(57)【要約】【課題】  従来の気泡除去装置は、気体開放弁の開放を、時間管理や光学的に行っていたため、弁の開放が不正確で、また装置の大型化を招いていた。【解決手段】  旋回流発生構造と、前記旋回流発生構造の概中心に設置された気液分離膜と、前期気液分離膜の気体側に設置された制御可能な気体開放弁を具備した気泡除去装置において、旋回流発生構造と概等圧の流路内に圧力センサを備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回流発生構造と、前記旋回流発生構造の概中心に設置された気液分離膜と、前期気液分離膜の気体側に設置された制御可能な気体開放弁を具備した気泡除去装置において、
旋回流発生構造と概等圧の流路内に圧力センサを備えた、ことを特徴とする気泡除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気泡除去装置において、
前記圧力センサの検出圧力の脈動状態によって、前記気体開放弁の開放を指示する制御装置を備えた、ことを特徴とする気泡除去装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の気泡除去装置において、
前記気体開放弁は形状記憶合金の加熱によって開閉する、ことを特徴とする気泡除去装置。
【請求項４】
旋回流発生構造と、前記旋回流発生構造の概中心に設置された気液分離膜と、前期気液分離膜の気体側に設置された制御可能な気体開放弁を具備した気泡除去装置において、
前記気体開放弁の開放頻度によって警報を発する警報装置を備えた、ことを特徴とする気泡除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路内の気泡除去装置に関し、特に電子機器の循環式液冷装置のように小型化が要求される用途であって、ダイアフラムによりポンプ室内の容積を変更して動作流体である液体の移動を行うポンプのように、吐出流路に圧力脈動を伴うポンプを流体駆動源とした流体システムの気泡除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気泡除去装置は、遠心ポンプ等、液体を動作流体とし気体がポンプ内部に滞留するとポンプ性能が悪化するポンプを流体駆動源とした流体システムの流路内に設けられる。（例えば、特許文献１参照）また、吸い込み側逆止弁を有する一方、吐出側には逆止弁の代わりに流体の慣性効果を発生する管路要素をポンプ室の直後に設けた高出力マイクロポンプが開発されている。（非特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１１−３３３２０７号公報（第４頁、図１）
【非特許文献１】「流体の慣性効果を用いた高出力マイクロポンプ」  日本機械学会誌  ２００３．１０  ＶＯＬ．１０６  Ｎｏ．１０１９  （第８２３頁、図１〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような特許文献１では、ポンプで送出する液体を旋回流発生構造内を通過させる。旋回流発生構造内では、液体が旋回するため遠心力によって、動作流体である液体が液体に比して比重の軽い気体と分離され、気体は旋回流発生構造の中心部に集まる。
【０００４】
旋回流発生構造の中心部には気泡排出部があるが、気液分離膜によって液体を通さず気体のみを外部に排出する。気泡排出部の外部には気体開放弁があり、弁の開放により気体を流路外に排出していたが、気体開放弁の解放を自動的に行うには光学的検出法あるいは時間管理によっていた。しかしながら、光学的検出法では高精度検出のためには装置が大型化し、時間管理による方法では検出の精度が悪いという課題があった。
【０００５】
また、前述の時間管理による方法では、弁開放の時間間隔を必要以上に短く設定すると不必要な弁開放が発生し、動作流体が蒸気として気液分離膜を通して放散されるため、動作流体が短期間に減少してしまい、特に動作流体を封入して循環させる循環式液冷装置では課題となっていた。
【０００６】
