JP2005291084A - ポンプ並びに冷却装置及び電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ケーシングからの流体の抜けが無い又は少ないポンプを提供する。
【解決手段】 ポンプ１のケーシング２の表面部３ａ，４ａ以外の部分３ｂ，４ｂを合成樹脂で形成し、表面部３ａ，４ａの全部又は一部を金属で形成することにより、流体の抜けが無くされ、又は少なくされる。又、ケーシング２のうち、モータ２４のロータマグネット１６とステータ２０とに挟まれた部分１７ａでは、それが全部金属製であると、電磁誘導により大きな渦電流が生じ、モータの損失が大きくなるが、ケーシング２の表面部４ａのみが金属であることにより、生じる渦電流が小さくなり、モータの損失を少なくできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ケーシングを改良したポンプ、及びそれを用いた冷却装置及び電気機器に関する。

従来より、ポンプとしては、吸入口及び吐出口を有するケーシングの内部に形成されたポンプ室内に、流体（例えば液体）を運ぶためのポンプ溝を外周部に有する円盤状のインペラを回転可能に配設し、そのインペラを回転させることによって、前記ポンプ溝により、流体を前記吸入口から前記ポンプ室内に吸入して前記吐出口から吐出させるようにしたものが知られている。
特開２００３−１６１２８４号公報

上記従来のポンプは、例えば電気部品等の発熱部材を冷却する冷却装置に用いられる。その冷却装置においては、ポンプと、受熱部と、放熱部とでサイクルが構成され、ポンプが吐出する流体をそのサイクルに流して、受熱部で受けた上記発熱部材の熱を流体により奪い、そして、その流体が奪った熱を放熱部で放出させた後、流体をポンプに吸入させるということを繰り返すことにより、発熱部材を冷却するようになっている。

しかしながら、上記従来のポンプにおいては、ケーシングが合成樹脂により形成されている。これは、もっぱら、製造性が良く、軽量でもあるからであるが、合成樹脂成形品は微視的に見て気体が抜け出ることが避けられないものである。このため、流体が気体であればそのままケーシングから抜け出、又、液体であっても、それが高温化して水蒸気化すれば、その水蒸気がケーシングから抜け出、それぞれ、サイクル中の流体の量に不足を来たすことにより、冷却性能の低下を招来する。よって、実際の使用に際しては、流体の補充をするメンテナンスが必要であった。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、従ってその目的は、ケーシングからの流体の抜けが無い又は少ないポンプを提供し、併せて、冷却性能が効率良く得られる冷却装置、及びポンプのケーシングからの流体の抜けが無く又は少なく、更にモータの損失も少なくして、発熱部材の冷却ができる電気機器を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明のポンプにおいては、内部にポンプ室を有すると共に、そのポンプ室にそれぞれ連通する吸入口及び吐出口を有するケーシングと、前記ポンプ室に回転可能に配設され、回転されることによって、流体を前記吸入口からポンプ室内に吸入して前記吐出口から吐出するインペラと、このインペラに一体的に設けたロータマグネット、並びにこのロータマグネットと前記ケーシングの一部を挟んで対向するように設けたステータを有して成るモータとを具備するものにあって、第１に、前記ケーシングの表面部の全部、又は前記モータのステータとロータマグネットとにより挟まれる部分の表面部を含む前記ケーシングの表面部の一部を金属で形成し、それ以外の部分を合成樹脂で形成したことを特徴とする。

本発明のポンプにおいては、第２に、前記ケーシングを、インペラが有するポンプ溝側と反ポンプ溝側とに分割して形成し、そのポンプ溝側のケーシングを金属で形成し、反ポンプ溝側であって且つ一部が前記モータのステータとロータマグネットとにより挟まれる側のケーシングの表面部の全部、又は該ケーシングの前記ステータとロータマグネットとにより挟まれる部分の表面部を含む表面部の一部を金属で形成し、それ以外の部分を合成樹脂で形成したことを特徴とするポンプ。

そして、本発明の冷却装置においては、上記第２の構成のポンプと、このポンプが吐出する流体を通して放熱する放熱部とを具備し、前記ポンプのポンプ溝側のケーシングを発熱部材に接触させることにより、ポンプを通る流体が、前記ポンプ溝側のケーシングを介し、前記発熱部材が発する熱を奪うことを特徴とする。

