角度をθ１、凸部９０の端面９１の一対の縁９３ａ，９３ｂのなす角度をθ２としたときに、θ２／θ１が整数とならないように、これらの角度θ１及びθ２を夫々設定している。そのため、第１の連通口５９とインペラ７０の羽根７３がすれ違うときのタイミングと、第２の連通口６０とインペラ７０の羽根７３がすれ違うときのタイミングとがずれる。したがって、ポンプ４１の駆動時に発せられる音が従来よりも小さい。
【００５８】
ポンプハウジング５０での熱交換により加熱された液状冷媒は、冷媒入口１１４ａから冷媒通路１１２に送り込まれる。この液状冷媒は、冷媒通路１１２を冷媒出口１１５ａに向けて流れる。この流れの過程で液状冷媒に吸収されたＩＣチップ３３の熱が冷媒通路１１２に伝わるとともに、この冷媒通路１１２から放熱フィン１１３に伝わる。
【００５９】
本実施形態によると、冷媒通路１１２は、第１の筐体１０の膨出部１３に熱的に接続されているので、液状冷媒から冷媒通路１１２に伝えられた熱を第１の筐体１０に拡散させることができる。それとともに、放熱フィン１１３にしてもケース１３３の上壁に熱的に接続されているので、液状冷媒から放熱フィン１１３に伝えられた熱をケース１３３に逃がすことができる。
【００６０】
ポータブルコンピュータ１に使用中に放熱器４２の羽根車１３４が回転すると、この羽根車１３４の外周部から放射状に空気が吐き出される。この空気は、冷却風となって隣り合う放熱フィン１１３の間を通り抜ける。これにより、冷媒通路１１２や放熱フィン１１３が冷やされ、これら両者に伝えられた熱の多くが冷却風の流れに乗じて持ち去られる。そして、この冷却風は、熱とともに、第１の筐体１０の第１及び第２の排気口１７，１９を介して、第１の筐体１０の後方に排出される。このとき、第２の排気口１９は、底壁１１ａの凹部１４に開口するとともに、ポータブルコンピュータ１を机の天板Ｂの上に置いた状態では、底壁１１ａと天板Ｂとの間に凹部１４に連なる隙間Ｓが形成されている。よって、第２の排気口１９から排出される冷却風は、凹部１４から隙間Ｓを介して第１の筐体１０の外に流出し、この冷却風の流れが天板Ｂによって阻害されることはない。
【００６１】
一方、放熱器４２での熱交換により冷やされた液状冷媒は、冷媒出口１１５ａから第２の管路１２２を介してポンプハウジング５０の吸込管６２に導かれる。この液状冷媒は、吸込管６２の下流端から第２の連通口６０を通ってリザーブタンク３６の内部に吐き出される。
【００６２】
リザーブタンク３６に戻された液状冷媒は、連通口３７からポンプ室５７に吸い込まれる。ポンプ室５７に吸い込まれた液状冷媒は、再び加圧されて吐出管６１から放熱器４２に送り込まれる。
【００６３】
このようなサイクルを繰り返すことで、ＩＣチップ３３の熱が放熱器４２の放熱体１３２に順次移送され、この放熱体１３２の放熱フィン１１３の間を通過する冷却風の流れに乗じてポータブルコンピュータ１の外部に放出される。
【００６４】
以上のように、本実施形態のポンプ４１によれば、連通口の数、インペラの羽根の数、及び、モータの相数が全て素数となるように設定されている。そのため、インペラ７０の羽根７３がポンプ室５７に開口する連通口５９，６０を通過するのに伴い、液状冷媒に圧力変動を生させることで起きる音の音圧レベルのピーク値と、モータ８０の相数によって決まる数とインペラ７０の回転数との積によって生じる音の音圧レベルのピーク値と、インペラ７０が回転するのに伴い、液状冷媒に圧力変動を生じさせることで起きる音の音圧レベルのピーク値とが互いに重なり難い。したがって、ポンプ４１の駆動時に発せられる音を低減させることができる。
【００６５】
また、本実施形態のポンプ４１によれば、互いに隣り合う羽根７３のなす角度をθ１、凸部９０の端面９１の一対の縁９３ａ，９３ｂのなす角度をθ２としたときに、θ２／θ１が整数とならないように（本実施形態では無理数となるように）、これらの角度θ１及びθ２を夫々設定している。そのため、第１の連通口５９とインペラ７０の羽根７３がすれ違うときのタイミングと、第２の連通口６０とインペラ７０の羽根７３がすれ違うときのタイミングとがずれる。したがって、ポンプ４１の駆動時に発せられる音を低減させることができる。
【００６６】