本発明の目的は、特に電子機器の循環式液冷装置のように小型化が要求される用途であって、非特許文献１のようなダイアフラムによりポンプ室内の容積を変更して動作流体である液体の移動を行うポンプのように、吐出流路に圧力脈動を伴うポンプを流体駆動源とした流体システムにおいて、小型かつ高精度に気泡の発生を検出し、動作流体の不必要な放散も防止する気泡除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の気泡除去装置は、旋回流発生構造と、前記旋回流発生構造の概中心に設置された気液分離膜と、前期気液分離膜の気体側に設置された制御可能な気体開放弁を具備した気泡除去装置において、旋回流発生構造と概等圧の流路内に圧力センサを備えたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、旋回流発生構造内に気泡が滞留した場合、液体と気体の圧縮性の違いにより圧力センサで検出される圧力波形が変化する。この変化を検出することで、小型で精度の高い気泡量の検出が可能になる。
【０００９】
また、本発明の気泡除去装置は、圧力センサの検出圧力の脈動状態によって、前記気体開放弁の開放を指示する制御装置を備えることが望ましい。
【００１０】
このような構成によれば、特にダイアフラムポンプのように、吐出流路に圧力脈動を伴うポンプを流体駆動源とした流体システムにおいては、その圧力脈動が旋回流発生構造内の気泡の有無によって大きく異なるため、気泡の発生を容易かつ高精度に検出が可能となり、必要な場合に弁を開放することが可能となる。
【００１１】
さらに、本発明の気泡除去装置は、前記制御可能な気体開放弁は形状記憶合金の加熱によって開閉することが望ましい。
【００１２】
このような構成によれば、形状記憶合金バネとその加熱構造という簡単な弁構造で気泡除去装置を構成することができる。
【００１３】
さらに、本発明の気泡除去装置は、旋回流発生構造と、前記旋回流発生構造の概中心に設置された気液分離膜と、前期気液分離膜の気体側に設置された制御可能な気体開放弁を具備した気泡除去装置において、前記気体開放弁の開放頻度によって警報を発する警報装置を備えることが望ましい。
【００１４】
例えば、電子機器の循環式液冷装置のように小型化が要求される用途では、循環流路内に封入できる動作流体量が少ないため、流路の傷等の異常が発生し気泡が混入しやすくなった場合、使用者に早く報知する必要がある。このような状況下では、気体開放弁の開放頻度が多くなるため、この頻度によって警報を発することで正確な警報を早めに発することが可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１から図４は実施例１の気泡除去装置１００が示されている。
図１及び図２は実施例１の旋回流路の軸に平行な断面図で図１は気体開放弁の閉鎖状態、図２は気体開放弁の開放状態を示している。図３は実施例１の旋回流路の軸に垂直な断面図である。図４はダイアフラムポンプ３００への気泡除去装置１００の取り付け状態を示している。
【００１７】
図１から図３において、気泡除去装置の本体１０１内部には、略円形の旋回流発生構造である旋回流路１０４が形成され、流入流路１０３から流出流路１０２へ流体が流された場合、旋回流路１０４内では旋回流が発生する。動作流体が液体の場合、動作流体中に気泡が含まれている場合、動作流体との比重の違いから気体は旋回流路１０４の中央部に集まる。
【００１８】
旋回流路の中央部には、気液分離膜１１１があり気体のみを通過させる。気液分離膜１１１の旋回流路１０４の逆側には弁シャフト１２２で支持された気体開放弁１２１があり、通常は、形状記憶合金バネ１２３で、気液分離膜１１１を通過した気体を外部に逃がさないように閉鎖している。従って、動作流体自体が気化して気液分離膜を通過して放散することで、動作流体が減少するという不都合が無くなり、最小限の動作流体封入量で流体システムが構成可能となるため、電子機器冷却装置の冷却システムを小型に構成できるという効果がある。
【００１９】
図２は、形状記憶合金バネ１２３が加熱手段で加熱されて収縮し、気体開放弁１２１が開放している状態を示している。形状記憶合金の加熱は、図示しない近傍のヒータ配線に電流を流すことによって簡単に行うことが可能である。この状態においては、旋回流路１０４の中心部に集まった気体は、気液分離膜１１１を通過し、気体開放弁１２１と本体１０１の隙間を経て、開放口１０５から排出される。
【００２０】
このように形状記憶合金の加熱によって開閉する弁を用いることで、小型かつ簡単な構造で気泡除去装置の気体開放弁が構成できるという効果がある。
【００２１】