又、本発明の電気機器においては、上記第１又は第２の構成を主とするポンプと、このポンプが吐出する流体で熱が奪われる発熱部材を具えると共に、その発熱部材から奪った熱を放出する放熱部を具えることを特徴とする。

上記第１の構成のポンプによれば、ケーシングの表面部の全部又は一部を形成した金属で、流体の抜けが無くされ、又は少なくされる。又、ケーシングのうち、モータのロータマグネットとステータとに挟まれた部分では、それが全部金属製であると、電磁誘導により大きな渦電流が生じ、モータの損失が大きくなるが、ケーシングの表面部のみが金属であることにより、生じる渦電流が小さくなり、モータの損失を少なくできる。

第２の構成のポンプによれば、ポンプ溝側のケーシングを形成した金属と、反ポンプ溝側のケーシングの表面部の全部又は一部を形成した金属とで、流体の抜けが無くされ、又は少なくされる。又、この場合、反ポンプ溝側であって且つ一部がモータのステータとロータマグネットとで挟まれる側のケーシングの表面部の全部、又は該ケーシングの前記ステータとロータマグネットとにより挟まれる部分の表面部を含む表面部の一部を金属で形成していることにより、生じる渦電流が小さくなり、モータの損失を少なくできる。

上記構成の冷却装置によれば、金属で形成したポンプ溝側のケーシングで、発熱部材が発した熱を奪うことで、その熱をインペラのポンプ溝で運ばれる流体に直接的に与えることができるので、冷却性能を効率良く得ることが可能となる。

上記構成の電気機器によれば、第１又は第２の構成を主とするポンプを使用することで、ポンプのケーシングからの流体の抜けが無く又は少なく、更にモータの損失も少なくして、発熱部材の冷却ができる。

以下、本発明の第１実施例（第１の実施形態）につき、図１ないし図４を参照して説明する。
まず、図１はポンプ１を組立て状態で横断して示し、図２はポンプ１を分解状態で斜視して示し、図３はポンプ１を同じく分解状態で図２とは反対側から斜視して示している。

これらの図に示すように、ポンプ１のケーシケーシング２は、ケーシング主体３とケーシング蓋体４との組み合わせで構成される。これらケーシング主体３及びケーシング蓋体４は、ともに矩形状を成し、そのそれぞれ表面部（特には、この場合、外表面部）３ａ、４ａ以外の部分３ｂ，４ｂを合成樹脂で形成している。そして、表面部３ａ，４ａは、この場合、全部を金属で形成しており、その金属は、例えば金属テープの貼り付けで設けている。

ここで、上記金属テープとしては、例えばアルミ箔テープ等を用いることが好ましい。又、ケーシング主体３及びケーシング蓋体４のそれぞれ表面部３ａ、４ａ以外の部分３ｂ，４ｂを形成する合成樹脂としては、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンの共重合体）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂等を用いることが好ましい。

ケーシング主体３には、ポンプ室５をケーシング蓋体４側に円形の凹陥部によって形成すると共に、そのポンプ室５に連通させて吸入口６及び吐出口７をともに外方へ突出するように形成している。又、ポンプ室５には、吸入口６と吐出口７との間を隔絶する凸部８を形成している。

ポンプ室５の内部には、インペラ９を回転可能に配設している。このインペラ９は、軸方向の一方側の面であるケーシング主体３側の面９ａに、ポンプ溝１０を多数の放射状リブ１１と交互に形成しており、従って、ケーシング主体３は、インペラ９が有するポンプ溝１０側に位置し、ポンプ溝側ケーシングとなっている。これに対して、ケーシング蓋体４は、それとは反対側、すなわち、インペラ９の反ポンプ溝１０側に位置し、反ポンプ溝側ケーシングとなっている。要するに、前記ケーシング２は、ポンプ溝側と反ポンプ溝側とに分割して形成しているのである。

インペラ９は、中心部に軸方向の両側に突出する軸１２を有しており、これに対し、前記ケーシング主体３は、前記凸部８の端部に軸受部１３を有していて、この軸受部１３によって軸１２の片側（ケーシング主体３側の部位）を支承するようにしている。
一方、インペラ９の軸方向の他方側の面であるケーシング蓋体４側には、円形の凹陥部１４を形成しており、前記軸１２の残る片側（ケーシング蓋体４側の部位）は、その凹陥部１４の中心部に位置している。