しかも、本実施形態のポンプ４１は、ポンプハウジング５０が発熱体としてのＣＰＵ３１と熱的に接続される受熱面５４を有している。したがって、このポンプ４１は、液状冷媒等の流体を送り出す熱交換器としてだけでなく、ＣＰＵ３１のような発熱体の熱を受ける受熱部としての機能する。しかも、ポンプ４１の駆動時に発せられる音が小さい。したがって、上述のようなポータブルコンピュータ１のような電子機器に搭載される液冷式の冷却装置４０等に好適に用いることができる。
【００６７】
以下、本発明の第２の実施形態を、図１０を参照して説明する。
【００６８】
本実施形態のポンプ４１は、インペラ７０が有する羽根７３を素数、例えば１７枚としている。また、これらの羽根７３は、互いに隣り合う一組の羽根７３のなす角度のうちの少なくとも１つが異なる角度を有するように不等間隔に配置されている。このポンプ４１では、互いに隣り合う羽根７３のなす角度が夫々異なる角度を有するように、羽根７３が不等間隔に配置されている。このとき、凸部９０の端面９１の一対の縁９３ａ，９３ｂのなす角度θ２を、互いに隣り合う羽根７３のなす角度で割った値は、夫々、整数ではないのが好ましい。
【００６９】
なお、羽根７３を不等間隔に配置する場合、羽根７３の枚数は必ずしも素数としなくてもよい。他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第１の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００７０】
本実施形態のポンプ４１によれば、互いに隣り合う羽根７３のなす角度のうちの少なくとも１つが異なる角度を有するように、これらの羽根７３が不等間隔に配置されている。このようにすることにより、インペラ７０が回転するのに伴い、個々の羽根７３が液状冷媒に圧力変化を与えるタイミングをずらすことができる。また、第１の連通口５９とインペラ７０の羽根７３がすれ違うときのタイミングと、第２の連通口６０とインペラ７０の羽根７３がすれ違うときのタイミングとをずらすことができる。したがって、ポンプ４１の駆動時に発せられる音を低減させることができる。
【００７１】
なお、本発明のポンプは、ポータブルコンピュータのような電子機器や、これに搭載される冷却装置だけでなく、他の装置にも広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るポンプを有する冷却装置を備えたポータブルコンピュータを示す斜視図。
【図２】図１のポータブルコンピュータを一部断面して示す側面図。
【図３】図１のポータブルコンピュータの底面図。
【図４】図１のポータブルコンピュータを、第１の筐体に冷却装置を収容した状態で一部断面して示す平面図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るポンプを分解して示す斜視図。
【図６】図５のポンプを受熱板側から見た平面図。
【図７】図５のポンプを、受熱板を省略した状態で底側から見た平面図。
【図８】図７のVIII-VIII線に沿って切断して示す断面図。
【図９】ポンプ室を開放させる連通口の数、インペラの羽根の枚数、及び、モータ相数が互いに１以外の公約数を有する場合における、羽根の回転の周波数と音圧レベルとの関係を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るポンプを、受熱板を省略した状態で示す平面図。
【符号の説明】
【００７３】
３１…ＣＰＵ（発熱体）、  ４１…ポンプ、  ５０…ポンプハウジング、  ５４…受熱面、  ５７…ポンプ室、  ５９,６０…連通口、  ７０…インペラ、  ７３…羽根、  ８０…モータ、  ８３…コイル（相）、  ９０…凸部、  ９１…端面、  ９３ａ，９３ｂ…縁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2005344563.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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