(57)【要約】【課題】ダイヤフラムポンプを用いた液循環システムにおいて、空気トラップの機能だけでなく、ダイヤフラムの振動に伴う脈動（振動）の影響を軽減することができる液循環システムを得る。【解決手段】ポンプ室の容積変化によって吸入ポートからポンプ室に液体を吸入し、該ポンプ室から吐出ポートに液体を吐出して循環流路に液体を循環させる液循環システムにおいて、ダイヤフラムポンプの吸入ポートと循環流路の間及び吐出ポートと循環流路の間にそれぞれ、空気トラップを設けた液循環システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動するダイヤフラムによって形成された可変容積のポンプ室、このポンプ室に通じる吸入ポートに設けた該吸入ポートからポンプ室への流体流を許しその逆方向の流体流を許さない吸入側逆止弁、及び上記ポンプ室に通じる吐出ポートに設けた該ポンプ室から吐出ポートへの流体流を許しその逆方向の流体流を許さない吐出側逆止弁を有するダイヤフラムポンプ；及び
上記ダイヤフラムポンプの吐出ポートから吸入ポートに至る循環流路；
を備え、
上記ポンプ室の容積変化によって吸入ポートからポンプ室に液体を吸入し、該ポンプ室から吐出ポートに液体を吐出して上記循環流路に液体を循環させる液循環システムにおいて、
上記ダイヤフラムポンプの吸入ポートと循環流路の間及び吐出ポートと循環流路の間にそれぞれ、空気トラップを設けたことを特徴とする液循環システム。
【請求項２】
請求項１記載の液循環システムにおいて、上記空気トラップは、循環流路を水平に保持したとき、該循環流路内の液体によって閉じられた空気室を形成する壁面を備えている液循環システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の液循環システムにおいて、上記循環流路には、発熱源から熱を奪う受熱部と、受熱して昇温した液体の熱を放熱する放熱部とが含まれている液循環システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の液循環システムにおいて、上記ダイヤフラムポンプは、圧電ポンプである液循環システム。
【請求項５】
振動するダイヤフラムによって形成された可変容積のポンプ室、このポンプ室に通じる吸入ポートに設けた該吸入ポートからポンプ室への流体流を許しその逆方向の流体流を許さない吸入側逆止弁、及び上記ポンプ室に通じる吐出ポートに設けた該ポンプ室から吐出ポートへの流体流を許しその逆方向の流体流を許さない吐出側逆止弁を有するダイヤフラムポンプにおいて、
上記吸入ポートと吐出ポートにそれぞれ、空気トラップを設けたことを特徴とするダイヤフラムポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムポンプ（可変容積ポンプ）を用いた液循環システム及びそのダイヤフラムポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
振動するダイヤフラムによってポンプ作用を得るポンプとして、例えば圧電ポンプがある。圧電ポンプは、平面円形の圧電振動子（ダイヤフラム）とハウジングによってポンプ室を形成する。ハウジングには、ポンプ室に通じる吸入ポートと吐出ポートがそれぞれ形成され、吸入ポートとポンプ室との間には、吸入ポートからポンプ室への流体流を許しその逆方向の流体流を許さない吸入側逆止弁が設けられ、ポンプ室と吐出ポートの間には、ポンプ室から吐出側液溜室への流体流を許しその逆方向の流体流を許さない吐出側逆止弁が設けられている。圧電振動子が振動すると、ポンプ室の容積が大きくなる行程では、流入側逆止弁が開き吐出側逆止弁が閉じて吸入ポートからポンプ室内に流体が流入し、逆にポンプ室の容積が小さくなる行程では、吐出側逆止弁が開き吸入側逆止弁が閉じてポンプ室から吐出ポートに流体が吐出され、ポンプ作用が得られる。
【０００３】
吐出ポートと吸入ポートの間は、循環流路で接続される。本出願人が開発中のノートＰＣの発熱源（ＣＰＵ、ＧＰＵ、チップセット等）を冷却する水冷システムでは、この循環流路に、発熱源から熱を奪う受熱部と、受熱して昇温した液体の熱を放熱する放熱部とを設けている。
【０００４】
このような液循環システムでは、循環液体の蒸発等が原因で液体中に空気が混ざることが避けられない。また、温度によって液量が増減しても循環流路中には必要量の液体を満たすように、リザーブタンクを設け、そのリザーブタンク内の一部空間を空気トラップとして用いていた。
【特許文献１】特開2003-120548号公報
【特許文献２】特開2004-289049号公報