上記凹陥部１４の内周部には、外周に磁性リング１５を一体的に有したリング状のロータマグネット１６を装着している。ロータマグネット１６は、磁極が周方向に多極となるように着磁している。
ケーシング蓋体４には、ケーシング主体３側とは反対側に円形の凹陥部１７を形成し、ケーシング主体３側に上記凹陥部１７を囲繞するリング状の凹陥部１８を形成している。更に、上記凹陥部１７の外底部（ケーシング主体３側）の中心部には軸受部１９を形成しており、この軸受部１９によって前記インペラ９の軸１２の残る片側（ケーシング蓋体４側の部位）を支承するようにしている。

ケーシング蓋体４の凹陥部１７には、ステータ２０を装着している。このステータ２０は、複数の磁極２１ａを有するステータコア２１と、その各磁極２１ａに巻回されたステータコイル２２とにより構成しており、ケーシング蓋体４をケーシング主体３に組み合わせることによって、前記ロータマグネット１６がケーシング蓋体４のケーシング主体３側の凹陥部１８内に位置し、上記ステータ２０の各磁極２１ａの外周面が、ケーシング蓋体４のケーシング主体３側とは反対側の凹陥部１７の周壁１７ａを間に挟んで、前記ロータマグネット１６の内周面に径方向の内側より対向している。

かくして、インペラ９と、磁性リング１５、及びロータマグネット１６とでロータ２３を構成し、このロータ２３とステータ２０とでモータ２４を構成している。
なお、組み合わせたケーシング主体３とケーシング蓋体４は、複数のねじ２５によって結合固定している。ポンプ１は、以上の構成である。

図４は、以上のポンプ１を使用した冷却装置３１を示している。この冷却装置３１は、ポンプ１のほかに、受熱部３２と、放熱部３３とを有し、ポンプ１の前記吐出口７を連結パイプ３４により受熱部３２の入口部３５に連結し、受熱部３２の出口部３６を連結パイプ３７により放熱部３３の入口部３８に連結し、放熱部３３の出口部３９を連結パイプ４０によりポンプ１の前記吸入口６に連結して、サイクル（循環路）４１を組成している。

次に、上記構成のものの作用を述べる。
まず、放熱部３３には冷却用の流体（例えば液体）が注入されており、又、受熱部３２は電気部品等の発熱部材に接触配置される。
この状態で、ポンプ１におけるモータ２４のステータコイル２２に通電すれば、インペラ９を含むロータ２３が回転し、そのインペラ９の回転によるポンプ溝１０の送液作用により、ポンプ１が、放熱部３３内にある流体を、図４に矢印Ａで示すように、連結パイプ４０を通じて吸入口６からポンプ室５内に吸入し、吐出口７から連結パイプ３４を通じて吐出する。

これによって、放熱部３３内にある流体が、サイクル４１で循環され、その過程で、電気部品等の発熱部材が発した熱が伝わった受熱部３２を通ることにより、その熱を奪う。この熱を奪った流体は、次に放熱部３３を通り、この放熱部３３でその熱を放出される。かくして、流体が冷却され、この冷却された液体がその後ポンプ１により吸入されるものであり、これを繰り返して、上記電気部品等の発熱部材が冷却される。

このように使用される状況にあって、ポンプ１は、ケーシング２の表面部以外の部分である、ケーシング主体３とケーシング蓋体４のそれぞれ表面部３ａ，４ａ以外の部分３ｂ，４ｂを合成樹脂で形成しており、ケーシング２の表面部である、ケーシング主体３とケーシング蓋体４のそれぞれ表面部３ａ，４ａは全部を金属で形成している。よって、流体の抜けは、その表面部３ａ，４ａを形成した金属によって無くされるものであり、かくして、冷却装置３１においては、サイクル４１中の流体の量に不足を来たすことがなくなり、冷却性能の低下を回避することができる。従って、流体の補充をするメンテナンスも、無くすことができる。

又、ケーシング２のうち、モータ２４のロータマグネット１６とステータ２０とに挟まれた部分（ケーシング蓋体４のケーシング主体３側とは反対側の凹陥部１７の周壁１７ａ）では、それが全部金属製であると、電磁誘導により大きな渦電流が生じ、モータ２４の損失が大きくなるが、ケーシング２の表面部（ケーシング蓋体４の表面部４ａ）のみが金属で、それ以外の部分（４ｂ）は合成樹脂であることにより、生じる渦電流が小さくなり、モータ２４の損失を少なくできる。