旋回流路１０４に対面した、本体１０１の内部には、圧力センサ１３１が組み込まれている。流路内に流体が流れると様々な圧力変動が発生する。この圧力変動は圧力センサ１３１によって検出可能であるが、旋回流路内に気泡が滞留すると、気泡の圧縮性により圧力変動値は、極めて小さいものになる。従って、圧力変動値の減少を検出することにより旋回流路内に気泡が滞留しているか否かの検出が可能になるのである。
【００２２】
図４に示すダイアフラムポンプ３００は、非特許文献１に開示されている吸い込み側には逆止弁３２２を有する一方、吐出側管路３２５には逆止弁の代わりに流体の慣性効果を発生する管路要素３２５をポンプ室の直後に設けた高出力マイクロポンプである。
【００２３】
このようなポンプにおいては、圧電素子３１３の収縮により、強い脈動とともに動作流体が吐出されるが、その直後に気泡除去装置１００を設けることにより、その圧力脈動が旋回流発生構造内の気泡の有無によって大きく異なり、また、圧力脈動のタイミングも、予め知ることが可能であるため、気泡の発生を容易かつ高精度に検出が可能となるのである。
【００２４】
従って、特に電子機器の循環式液冷装置のように小型化が要求される用途であって、非特許文献１のようなダイアフラムによりポンプ室内の容積を変更して動作流体である液体の移動を行うポンプのように、吐出流路に圧力脈動を伴うポンプを流体駆動源とした流体システムにおいて、小型かつ高精度に気泡の発生を検出し、動作流体の不必要な放散も防止するという効果がある。
【実施例２】
【００２５】
本発明の別の実施例について図５を用いて説明する。図５は実施例２の制御ブロック図である。圧力センサ１３１の圧力脈動信号を制御装置が判断し、脈動値が小さくなると気泡が旋回流路内に滞留したと判断して弁駆動装置２０２を駆動し気体開放弁が開放される。
【００２６】
この、気体開放弁の開放の頻度は、循環式冷却装置等の気密された装置においては、極めて少ない。しかし、流路に傷等の異常があると漏れた動作流体と入れ替わりに外気が流路内に混入するため、弁開放の頻度が通常と比較して多くなる。
【００２７】
予め設定された弁開放頻度を超えた場合、制御装置は警報装置に指示を送り警報が発せられる。このことにより、使用者は循環式冷却装置等の異常を早期に知ることができ、故障を最小限にとどめることができるのである。
【００２８】
なお、前述の実施例ではセンサを圧力センサに限定していたが本実施例においてはセンサを限定するものではなく、また、気体開放弁の駆動方式においても形状記憶合金以外にも電磁弁、圧電素子を用いた弁等様々な弁駆動方式の適用が可能である。
【００２９】
例えば、前述した実施例１および実施例２では、それぞれに最適な構造を示しているが、実施例の構造を組み合わせて採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の気泡除去装置は、特に電子機器の循環式液冷装置のように小型化が要求される用途であって、ダイアフラムによりポンプ室内の容積を変更して動作流体である液体の移動を行うポンプのように、吐出流路に圧力脈動を伴うポンプを流体駆動源とした流体システムの気泡除去装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１に係る気泡除去装置の旋回流路の軸に平行な断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る気泡除去装置の旋回流路の軸に平行な断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る気泡除去装置の旋回流路の軸に垂直な断面図。
【図４】本発明の実施例１に係る気泡除去装置のポンプへの取りつけ状態図。
【図５】本発明の実施例２に係る気泡除去装置の制御ブロック図。
【符号の説明】
【００３２】
１００…気泡除去装置、１０１…本体、１０２…流出流路、１０３…流入流路、１０４…旋回流路、１０５…開放口、１１１…気液分離膜、１２１…気体開放弁、１２２…弁シャフト、１２３…形状記憶合金バネ、１３１…圧力センサ、１４２…圧力センサ、２０１…制御装置、２０２…弁駆動装置、２０３…ポンプ駆動回路、２０４…警報装置、３００…ダイアフラムポンプ。
【図１】
2005305235.tif 000003
【図２】
2005305235.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005305235.tif 000006
【図５】
2005305235.tif 000007