小型泵、冷却系统及便携式仪器的制作方法

专利名称：小型泵、冷却系统及便携式仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及可用于冷却系统等中的小型泵，特别是涉及提高稳定的排出特性的小型泵。此外，还涉及采用本发明的这种小型泵的冷却系统及便携式仪器。
背景技术：
对于现有技术的隔膜式小型泵，例如，提出了通过采用PZT这样的压电元件构成的振动板以达到超小型化目的的方案。图18就是它的一个例子。
图中的300是由压电基板310与振动板320构成的压电振动板，330是控制液体流动的吸入排出阀，340是形成加压室500及流路的壳体。通过把压电基板310粘贴到振动板320上，构成形成隔膜的压电振动板300，通过向该压电振动板300的压电基板310外加交流电压，使压电振动板300进行凹凸变形。借助这时所产生的加压室500的容积变化及阀330的动作发挥出作为泵的功能。
下面用图19A及图19B更详细地说明吸入排出时阀的运动以及压电振动板的运动。在图19A及图19B中，箭头10表示液体的流动方向。
图19A是表示小型泵的吸入动作的图示，图19B是表示其排出时的动作的图示。如两个图所示，通过外加交流电压使压电振动板300向使加压室500的容积变大的方向变形，通过吸入阀300a将载体流体吸入到加压室500内(图19A)，通过使压电振动板300向使加压室的容积变小的方向变形，将吸入到加压室500内到流体通过排出阀300b从排出口排出(图19B)。
但是，上述现有技术的隔膜式小型泵，与利用运动变换机构把马达的旋转运动变换成往复运动，对隔膜进行驱动的泵相比，虽然可以将其形状缩小得很小，但是，由于难以加大隔膜的面积，所以，作为泵的能力的排出流量相当小。例如，利用直径25mm的ユニモルフ型压电振动板作为驱动源，用交流100Vrms进行驱动时，在用60Hz进行驱动时，只能获得30cm3/min左右的流量。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种同时兼具大的排出流量及稳定的排出流量特性的小型泵以及利用这种小型泵的冷却系统和便携式仪器。
为了达到上述目的，本发明的小型泵的特征为，它配备有具有液体流入的吸入流路及液体流出的排出流路的小型泵部，以及阻止气泡进入前述小型泵部内的气泡捕集部。
本发明的发明人等，为了增大隔膜式小型泵的排出流量，进行了试验，通过利用隔膜的共振现象进行驱动来扩大隔膜的行程。
不过，当利用隔膜的共振现象时与现有技术的利用马达的隔膜泵相比，可以看出，气泡混入泵内造成的影响很大。此外，在不利用共振现象的其它隔膜式泵中，也发现由于气泡的混入所造成的特性的变化。从而，考虑到通过防止气泡混入泵内，使之具有大的流量并使排出流量特性稳定化的可能性，进行了深入的研究，完成了本发明。
本发明的小型泵由于配备有阻止气泡进入小型泵部内的气泡捕集部，所以气泡不会侵入小型泵的内部，从而可以提供一种同时具有大的排出流量及稳定的排出流量特征的小型泵。
对本发明的小型泵部的大小并未特别限定，但最好是能够组装到便携式仪器中的程度，具体地说，最好是高度、宽度、进深的任一尺寸均为40mm以下。而且，对其流量也并未特别限定，但最好是最大流量为1×10-3m3/min以下。
前述小型泵部优选地还具有使流体从前述吸入流路流入，并使之从前述排出流路排出的液体送出机构。
此外，前述小型泵优选地还具有设置在前述吸入流路与前述排出流路之间的加压室；通过进行往复运动使前述加压室的容积变化的可动构件；防止从前述吸入流路流入到前述加压室的液体向前述吸入流路倒流的吸入阀；以及防止从前述加压室流出到前述流出流路的液体向前述加压室倒流的排出阀。
这里，优选地借助具有共振板的压电致动器进行前述可动构件的往复运动。借此，可以简单地构成外形尺寸小的小型泵。
此外，在上述小型泵中，前述气泡捕集部优选地具有过滤器。借此，可以简单且廉价地构成阻止气泡进入小型泵部内的气泡捕集部。
此外，在上述小型泵中，前述气泡捕集部优选地具有至少一个以上的过滤器及气泡积存部。通过具有气泡积存部，可以抑制由于用过滤器捕集的气泡附着在过滤器上造成的气泡捕集部性能的恶化以及由此造成的小型泵的特性的恶化。
在这种情况下，前述过滤器优选地分别设置在前述气泡积存部的吸入口与排出口处。借此，一旦气泡被捕集到气泡积存部中时，即使小型泵的运转停止，也不会发生倒流，从而可以提供能够非常稳定地操作的小型泵。
这时，分别设置在前述气泡积存部的吸入口及排出口处的前述过滤器的特性优选地是相互不同的。借此，可以把气泡可靠地捕集在两个过滤器之间的气泡积存部内。
此外，在上述小型泵中，前述小型泵部与前述气泡捕集部可以是整体构成的，借此，防止增加零部件的数目，可以提供一种安装作业及操作容易的小型泵。
或者，在上述小型泵中，也可以中间经由配管把前述小型泵部与前述气泡捕集部连通。借此，提高小型泵部与气泡捕集部的配置自由度。
此外，在上述小型泵中，前述气泡捕集部优选地设置在前述吸入流路侧。借此，能够可靠地阻止气泡进入到小型泵部之内。