【特許文献３】特再WO2005-002307号公報
【特許文献４】特開2006-2709号公報
【特許文献５】特開2006-207881号公報
【特許文献６】特開2007-266403号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の液循環システムでは、リザーブタンク（空気トラップ）は、循環流路中に一つあれば十分と考えられており、その場所についても特に考慮が払われていなかった。しかしながら、本発明者によれば、空気トラップの数及び位置は、特にダイヤフラムの振動に伴う脈動（振動）の影響を除去するために重要であり、従来品には改良の余地がある。
【０００６】
本発明は従って、ダイヤフラムポンプを用いた液循環システムにおいて、空気トラップの機能だけでなく、ダイヤフラムの振動に伴う脈動（振動）の影響を軽減することができる液循環システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ダイヤフラムポンプでは、可変容積のポンプ室への吸入工程及び吐出工程のそれぞれで吸入ポートと吐出ポートのそれぞれに脈動が生じることから、吸入ポートと吐出ポートのそれぞれに空気トラップを接続すれば、空気トラップの機能だけでなく、脈動の影響を軽減できるという簡単な着眼に基づいてなされたものである。
【０００８】
すなわち本発明は、振動するダイヤフラムによって形成された可変容積のポンプ室、このポンプ室に通じる吸入ポートに設けた該吸入ポートからポンプ室への流体流を許しその逆方向の流体流を許さない吸入側逆止弁、及び上記ポンプ室に通じる吐出ポートに設けた該ポンプ室から吐出ポートへの流体流を許しその逆方向の流体流を許さない吐出側逆止弁を有するダイヤフラムポンプ；及びダイヤフラムポンプの吐出ポートから吸入ポートに至る循環流路；を備え、ポンプ室の容積変化によって吸入ポートからポンプ室に液体を吸入し、該ポンプ室から吐出ポートに液体を吐出して上記循環流路に液体を循環させる液循環システムにおいて、ダイヤフラムポンプの吸入ポートと循環流路の間及び吐出ポートと循環流路の間にそれぞれ、空気トラップを設けたことを特徴としている。
【０００９】
空気トラップを設ける場所としての「吸入ポートと循環流路の間」及び「吐出ポートと循環流路の間」という表現は、一対の空気トラップはダイヤフラムポンプに可及的に接近させて設けるという意味であり、空気トラップとダイヤフラムポンプとの間には、循環流路上の何らの要素（例えば受熱部、放熱部）も介在させない。一対の空気トラップとポンプ室を結ぶ流路は、単純流路であり、同流路を流れる液体は、何らの意図した仕事（熱交換）をしない。
【００１０】
別言すると、ダイヤフラムポンプの吸入ポートに設けた空気トラップと吐出ポートに設けた空気トラップの間に接続される流路が循環流路であり、この循環流路上に、循環液体との間で熱の授受を行う熱感連要素（受熱要素、放熱要素）が配置される。
【００１１】
空気トラップは、循環流路を水平に保持したとき、該循環流路内の液体によって閉じられた空気室を形成する壁面を備えている。
【００１２】
本発明の液循環システムは、具体的には例えば、循環流路に、発熱源から熱を奪う受熱部と、受熱して昇温した液体の熱を放熱する放熱部とを含む液冷システムに用いることができる。
【００１３】
本発明は、少なくともダイヤフラムとして圧電振動子を用いた圧電ポンプに適用できる。
【００１４】
本発明は、振動するダイヤフラムによって形成された可変容積のポンプ室、このポンプ室に通じる吸入ポートに設けた該吸入ポートからポンプ室への流体流を許しその逆方向の流体流を許さない吸入側逆止弁、及び上記ポンプ室に通じる吐出ポートに設けた該ポンプ室から吐出ポートへの流体流を許しその逆方向の流体流を許さない吐出側逆止弁を有するダイヤフラムポンプの態様では、吸入ポートと吐出ポートにそれぞれ、空気トラップを設けたことを特徴としている。
【００１５】
このダイヤフラムポンプは、一対の空気トラップの間に循環流路を接続した使用状態では必ず、吸入ポートと吐出ポートに生じる脈動の影響を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、ダイヤフラムポンプの吸入ポートと循環流路の間及び吐出ポートと循環流路の間にそれぞれ、空気トラップを設けたので、循環流路中の空気トラップの機能だけでなく、ダイヤフラムの振動に伴う脈動（振動）の影響を軽減する機能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の液循環システムを、圧電ポンプ（ダイヤフラムポンプ）を用いた液冷システムに適用した実施形態を示している。この実施形態は、第１の発熱源１０Ａと第２の発熱源１０Ｂを有する受熱部１０、放熱部２０及び圧電ポンプ３０を含んでいる。