なお、ケーシング２の表面部はその全部を金属で形成するものに限られず、一部を金属で形成しても、その部分で流体の抜けを防止できるから、流体の抜けを少なくできて、冷却装置３１においては、サイクル４１中の流体の量に早期の不足を来たすことがなくなり、冷却性能の低下を極力回避することができる。従って、流体の補充をするメンテナンスも、その実行回数を少なくすることができる。又、その場合、金属で形成する表面部の一部が、モータ２４のロータマグネット１６とステータ２０とにより挟まれる部分の表面部を含むことにより、生じる渦電流を小さくでき、モータ２４の損失を少なくできる。

加えて、本構成のものにおいては、ケーシング２の表面部の金属を、金属テープの貼り付けで設けており、その実現が容易にできる。
このケーシング２の表面部の金属は、金属メッキで設けても良い。又、その表面部以外の部分を合成樹脂で成形する型の内部に、表面部となる金属板をあらかじめセットしておいて、そこに合成樹脂の溶湯を注入して表面部以外の部分を成形することにより、それと上述の表面部となる金属板とを一体化するインサート成形で設けても良い。これらによっても、ケーシング２の表面部を金属とする構成の実現が容易にできる。

以上に対して、図５及び図６は本発明の第２実施例（第２の実施形態）を示すもので、第１実施例と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。

このものの場合、まず、図５に示すように、ポンプ１のポンプ溝側のケーシングであるケーシング主体５１の全部を金属、特には熱伝導率が１５０〔Ｗ／（ｍｋ）〕以上の金属で形成しており、反ポンプ溝側のケーシングであるケーシング蓋体４の表面部４ａ以外の部分４ｂを合成樹脂で形成し、このケーシング蓋体４の表面部４ａの全部、又は該ケーシング蓋体４の前記ステータ２０とロータマグネット１６とにより挟まれる部分の表面部を含む表面部４ａの一部（図示例は全部）を金属で形成している。この表面部の金属は、前述同様の、金属テープの貼り付け、又は金属メッキ、もしくはインサート成形によるものである。

このものでは、ケーシング主体５１（ポンプ溝側のケーシング）を形成した金属と、ケーシング蓋体４（反ポンプ溝側のケーシング）の表面部４ａの全部又は一部を形成した金属とで、流体の抜けが無くされ、又は少なくされる。
又、この場合も、反ポンプ溝側であって且つ一部がモータ２４のステータ２０とロータマグネット１６とにより挟まれる側のケーシング蓋体４の表面部４ａの全部、又は該ケーシング蓋体４の上記ステータ２０とロータマグネット１６とにより挟まれる部分の表面部を含む表面部４ａの一部を金属で形成し、それ以外は合成樹脂で形成していることにより、モータ２４の電磁誘導で生じる渦電流が小さくなり、モータの損失を少なくできる。

そして、このポンプ１は、図６に示すように、電気機器、中でもパーソナルコンピュータ５２に使用している。詳細には、パーソナルコンピュータ５２の本体部５３がキーボード（図示省略）を具え、本体部５３に開閉回動可能に設けられた蓋部５４が液晶による表示部（これも図示省略）を具えた一般的構成に対し、その本体部５３の内部（キーボードの下側）に設けられた発熱部材としてのＣＰＵ５５に、ポンプ１の上記金属製のケーシング本体５１を密接させており、すなわち、その金属製のケーシング本体５１をＣＰＵ５５が発する熱を受ける受熱部として機能させるようにしている。

そして、冷却装置５６としては、ポンプ１のほかに、放熱部５７を有し、この放熱部５７を、蓋部５４の内部（表示部の裏側）に設けていて、これの入口部５８と上記ポンプ１の吐出口７とを連結パイプ５９により接続し、放熱部５７の出口部６０とポンプ１の吸入口６とを連結パイプ６１により接続している。
従って、この構成でも、ポンプ１を作動させれば、放熱部５７内に入れられた流体（この場合も、例えば液体）が、連結パイプ６１を通じてポンプ１の吸入口６からポンプ室５内に吸入され、吐出口７から連結パイプ５９を通じて吐出されることにより、放熱部５７内の流体が循環され、その過程で、ＣＰＵ５５が発した熱をポンプ１のケーシング主体５１（受熱部）を介して奪う。