此外，在用至少一个以上的过滤器和气泡积存部构成前述气泡捕集部的情况下，前述过滤器的至少其中之一构成前述气泡积存部的内表面，构成前述内表面的过滤器和与之对向的前述气泡积存部的内表面的间隔X，当所用的液体的表面张力为σ，密度为ρ，重力加速度为g时，优选地满足以下关系，X≤(2σ/ρg)1/2。借此，可以提供一种因气泡捕集部的安装方向造成的特性变化小的小型泵。
其次，本发明的冷却系统具有上述本发明的小型泵；内部热交换单元；外部热交换单元；以及连接它们的配管。由于作为泵采用本发明的小型泵，所以，可以构成具有稳定且高的冷却能力的小型冷却系统。
在这种情况下，可以把前述气泡捕集部作为前述内部热交换单元及前述外部热交换单元中之一或两者的至少其中一部分进行配置。通过把气泡捕集部容纳到内部热交换单元和/或外部热交换单元内，可以减少零部件的数目。
或者，前述气泡捕集部可以是前述内部热交换单元及前述外部热交换单元中的至少其中之一。借此，可减少零部件数目，并且可以使冷却系统小型化。此外，通过气泡捕集部的扩大，提高气泡的捕集性能。
此外，优选地，位于前述气泡捕集部下游侧的流路壁构成前述内部热交换单元的吸热面或前述外部热交换单元的散热面。借此，可以稳定地获得高的热交换特性。
此外，本发明的便携式仪器的特征为，它配备有上述本发明的冷却系统。借此，虽然是小型的冷却系统，但由于提高发热部的冷却及散热能力，从而可提供高性能的小型便携式仪器。
上述本发明的便携式仪器还具有发热部，优选地将前述内部热交换单元连接到前述发热部上。借此，提高对发热部的吸热效果且使之稳定化。
而且，在便携式仪器具备两个以上发热部的情况下，上述内部如交换器的数量为两个以上，上述内部如交换器最好分别与至少两个以上的上述发热部相接触。由于与多个发热部对应地具备内部如交换器，所以可提高发热部的配置自由度。
而且，上述便携式仪器最好还具备发热部，上述气泡捕集部下游侧的流路壁与上述发热部相接触。因此，可以稳定地获得高吸热效果。
而且，上述气泡捕集部下游侧的流路壁最好与壳体的表面板相接触，或者构成壳体表面的一部分。因此，可以稳定地获得高散热效果。


图1是根据本发明的第一种实施方式的小型泵的示意剖面图。
图2A和图2B均为压电振动板的动作的说明图。
图3是采用本发明的第一种实施方式的小型泵的冷却系统的简略结构图。
图4是根据本发明的第二种实施方式的小型泵的示意剖面图。
图5是根据本发明的第三种实施方式的小型泵的示意剖面图。
图6是构成根据本发明的第三种实施方式的小型泵的气泡捕集部的过滤器的特性说明图。
图7是根据本发明的第四种实施方式的小型泵的示意剖面图。
图8是根据本发明的第五种实施方式的小型泵的示意剖面图。
图9是图8的小型泵的简略结构图。
图10是采用根据本发明的第五种实施方式的小型泵的冷却系统的简略结构图。
图11A是表示根据本发明的实施方式5的便携式仪器的简略结构的透视图。
图11B是图11A的XIB-XIB线的气泡捕集部的向视剖面图。
图12是根据本发明的第六种实施方式的冷却系统的简略结构图。
图13是示意地表示图12所示的冷却系统的外部热交换单元中气泡捕集部的配置的将一部分切除的透视图。
图14是表示根据本发明的实施方式6的便携式仪器的简略结构的透视图。
图15是表示用于根据本发明的实施方式6的便携式仪器的旋转泵的简略结构的剖视图。
图16是表示根据本发明的实施方式6的另外的便携式仪器的简略结构的透视图。
图17是根据本发明的第七种实施方式的冷却系统的简略结构图。
图18是现有技术的小型泵的示意剖面图。
图19A是表示现有技术的小型泵的吸入动作的示意剖面图，图19B是表示现有技术的小型泵的排出动作的示意剖面图。
具体实施例方式
下面用实施方式进一步具体地说明本发明。
(第一种实施方式)下面参照

本发明的第一种实施方式。
图1是根据本发明的第一种实施方式的小型泵100的示意剖视图。小型泵100基本上由小型泵部101与气泡捕集部40构成。小型泵部101具有以下部分流体流入的吸入流路70a；液体流出的排出流路70b；设置在吸入流路70a与排出流路70b之间的加压室50；借助进行往复运动使加压室50的容积变化的压电振动板(可动构件)30；设置在向加压室50内的流入通路上、防止从吸入流路70a流入到加压室50内的液体向吸入流路70a倒流用的吸入阀33a；设置在来自加压室50的流出通路上、防止从加压室50向排出流路70b流出的液体向加压室50内倒流用的排出阀33b。此外，气泡捕集部40由设置在吸入流路70a上的过滤器41构成。所述小型泵部101与气泡捕集部40由壳体34成一整体地构成。在图1中，箭头101表示液体的流动方向。
更详细地说，作为隔膜(可动构件)的压电振动板30由作为压电基板31的陶瓷基板以及贴合在其一个侧面上的作为振动板32的不锈钢基板构成。吸入阀33a及排出阀33b都是树脂制的止回阀。此外，作为过滤器41，使用片状的亲水性过滤器。
下面利用图2A及图2B说明该压电振动板30的工作原理。