【００１８】
圧電ポンプ３０は、図４に示すように、下方から順にロアハウジング３０Ｌとアッパハウジング３０Ｕを有している。ロアハウジング３０Ｌとアッパハウジング３０Ｕの間には、Ｏリング３３と押えリング３４を介して圧電振動子（ダイヤフラム）３５が液密に挟着支持されていて、該圧電振動子３５とロアハウジング３０Ｌとの間にポンプ室Ｐを構成している。圧電振動子３５とアッパハウジング３０Ｕとの間には、大気室Ａが形成される。
【００１９】
圧電振動子３５は、導電性の金属薄板材料、例えば厚さ５０〜３００μｍ程度のステンレス、４２アロイ等により形成された金属製の薄板からなるシム３５ａと、このシム３５ａの表裏の少なくとも一面（図示例は上面のみ）に積層形成した圧電体３５ｂとからなるもので、圧電体３５ｂは、例えば厚さ３００μｍ程度のＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3）から構成され、その表裏方向に分極処理が施されている。このような圧電振動子は周知である。
【００２０】
ロアハウジング３０Ｌには、外方に突出する吐出ポート３１及び吸入ポート３２（図１参照）と、この吐出ポート３１及び吸入ポート３２にそれぞれ連通する吐出室３１ａ及び吸入室３２ａが形成されている。この吐出室３１ａと吸込室３２ａには、ポンプ室Ｐとの境界部にそれぞれ、逆止弁（アンブレラ）３６と３７が設けられている。逆止弁３６は、ポンプ室Ｐから吐出室３１ａへの流体流を許してその逆の流体流を許さない吐出側逆止弁であり、逆止弁３７は、吸込室３２ａからポンプ室Ｐへの流体流を許してその逆の流体流を許さない吸入側逆止弁である。
【００２１】
逆止弁３６、３７は、同一の形態であり、流路に接着固定される穴あき基板３６ａ、３７ａに、弾性材料からなるアンブレラ３６ｂ、３７ｂを装着してなっている。このような逆止弁（アンブレラ）自体は周知である。
【００２２】
以上の圧電ポンプ３０は、圧電振動子３５が正逆に弾性変形（振動）すると、ポンプ室Ｐの容積が拡大する行程では、吸入側逆止弁３７が開いて吐出側逆止弁３６が閉じるため、吸入ポート３２（吸込室３２ａ）からポンプ室Ｐ内に冷媒が流入する。一方、ポンプ室Ｐの容積が縮小する行程では、吐出側逆止弁３６が開いて吸入側逆止弁３７が閉じるため、ポンプ室Ｐから吐出ポート３１（吐出室３１ａ）に冷媒が流出する。したがって、圧電振動子３５を正逆に連続させて弾性変形させる（振動させる）ことで、ポンプ作用が得られる。
【００２３】
この圧電ポンプ３０の吐出ポート３１と吸入ポート３２は、一連の循環流路４０に接続されており、この循環流路４０上に、前述の受熱部１０と放熱部２０が設置されている。吐出ポート３１と循環流路４０、吸入ポート３２と循環流路４０の間にはそれぞれ空気トラップ（リザーブタンク）５０が介在している。
【００２４】
別言すると、圧電ポンプ３０の吐出ポート３１側に設けた空気トラップ５０と、吸入ポート３２側に設けた空気トラップ５０との間が循環流路４０であり、この循環流路４０上に、受熱部１０と放熱部２０が配置されている。また、圧電ポンプ３０を単位とすると、圧電ポンプ３０自体が一対の空気トラップ５０を有すると理解することもできる（一対の空気トラップ５０を有する圧電ポンプ）。一対の空気トラップ５０とポンプ室Ｐを結ぶ流路３１、３２は、単純流路であり、同流路を流れる間の液体は、何らの意図した仕事（熱交換）をしない。
【００２５】
図２（Ａ）、（Ｂ）は、空気トラップ５０の構造例を示している。図２（Ａ）は、吐出ポート３１（吸入ポート３２）と循環流路４０を同一高さとして水平においたとき、吐出ポート３１（吸入ポート３２）及び循環流路４０から垂直に立ち上がる垂直壁５０Ａと上面壁５０Ｂによって直方体状の空間を形成し、この空間を空気トラップ５０としている。つまり、この例では、垂直壁５０Ａと上面壁５０Ｂが、循環流路４０内の液体によって、閉じられた空気室５１を形成する。ハッチングは、液面高さ例を示す。
【００２６】
また、図２（Ｂ）は、同様に、吐出ポート３１（吸入ポート３２）と循環流路４０を同一高さとして水平においたとき、吐出ポート３１（吸入ポート３２）及び循環流路４０から垂直に立ち下がる垂直壁５０Ｃと下面壁５０Ｄによって直方体状の空間を形成し、この空気トラップ５０の上面壁から、垂直壁５０Ｃの内側に位置させて、直方体状の空間を構成する下方延長壁５０Ｅを延長している。ハッチングは、液面高さ例を示しており、この例では、下方延長壁５０Ｅと上面壁５０Ｆが、循環流路４０内の液体によって、閉じられた空気室５１を形成する。