又、このとき、放熱部５７では、そこを通る液体が冷却され、この冷却された液体が前記ポンプ１により吸入されるものであり、これを繰り返して、上記ＣＰＵ５５が冷却される。
このものによれば、ポンプ１の、金属で形成したポンプ溝側のケーシング（ケーシング主体５１）で、ＣＰＵ５５（発熱部材）が発した熱を奪うことで、その熱をインペラ９のポンプ溝１０で運ばれる流体に直接的に与えることができるので、冷却性能を効率良く得ることができる。

又、電気機器としても、ポンプ１を使用していることにより、ケーシング２からの流体の抜けが無く又は少なく、更にモータ２４の損失も少なくして、発熱部材の冷却ができる。
なお、ポンプ１をパーソナルコンピュータ５２を初めとした電気機器に使用するにも、受熱部は、ポンプ１とは別体で具えていても良い。

又、ポンプ１の、金属で全部又は一部を形成するケーシング２の表面部としては、外表面部に限られず、内表面部（ポンプ室５側）であっても良く、その両方であっても良い。
このほか、本発明は上記し且つ図面に示した実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。

本発明の第１実施例を示す、図２のＸ−Ｘ線に沿うポンプの横断面図 ポンプの分解斜視図 図２とは反対側から見たポンプの分解斜視図 冷却装置の概略構成図 本発明の第２実施例を示す図１相当図 パーソナルコンピュータの透視斜視図

符号の説明

図面中、１はポンプ、２はケーシング、３はケーシング主体（ポンプ溝側ケーシング）、３ａは表面部、３ｂは表面部以外の部分、４はケーシング蓋体（反ポンプ溝側ケーシング）、４ａは表面部、４ｂは表面部以外の部分、５はポンプ室、９はインペラ、１０はポンプ溝、１６はロータマグネット、２０はステータ、２３はロータ、２４はモータ、５１はケーシング主体（ポンプ溝側ケーシング）、５２はパーソナルコンピュータ（電気機器）、５５はＣＰＵ（発熱部材）、５６は冷却装置、５７は放熱部を示す。

Claims (7)

1. 内部にポンプ室を有すると共に、そのポンプ室にそれぞれ連通する吸入口及び吐出口を有するケーシングと、
   前記ポンプ室に回転可能に配設され、回転されることによって、流体を前記吸入口からポンプ室内に吸入して前記吐出口から吐出するインペラと、
   このインペラに一体的に設けたロータマグネット、並びにこのロータマグネットと前記ケーシングの一部を挟んで対向するように設けたステータを有して成るモータとを具備し、
   前記ケーシングの表面部の全部、又は前記モータのステータとロータマグネットとにより挟まれる部分の表面部を含む前記ケーシングの表面部の一部を金属で形成し、それ以外の部分を合成樹脂で形成したことを特徴とするポンプ。
2. 内部にポンプ室を有すると共に、そのポンプ室にそれぞれ連通する吸入口及び吐出口を有するケーシングと、
   前記ポンプ室に回転可能に配設され、回転されることによって、流体を前記吸入口からポンプ室内に吸入して前記吐出口から吐出するインペラと、
   このインペラに一体的に設けたロータマグネット、並びにこのロータマグネットと前記ケーシングの一部を挟んで対向するように設けたステータを有して成るモータとを具備し、
   前記ケーシングを、インペラが有するポンプ溝側と反ポンプ溝側とに分割して形成し、そのポンプ溝側のケーシングを金属で形成し、反ポンプ溝側であって且つ一部が前記モータのステータとロータマグネットとにより挟まれる側のケーシングの表面部の全部、又は該ケーシングの前記ステータとロータマグネットとにより挟まれる部分の表面部を含む表面部の一部を金属で形成し、それ以外の部分を合成樹脂で形成したことを特徴とするポンプ。
3. ケーシングの表面部の金属を、金属テープの貼り付けで設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のポンプ。
4. ケーシングの表面部の金属を、金属メッキで設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のポンプ。
5. ケーシングの表面部の金属を、インサート成形で設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のポンプ。
6. 請求項２記載のポンプと、
   このポンプが吐出する流体を通して放熱する放熱部とを具備し、
   前記ポンプのポンプ溝側のケーシングを発熱部材に接触させることにより、ポンプを通る流体が、前記ポンプ溝側のケーシングを介し、前記発熱部材が発する熱を奪うことを特徴とする冷却装置。
7. 請求項１ないし５のいずれかに記載のポンプと、
   このポンプが吐出する流体で熱が奪われる発熱部材を具えると共に、
   その発熱部材から奪った熱を放出する放熱部を具えることを特徴とする電気機器。
   
   

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