图2A及图2B是压电振动板30的放大图。构成该压电振动板30的压电基板(压电元件)31具有当向板厚方向外加脉冲电压时沿基板的长度方向伸缩的特性(图中的箭头)。因此，通过与振动板32贴合，可以获得图2A或2B所示的弯曲位移。例如，在外加正脉冲电压时压电基板31伸长，外加负脉冲电压时压电基板31收缩，分别如图2A，2B所示的那样沿上下方向弯曲位移。由于这种压电振动板30的弯曲位移加压室50内的容积发生变化，对加压室50内的液体进行加压及减压。借助这种加压、减压动作及阀33a，33b的作用，作为泵可以将液体向一个方向输送。下面详细说明泵的动作。
通过借助压电振动板30的弯曲位移加压室50内被减压，设在吸入流路70a侧的吸入阀33a打开，设在排出流路70b侧的排出阀33b关闭，液体从吸入流路70a流入到加压室50内。其次，通过压电振动板30向反方向的弯曲位移，将加压室50的内部加压，设在吸入流路70a侧的吸入阀33a关闭，设在排出流路70b侧的排出阀33b打开，液体从加压室50流出到排出流路70b内。通过反复连续地进行上述动作，实现作为泵的动作。
此外，作为气泡捕集部40，通过把过滤器41设置在吸入流路70a上，在含有气泡的液体中，只有液体通过过滤器41的微细孔，气泡被过滤器41捕集。从而，可以防止气泡从吸入流路70a侵入加压室50。作为过滤器，例如可以采用ミリポア公司制的薄膜过滤器(例如商品名“マィテツクスLC”(PTFE(聚四氟乙烯)制，孔径10μm)以及商品名“デユラポアSVLP” (PVDF(聚偏氟乙烯)制，孔径5μm)等亲水性过滤器。此外，作为过滤器，并不局限于以上所述的情况，例如可以利用比上面所述的孔径大的过滤器(例如，30μm，50μm等)。
下面，利用图3说明采用本泵的冷却系统。
构成冷却系统的零部件主要有小型泵100，内部热交换单元110和外部热交换单元120，以及连接这些部件的配管60。
下面简单地说明冷却系统的动作。配管60内的液体循环由小型泵100来进行。在内部热交换单元110中，例如从个人计算机的CPU(中央处理器)等发热部件吸收热量，液体温度上升，在外部热交换单元120中，由液体吸收的热量放出到大气中，液体温度下降。通过反复这一动作，可以起到作为抑制CPU等发热部件的温度上升的冷却系统的作用。
根据上面所述的本实施方式，由于通过压电振动板30的振动给于振动能(压力)，通过利用该能量推压打开吸入阀33a及排出阀33b进行泵的动作，加压室50内的液体发生脉动，作为其结果，小型泵部101在其排出流量中具有共振特性。通过利用这一共振特性可以增大流量，能够实现小型高流量的泵。此外，由于在吸入流路上设置气泡捕集部40，气泡不会进入小型泵部101内。从而，不会出现因气泡进入小型泵101内引起的泵的频率特性大的变化，因此可以防止出现流量变化大的现象以及气泡进入量大时使泵的动作停止的现象。
此外，在作为冷却系统使用时，通过具有气泡捕集部40，可以自由地进行配管的选择。这是因为利用气泡捕集部40将从配管材料中进入的气泡捕获，可以阻止气泡进入小型泵部101内的缘故。
进而，可以很容易地导入对于简化系统的组装而言十分重要的配管连接系统，可以提高生产率。
并且，可以消除对于用于冷却系统时所必需的液体的脱气处理工艺，可进一步提高生产率。
此外，在本实施方式中，作为冷却系统的结构要素，仅采用泵100，内部热交换单元110，外部热交换单元120以及连接它们的配管60，但也可以进一步设置例如用于能够弯折的铰链部以及流量计等，可以获得同样的效果。
并且，在本实施方式中，作为气泡捕集部40使用亲水性过滤器，但并不局限于此，例如，也可以使用金属筛网等(例如目数为165×800，过滤精度约为30～32μm的斜纹席面编织不锈钢筛网)，作为其结构，只要气泡不进入小型泵部101内即可，不管孔径及材料如何，都可以获得同样的效果。
进而，作为阀33a，33b，采用树脂制止回阀，但并不局限于此，只要具有阀机构即可，例如，用不锈钢制造的阀也可以获得同样的效果。
此外，作为隔膜的驱动源采用使用压电基板的压电振动板，但并不局限于此，只要可以使加压室50的容积变化即可，例如也可以用活塞代替隔膜，可以获得同样的效果。
此外，作为小型泵部101的液体送出机构给出了使用作为容积型泵的往复泵的例子，但并不局限于此，也可以采用旋转泵，离心泵，或者轴流泵等涡轮式泵，通过设置气泡捕集部40，可以获得同样的效果。
(第二种实施方式)下面参照

本发明的第二种实施方式。
图4是根据本发明的第二种实施方式的小型泵100的示意剖面图。在这里，对于与图1具有相同功能的构件，赋予相同的标号。本实施方式与实施方式1的不同点在于，利用过滤器41及其上游侧的气泡积存部42构成气泡捕集部40。
根据上面所示的本实施方式，可以获得与实施方式1相同的效果。即，通过把气泡捕集部40设置在小型泵部101的吸入流路70a侧，气泡不会进入加压室50内，可以消除小型泵部101的特性变化及停止动作的现象。
进而，通过设置作为气泡捕集部40的一部分的气泡积存部42，由过滤器41捕集的气泡上浮，被收集到气泡积存部内，可以防止气泡停止过滤器41的表面上。从而，可以降低由于产生大量气泡造成的、因气泡附着在过滤器41的表面上使有效过滤面积降低引起的过滤器41的特性恶化以及由此造成的泵的特性的恶化。