【００２７】
図３は、循環流路４０上に設けた発熱源１０Ａ、１０Ｂの受熱構造例を示している。発熱源１０Ａは例えばＰＣのＣＰＵ、発熱源１０Ｂは同チップセットであり、液流ジャケット１０１（２０１）上に熱的に接触させて配置したヒートスプレッダ１０２（２０２）上に載置されている。液流ジャケット１０１（２０１）は、循環流路４０に連通する蛇行流路１０１ａ（２０１ａ）を有している。液流ジャケット１０１（２０１）は、３枚の積層板（ブレージングシート）の中心板に蛇行流路１０１ａと２０１ａを穿設してなっている。液流ジャケット１０１（２０１）上には、これらヒートスプレッダ１０２（２０２）と発熱源１０Ａ（チップセット２００）、及び押え板１０３（２０３）が重ねて配置され、締結手段１０４（２０４）を介して結合されている。
【００２８】
放熱部２０は、循環流路４０に連通するラジエータ２１と、このラジエータ２１に対して冷却風を送るファン２２からなっている。
【００２９】
本実施形態の液冷システム（液循環システム）は従って、圧電ポンプ３０の吐出ポート３１から出た冷媒は、空気トラップ５０を通過した後受熱部１０に至る。受熱部１０では、発熱源１０Ａの直下の液流ジャケット（受熱部）１０１の蛇行流路１０１ａを通って発熱源１０Ａから熱を奪う。液流ジャケット１０１を出た冷媒は、循環流路４０を通って発熱源１０Ｂの直下の液流ジャケット（受熱部）２０１の蛇行流路２０１ａを通り、発熱源１０Ｂから熱を奪う。液流ジャケット２０１を出た冷媒は、循環流路４０を通って放熱部２０のラジエータ２１に至り、ラジエータ２１を流れる間、冷却ファン２２から冷却風を受けて冷却される。その後、循環流路４０を通って空気トラップ５０に入り、圧電ポンプ３０の吸入ポート３２に戻る。以下、以上の循環が繰り返されて発熱源１０Ａと発熱源１０Ｂが冷却される。
【００３０】
この液循環は、上述のように、圧電振動子３５を正逆に連続させて弾性変形させる圧電ポンプ３０のポンプ作用によって生じ、このポンプ作用により吸入側逆止弁３７と吐出側逆止弁３６が交互に開閉を繰り返すため、吐出ポート３１と吸入ポート３２で脈動（振動）が発生する。しかし、圧電ポンプ３０の吐出ポート３１と吸入ポート３２にはそれぞれ空気トラップ５０が設けられていて、空気室５１内の空気がこの脈動を吸収するように作用し、脈動を軽減する。勿論、空気トラップ５０内の空気室５１は、流路内の液量の温度変化による増減を吸収する空気トラップの作用もする。
【００３１】
図５は、本発明によるダイヤフラムポンプ３０の実施形態を示している。この実施形態は、吸入ポート３１と吐出ポート３２にそれぞれ、空気トラップ５０を設けたダイヤフラムポンプ３０を示している。このダイヤフラムポンプによると、単体としてのダイヤフラムポンプに循環流路を接続することで、脈動を抑制した液循環システムが得られる。
【００３２】
以上の実施形態は、圧電振動子３５を振動するダイヤフラムとして用いたダイヤフラムポンプに本発明を適用したものであるが、本発明は、圧電振動子以外のダイヤフラムを用いたポンプにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による液循環システムの一実施形態を示す系統接続平面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、図１のII-II線に沿う異なる実施形態の断面図である。
【図３】図１のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】図１のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】本発明によるダイヤフラムポンプの一実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  受熱部
１０Ａ  発熱源
１０Ｂ  発熱源
１０１  ２０１  液流ジャケット（受熱部）
１０１ａ  ２０１ａ  蛇行流路
１０２  ２０２  ヒートスプレッダ
１０３  ２０３  押え板
１０４  ２０４  締結手段
２０  放熱部
２１  ラジエータ
２２  冷却ファン
３０  圧電ポンプ（ダイヤフラムポンプ）
３１  吐出ポート
３２  吸入ポート
３５  圧電振動子
３６  吐出側逆止弁
３７  吸入側逆止弁
４０  循環流路
５０  空気トラップ
５１  空気室
【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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