此外，在本实施方式中，将气泡积存部42配置在过滤器41的上侧的位置处，这是因为假定图的纸面的下方是重力方向，如果改变泵的设置方向使气泡积存部的配置方向变化也可以获得相同的特性。
此外，在图4中，是把小型泵100的设置方向假定为单一的方向的情况，但在设置方向为两个以上的方向时，通过与设置方向一致对气泡积存部的形状进行巧妙的加工或配置多个气泡积存处，可以获得同样的效果。
进而，在本实施方式中，与实施方式1一样，作为过滤器41使用亲水性过滤器，但并不局限于此，例如也可以使用金属筛网，或者也可以不设置过滤器41，作为结构，只要气泡不进入小型泵部101内就可以获得同样的效果。
进而，作为阀33a，33b，使用树脂制的止回阀，但并不局限于此，只要具有阀机构即可，例如使用不锈钢构成阀也可以获得相同的效果。
此外，作为隔膜的驱动源采用利用压电基板的压电振动板，但并不局限于此，只要可以使加压室50的容积发生变化即可，例如代替隔膜也可以使用活塞等，可以获得同样的效果。
此外，作为小型泵部101的液体送出机构举出了使用作为容积型泵的往复泵的例子，但并不局限于此，也可以使用旋转泵，离心泵，或者轴流泵等涡轮型泵，通过设置气泡捕集部40，可以获得同样的效果。
(第三种实施方式)下面参照

本发明的第三种实施方式。
图5是根据本发明的第三种实施方式的小型泵100的示意剖面图。这里，对与图1具有相同功能的构件赋予相同的标号。本实施方式与实施方式1的不同之处在于，由第一过滤器41a，第二过滤器41b及气泡积存部42构成气泡捕集部40。流入到加压室50内的液体依次通过第一过滤器41a，气泡积存部42，第二过滤器41b。
下面，利用图6详细说明第一过滤器41a及第二过滤器41b的特性。
在图6中，纵轴表示过滤器表面及背面的液体压力差，横轴表示过滤器的孔径(开口直径)。图6中的粗实线20是在使液体充满具有规定孔径的过滤器的两面、且只有一侧混入气泡的状态下，令气泡混入侧的压力比另一侧的压力逐渐上升时，气泡开始通过过滤器的孔时过滤器的表面及背面之间的压力差。如图所示，当加大过滤器的孔径时，即使在小的压力下气泡也能通过过滤器的孔。从而，在图6中比粗实线20更靠近原点侧的区域A内的孔径及压力差的条件下，气泡不能通过过滤器，在夹持粗实线20与其相反侧的区域B内的孔径及压力差的条件下，气泡可以通过过滤器。
此外，在图6中，压力差“p”表示加压室50在减压状态时各过滤器41a，41b内外的压力差。实际上，加压室50在减压状态时，各个过滤器的内外压力差不同，但为了将图简化，在图6中两个过滤器41a，41b的压力差用同一个压力差P表示。
第一过滤器41a是设置在气泡积存部42上游侧的过滤器，其孔径设定成在6中的“第一过滤器”所示的位置处。其结果是，第一过滤器41a当借助小型泵的驱动在第一过滤器41a的两面上作用有压力P时使气泡通过。另一方面，在小型泵停止的状态，即，压力差基本上为零的状态下不能使气泡通过。即，不能使气泡积存部42内的气泡倒流。
另一方面，第二过滤器41b是设置在气泡积存部42下游侧的过滤器，其孔径设定成在图6的“第二过滤器”所示的位置处。从而，即使由于小型泵的驱动在第二过滤器41b的两面上作用有压力差P，第二过滤器41b也不使气泡通过。
这样，第一过滤器41a和第二过滤器41b具有不同的特性。进而，两个过滤器41a，41b最好是作为一个单体的压力损失较小。
本实施方式中，为了使其具备这样的特性，作为第一过滤器41a使用不锈钢筛网，作为第二过滤器41b使用亲水性薄膜。
根据上面所述的本实施方式，可以获得和实施方式1相同的效果。
进而，通过利用第一过滤器41a，第二过滤器41b及气泡积存部42构成气泡捕集部40，通过第一过滤器41a一度流入到气泡积存部42内的气泡不能通过第二过滤器41b进入加压室50内，不言而喻，在小型泵停止状态也不能通过第一过滤器41a及第二过滤器41b。从而，一旦被捕集到气泡积存部42内的气泡在小型泵100不运转的状态下，即使进行振动等也不会漏出，在以后的运转再开始时可以保证稳定的动作。
进而，在将用于本实施方式的小型泵100作为循环型系统的一部分使用时，由于在系统内发生的气泡全部被集中在气泡捕集部400的气泡积存部42内，所以可以很容易地进行对内部的液体量的掌握以及再填充液体等的维修。
此外，在本实施方式中，作为过滤器41a，41b采用不锈钢筛网及亲水性过滤器，但并不局限于此，只要得到图6所示的特性，就可以获得相同的效果。
此外，作为阀33a，33b，采用树脂制的止回阀，但并不局限于此，只要具有阀机构即可，例如，即使用不锈钢制成阀也可以获得同样的效果。
进而，作为隔膜的驱动源采用利用压电基板的压电振动板，但并不局限于此，只要可以使加压室50的容积发生变化即可，例如代替隔膜使用活塞等也能获得同样的效果。
此外，作为小型泵部101的液体送出机构，举出了使用容积型泵的往复泵的例子，但并不限于此，也可以使用旋转泵，离心泵，或者轴流泵等涡轮型泵，通过设置气泡捕集部40可以获得同样的结果。
(第四种实施方式)下面参照

本发明的第四种实施方式。
图7是根据本发明的第四种实施方式的小型泵100的示意剖面图。这里，对与图1具有相同功能的构件赋予相同的标号。本实施方式与实施方式1的不同之处在于，与实施方式2一样，气泡捕集部40由过滤器41及其上游侧的气泡积存部42构成，以及将这种气泡捕集部40与小型泵部101分离，中间经由配管60将两者连通(连接)。此外，在本实施方式中，作为吸入阀33a及排出阀33b不是止回阀而是用不锈钢构成的阀机构。
根据上面所示的本实施方式，通过与实施方式2一样地构成气泡捕集部40，可以获得与实施方式2相同的效果。
进而，不是将气泡捕集部40与小型泵部101用一个共同的壳体34一体化，通过将两者分离，经由配管60使之连通，可以对气泡捕集部40进行自由配置，在构成采用小型泵的系统时，可以提高设计自由度以及功能性。配管60的长度可以自由设定，也可以使之弯曲，或者在其中途设置流量计以及可以可自由弯折的铰链部。
此外，在本实施方式中，作为隔膜的驱动源采用利用压电基板的压电振动板，但并不局限于此，只要可以使加压室50的容积变化即可，例如，可以代替隔膜使用活塞也可以获得相同的效果。
此外，作为小型泵部101的液体送出机构举出了使用作为容积型泵的往复泵的例子，但并不限于此，也可以使用旋转泵，离心泵，或者轴流泵等涡轮型泵等，通过设置气泡捕集部40可以获得同样的效果。
此外，列举了气泡捕集部40具有和实施方式2同样结构的例子，但也可以采用具有与实施方式3同样结构的气泡捕集部。此外，若气泡被气泡捕集部40捕集，阻止其通过配管60侵入到小型泵100内的话，不一定必须设置过滤器41。或者，气泡积存部40如实施方式1所示，也可以不必配备气泡积存部。
(第五种实施方式)下面参照

本发明的第五种实施方式。
图8是根据本发明的第五种实施方式的小型泵100的示意剖面图。这里，对与图1具有同样功能的构件赋予相同的标号。此外，本小型泵100的结构图示于图9。本实施方式与实施方式1的不同点如下面所述。与实施方式3同样地用第一过滤器41a和第二过滤器41b及气泡积存部42构成气泡捕集部40。此外，与实施方式4一样，气泡捕集部40经由配管60与小型泵部101连通。进而，吸入阀33a及排出阀33b不是止回阀而是与实施方式4一样，采用不锈钢构成的阀机构。
本实施方式的气泡捕集部40的气泡积存部42形成大致为长方形的空间，第二过滤器41b构成大致为长方形状空间的一个面。并且，第二过滤器41b和与之对向的内壁面43的间隔X，当所使用的液体的表面张力为σ，密度为ρ，重力加速度为g时，满足X≤(2σ/ρg)1/2的关系。
下面列举本实施方式的气泡捕集部40的具体实施例。本小型泵100作为排出的液体为水时，水的表面张力σ为73mN/m，密度ρ为998kg/m2，重力加速度g为9.8m/S2，所以计算出的(2σ/ρg)1/2为3.9mm，气泡捕集部40的第二过滤器41b和与之对向的面43之间的间隔X在3.9mm以下，从而，在本实施方式的上述实施例中，将气泡积存部42的上述间隔(厚度)X定为3mm。
下面，采用图10说明利用该泵的冷却系统。这里，与表示实施方式1的冷却系统的图3具有相同功能的构件赋予相同的标号。
本冷却系统与实施方式1中所说明的冷却系统(参照图3)的不同之处在于，小型泵部101与气泡捕集部40经由配管60连通。
根据上面所述的本实施方式，通过与实施方式3一样用第一过滤器41a、第二过滤器41b和气泡积存部42构成气泡捕集部40，可以获得和实施方式3同样的效果。
进而，通过使气泡捕集部40的气泡积存部42的上述间隔X在(2σ/ρg)1/2以下，进入气泡积存部42内的气泡在与第二过滤器41b的表面及与之对向的气泡捕集部40内壁面43同时接触的状态下移动，所以不管使小型泵100(特别是气泡捕集部40)的姿势发生什么样的变化，都可以获得同等的特性。如果间隔X大于(2σ/ρg)1/2时，由于气泡捕集部40的设置方向，气泡会仅与第二过滤器41b的表面及内壁面43中之一接触。例如，当以第二过滤器41b构成气泡积存部42的上表面的方式配置气泡捕集部40时，气泡积存部42内的气泡集中在第二过滤器41b的表面上，增加流动液体的压力损失。
在上面的说明中，举出了气泡积存部42形成大致长方体的空间的例子，但本发明并不限于此。只要设在气泡捕集部40的流出侧的第二过滤器41b的表面和与之对向的壁面43之间的间隔X在(2σ/ρg)1/2以下，气泡积存部42的空间形状可以任意选择。例如，从第二过滤器41b表面的法线方向观察所看到的气泡积存部42的投影形状可以是圆形，椭圆形，长圆形，各种多边形。此外，优选地，第二过滤器41b的表面和与之对向的内壁面43是平行的，但只要两个面之间的间隔X在(2σ/ρg)1/2以下，两个面也可以不是平行的。此外，第二过滤器41b的表面和与之对向的内壁面43中之一或两者也可以不是平面，而是包含有曲面。而且，只要在第二过滤器41b和与其对向的内壁面43中的大部分上间隔X满足上述的关系即可，例如，可以在内壁面43的一部分上形成距第二过滤器41b表面的距离超过(2σ/ρg)1/2的凹陷。
此外，也可以把第一过滤器41a配置在第二过滤器41b的对向面上。
进而，在本实施方式中，列举了气泡捕集部40是由第一过滤器41a和第二过滤器41b及气泡积存部42构成时的情况，但也可以如实施方式2(图4)及实施方式4(图7)所示，气泡捕集部40由过滤器41和其上游侧的气泡积存部42构成的情况也适用于上述设计思想，可获得同样的效果。在这种情况下，与过滤器41对向地配置对向面，可以使过滤器41与该对向面之间的间隔X在(2σ/ρg)1/2以下的方式设计气泡捕集部40。
进而，根据本实施方式，通过经由配管60连通气泡捕集部40与小型泵部101，可以自由配置气泡捕集部40，在构成采用小型泵的系统时可以提高设计自由度及功能性。
此外，由于作为冷却系统，用配管60将小型泵部101与气泡捕集部40连通，所以提高作为系统的自由度。
图11A表示把图10所示的本实施方式的冷却系统应用于作为便携式仪器的一个例子的折叠式笔记本电脑时的结构例。在图11A中，200是电脑的壳体，它由组装有显示屏(例如液晶显示屏，图中未示出)的第一壳体200a及组装有键盘及电路基板等(图中均未示出)的第二壳体200b构成。第一壳体200a和第二壳体200b以铰链210为支点可以进行开闭。130是中央处理器(CPU)等发热部，内部热交换单元110与其相接触地设置。小型泵部101，内部热交换单元110，发热部130，气泡捕集部40设置在第二壳体200b内，外部热交换单元120设置在第一壳体200a内。
图11B表示出在图11A的XIB-XIB线处的气泡捕集部40的向视剖面图。在图11B中，对与图8的气泡捕集部40具有同样功能的构件赋予相同的标号。在图11B中加以省略，但在图11A中所示的小型泵部101，内部热交换单元110，发热部130设置在气泡捕集部40的上侧。
在本实施方式中，通过使气泡捕集部40露出在第二壳体200b的下面，可以用作外部热交换器120使用。这时，以和通过第二过滤器41b的液体接触的流路壁44与外界接触，气泡捕集部42位于发热部130侧的方式构成气泡捕集部40。由于在通过第二过滤器41b的液体内几乎不存在气泡，所以可以经由流路壁44进行稳定的散热。此外，被捕集到气泡积存部42内的气泡起着隔热材料的作用，可以防止气泡捕集部40内的液体的热量使包含设置在其上部的发热部130在内的第二壳体200b内的零部件的温度上升。
在图11A，图11B中，为了使气泡捕集部40下游侧的流路壁44构成第二壳体200b的底面的一部分，将气泡捕集部40配置在第二壳体200b的下面，但气泡捕集部40的配置位置并不限于此。例如，也可以在第二壳体200b内，配置在电路基板，小型泵部101，内部热交换单元110、发热部130等的上侧，键盘的下侧，中间经由键盘的键之间的空间进行散热。或者，也可以使其构成第一壳体200a的外表面(显示屏的相反侧的面)的一部分的方式进行配置。此外，也可以把气泡捕集部40分割成多个，设置在第二壳体200b的下表面，第二壳体200b的内部，第一壳体200a的外表面中至少其中的两个部位处。在任何一种情况下，优选地，以流路壁44为散热面的方式进行配置。
此外，在本实施方式中，以气泡捕集部40下游侧的流路壁44露出在壳体的表面的方式构成，但也可以使流路壁44与壳体的表面面板的内表面接触，中间经由该表面面板进行散热。
此外，在图10的冷却系统，以及图11A，图11B所示的便携式仪器中，作为气泡捕集部40，采用如图8所示的具有两个过滤器的实施方式5的气泡捕集部40，但也可以采用图7所示的实施方式4所示的只有一个过滤器的气泡捕集部40。进而，只要能把气泡捕集到气泡积存部内，采用不备有过滤器的气泡捕集部也可以。
此外，在本实施方式中，作为隔膜的驱动源采用利用压电基板的压电振动板，但并不局限于此，如果可以使加压室50的容积变化，例如，代替隔膜使用活塞，也可以获得同样的效果。
此外，作为小型泵部101的液体送出机构，举出了使用容积型的往复泵的例子，但并不局限于此，也可以使用旋转泵，离心泵或者轴流泵等涡轮型泵，通过设置气泡捕集部40可以获得同样的效果。
(第六种实施方式)下面，参照

本发明的第六种实施方式。
图12是根据本发明的第六种实施方式的冷却系统的简略结构图。这里，对与图10所示实施方式5的冷却系统具有相同功能的构件，赋予相同的标号。
本实施方式与实施方式5的不同之处如下所述。将气泡捕集部40作为外部热交换单元120的一部分设置。此外，作为小型泵部101代替隔膜式容积型泵使用作为涡轮泵的一种的旋转泵(也可以称之为离心泵)。
在图13中表示出气泡捕集部40配置到外部热交换单元120上的一个例子。在图13中，气泡捕集部40的散热面(图13的上表面)为实施方式5的气泡捕集部40的第二过滤器41b下游侧的流路壁44。
图14是表示把本实施方式的冷却系统应用到作为便携式仪器的一个例子的折叠式笔记本电脑上时的结构例。在图14中，对与图11A具有相同功能的构件赋予相同的标号。图14的便携式仪器与图11A所示的便携式仪器的不同之处在于把气泡捕集部40设置在设于第一壳体200a内的外部热交换单元120内。
图15表示构成本实施方式的小型泵部101的旋转泵的简略结构。在图15中，610为第一壳体，620为第二壳体，630为第三壳体，640为叶轮，650为轴承，660为转子，670为定子。叶轮640由轴承650可自由旋转地保持在由第一壳体610与第二壳体620形成的空间680内。吸入流路70a沿叶轮640的旋转中心轴与空间680连接设置，排出流路70b沿叶轮640的半径方向与空间680连接设置。在叶轮640的外周上，设置由永磁铁构成的转子660。与转子660对向地，将由线圈构成的定子670保持在由第二壳体620与第三壳体630形成的空间内。图15的小型泵部101是利用离心力生成流体流的一般的旋转式离心泵。通过使定子670的线圈上流过电流，在转子660上产生电磁力，产生对转子660的旋转驱动力。借此，安装到转子660上的叶轮640旋转。从吸入流路70a流入空间680内的流体借助叶轮640的旋转而旋转，借助由此所产生的离心力剧烈地从排出流路70b中排出。这样，该小型泵使流体向箭头10所示的方向流动。
根据上面所述的本实施方式，可以获得和实施方式5同样的效果。
此外，通过把气泡捕集部40作为外部热交换单元120的一部分设置，可以缩小系统整体占有的表观面积。
此外，在把气泡捕集部40设置在外部热交换单元120内的情况下，优选地以使气泡捕集部40下游侧的流路壁(与图8的第二过滤器41b对向的流路壁44)成为外部热交换单元120的散热面(图13的上表面)的方式设置气泡捕集部40。由于在通过气泡捕集部40后的液体内几乎没有气泡，所以，可以最大限度地扩大液体与流路壁44的接触面积。从而，由于提高经由流路壁44的热交换特性，所以可以有效地将气泡捕集部40作为外部热交换单元120的一部分使用。
此外，在本实施方式中，以构成外部热交换单元120的一部分的方式设置气泡捕集部40，但也可以用气泡捕集部形成整个外部热交换单元120，可以获得和上面所述的同样的效果，其结构例示于图16。
图16和图14一样，是应用到折叠式笔记本个人电脑中的应用例。在图16中，对具有与图14相同功能的构件赋予相同的标号。图16的便携式仪器与图14的便携式仪器的不同之处如下。用气泡捕集部40作为外部热交换单元120，除气泡捕集部40以外，不再设置具有外部热交换单元功能的构件。此外，对应于多个发热部(在本例中，有第一发热部(例如CPU)130a和第二发热部(例如视频芯片)130b两个)，设置多个内部热交换单元(在本例中，第一内部热交换单元110a和第二内部热交换单元110b)。
为了使气泡捕集部40下游侧的流路壁44起到散热面的作用，使流路壁44露出到第一壳体200a的外表面(与显示屏相反侧的面)上。借此，由于可以扩大气泡捕集部40的气泡积存部42的内部容积及过滤器的面积，即使大量气泡被捕获也可防止性能恶化。此外，由于与散热面接触的液体中几乎不含气泡，所以和把气捕集部40与外部热交换单元单独分开设置在其上游侧的情况一样，可以获得同样良好的热交换特性。而且，由于作为独立构件设置外部热交换单元，从而可以构成小型的便携式仪器。
气泡捕集部40的配置位置并不限于图16所示的第一壳体200a内，也可以在第二壳体200b的下面及其内部。此外，也可以将气泡捕集部40分割成多个，配置在多个部位。此外，构成散热面的流路壁44也可以如图16所示构成壳体的外表面的一部分，但不限于此，也可以和壳体表面板的内表面接触。
此外，在图16的便携式仪器中根据发热部的数目设置必要数目的内部热交换单元。借此，可以高效率地吸收多个发热部发出的热量，传送到外部热交换单元120进行散热。此外，由于即使具有多个发热部也可以根据其设置部位设置内部热交换单元，所以提高设计多个发热部的配置时的自由度。例如，在现有技术中，必须把多个发热零部件集中到一个内部热交换单元上进行配置或者将耐热性低的零部件远离发热零部件配置，但根据本实施方式，可以从这种现有技术中的有关零部件配置的制约中解除出来，所以使仪器的设计更加容易。
此外，在本实施方式中，作为小型泵部101，采用旋转泵，但并不限于此，只要是把气泡捕集部与小型泵部101连通构成系统，即使是不同驱动方法的泵也可以获得同样的效果。
此外，作为气泡捕集部40，举出了采用和实施方式5同样结构的例子，但也可以采用除此之外的实施方式所示的结构。
(第七种实施方式)下面参照

本发明的第七种实施方式。
图17是根据本发明的第七种实施方式的冷却系统的简略结构图。这里对具有与图10所示与实施方式5相同功能的构件赋予相同的标号。
本实施方式与实施方式5的不同之处在于，将气泡捕集部40作为内部热交换单元110的一部分设置。气泡捕集部40向内部热交换单元110上的配置没有特定的限制，例如，可以和表示向外部热交换单元120上配置的例子图13同样的方式配置。
根据上面所述的实施方式，可以获得和实施方式5相同的效果。
此外，通过将气泡捕集部40作为内部热交换单元110的一部分设置，可以缩小整个系统所占有的表观面积。
此外，在把气泡捕集部40设置在内部热交换单元110内的情况下，优选地以使气泡捕集部40下游侧的流路壁(图8中与第二过滤器41b对向的流路壁44)构成内部热交换单元110的吸热面(配置发热零部件侧的面)的方式设置气泡捕集部40。借此，可以提高热交换特性。
此外，在本实施方式中，以构成内部热交换单元110的一部分的方式设置气泡捕集部40，但也可以用气泡捕集部构成整个内部热交换单元110，可以获得和上面同样的效果。在这种情况下，优选地是全部内部热交换单元110的吸热面是气泡捕集部40下流侧的流路壁44。借此，由于可以扩大气泡捕集部40的气泡积存部42的内部容积和过滤器的面积，所以即使大量地捕集气泡，也可以防止其性能恶化。此外，由于在接触吸热面的液体中几乎不含有气泡，所以可以获得和把气泡捕集部40与内部热交换单元分开并设置在其上游侧时同样良好的热交换特性。而且，由于没有必要将内部热交换单元作为独立的构件设置，因此，可以构成小型的便携式仪器。
此外，在本实施方式中，把气泡捕集部40设在内部热交换单元110内，但是，通过不仅在内部热交换单元110内，同时也把气泡捕集部40配置在外部热交换单元120内，不改变系统的总的容积就可以增大气泡捕集部40的容积。从而，扩大气泡积存部42的内部容积及过滤器的面积，可以不使性能恶化而捕获更多的气泡。
此外，作为小型泵部101的液体送出机构，举出了使用作为容积型泵的往复泵的例子，但并不局限于此，也可以使用旋转泵，离心泵或者轴流泵等涡轮型泵，可以获得同样的效果。
此外，作为气泡捕集部40，举出了采用与实施方式5相同的结构的例子，但也可以采用除此之外的实施方式所示的结构。
在上述说明中，以笔记本式个人电脑为例，但不局限于此，也可以是PDA(personal digital assistance个人数字辅助仪器)，便携式电话等容易手持的电子仪器。
权利要求
1.一种小型泵，其特征为，它配备有具有液体流入的吸入流路以及液体流出的排出流路的小型泵部，阻止气泡进入前述小型泵部内的气泡捕集部。
2.如权利要求1所述的小型泵，其特征为，前述小型泵部还具有使液体从前述吸入流路流入并使之从前述排出流路排出的液体送出机构。
3.如权利要求1所述的小型泵，其特征为，前述小型泵部还具有设置在前述吸入流路与前述排出流路之间的加压室；通过进行往复运动使前述加压室的容积发生变化的可动构件；防止从前述吸入流路流入前述加压室的液体向前述吸入流路倒流的吸入阀；以及防止从前述加压室流出到前述排出流路的液体向前述加压室倒流的排出阀。
4.如权利要求3所述的小型泵，其特征为，利用具有振动板的压电致动器进行前述可动构件的往复运动。
5.如权利要求1所述的小型泵，其特征为，前述气泡捕集部具有过滤器。
6.如权利要求1所述的小型泵，其特征为，前述气泡捕集部具有至少一个以上的过滤器和气泡积存部。
7.如权利要求6所述的小型泵，其特征为，前述过滤器分别设置在前述气泡积存部的吸入口与排出口处。
8.如权利要求7所述的小型泵，其特征为，分别设于前述气泡积存部的吸入口和排出口的前述过滤器的特性相互不同。
9.如权利要求1所述的小型泵，其特征为，前述小型泵和前述气泡捕集部成一整体地构成。
10.如如权利要求1所述的小型泵，其特征为，前述小型泵与前述气泡捕集部经由配管连通。
11.如权利要求1所述的小型泵，其特征为，前述气泡捕集部设在前述吸入流路侧。
12.如权利要求6所述的小型泵，其特征为，前述过滤器的至少一个构成前述气泡积存部的内表面，构成前述内表面的过滤器和与之对向的前述气泡积存部的内表面之间的间隔X，当所使用的液体的表面张力为σ，密度为ρ，重力加速度为g时，满足以下关系X≤(2σ/ρg)1/2
13.一种冷却系统，其特征为，它具有权利要求1所述的小型泵，内部热交换单元，外部热交换单元，以及连接它们的配管。
14.如权利要求13所述的冷却系统，其特征为，前述气泡捕集部是作为前述内部热交换单元及前述外部热交换单元中之一或两者的至少其中一部分配置的。
15.如权利要求13所述的冷却系统，其特征为，前述气泡捕集部是前述内部热交换单元及前述外部热交换单元中的至少其中之一。
16.如权利要求13所述的冷却系统，其特征为，前述气泡捕集部下游侧的流路壁构成前述内部热交换单元的吸热面或前述外部热交换单元的散热面。
17.一种便携式仪器，其特征为，它配备有前述权利要求13所述的冷却系统。
18.如权利要求17所述的便携式仪器，其特征为，还具有发热部，前述内部热交换单元与前述发热部接触。
19.如权利要求17所述的便携式仪器，其特征为，还具有两个以上的发热部，前述内部热交换单元的数目在两个以上，前述内部热交换单元分别与至少两个以上的前述发热部接触。
20.如权利要求17所述的便携式仪器，其特征为，还具有发热部，位于前述气泡捕集部下游侧的流路壁与前述发热部接触。
21.如权利要求17所述的便携式仪器，其特征为，前述气泡捕集部下游侧的流路壁与壳体的表面面板接触，或构成壳体的表面面板的一部分。
全文摘要
小型泵(100)备有由液体流入的吸入流路(70a)及液体流出的排出流路(70b)构成的小型泵部101，以及阻止气泡进入小型泵部(101)内的气泡捕集部(40)。由于气泡捕集部(40)阻止气泡进入小型泵部(101)，从而可以抑制因气泡混入造成的泵特性的恶化，获得兼具大的排出流量及稳定的排出流量特性的小型泵。
文档编号F04B53/06GK1397734SQ0212630
公开日2003年2月19日 申请日期2002年7月18日 优先权日2001年7月18日
发明者小松敦, 冈野祐幸, 今田胜巳, 二宫彻, 足立祐介 申请人:松下电器产业株式会社