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JP2012160629A - Heat exchanger and electronic device - Google Patents

Heat exchanger and electronic device Download PDF

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JP2012160629A
JP2012160629A JP2011020419A JP2011020419A JP2012160629A JP 2012160629 A JP2012160629 A JP 2012160629A JP 2011020419 A JP2011020419 A JP 2011020419A JP 2011020419 A JP2011020419 A JP 2011020419A JP 2012160629 A JP2012160629 A JP 2012160629A
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JP
Japan
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flow path
pressure
pump
liquid
heat exchange
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Withdrawn
Application number
JP2011020419A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazumi Uchida
和見 内田
Naohiro Matsuzaki
尚洋 松崎
Atsushi Oshima
敦 大島
Atsuya Hirabayashi
篤哉 平林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

【課題】密閉系循環流路において効率よく液体を循環させること。
【解決手段】内部に液体が封入される流路であって、弾性を有する流路と、前記流路の入口と出口と連通するポンプであって、所定の吐出圧力で前記液体を吐出し前記流路内を循環させるポンプと、を備え、前記流路と前記ポンプとで密閉系循環流路を構成し、前記ポンプの非駆動時における前記流路内の圧力が前記ポンプの吐出圧力の1/2以上である、熱交換装置。
【選択図】図3
An object of the present invention is to efficiently circulate a liquid in a closed circulation path.
A flow path in which a liquid is enclosed, wherein the flow path has elasticity, and a pump communicates with an inlet and an outlet of the flow path, and discharges the liquid at a predetermined discharge pressure. A pump for circulating in the flow path, and the flow path and the pump constitute a closed system circulation flow path, and the pressure in the flow path when the pump is not driven is one of the discharge pressures of the pump / 2 or more heat exchange device.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、熱交換装置、及び、電子機器に関する。   The present invention relates to a heat exchange device and an electronic apparatus.

発熱する機器を冷却する冷却機構が用いられている。このような冷却機構の中には、流路の中の冷却水をポンプによって循環させるものがある。そして、循環させた冷却水により発熱する機器を冷却する。   A cooling mechanism for cooling a device that generates heat is used. Among such cooling mechanisms, there is one that circulates cooling water in the flow path by a pump. And the apparatus which heat | fever-generates with the circulated cooling water is cooled.

特許文献1には、プロジェクタ装置において、冷却用液体が循環ポンプにより常時循環冷却することが開示されている。   Patent Document 1 discloses that in a projector device, a cooling liquid is constantly circulated and cooled by a circulation pump.

特開平8−242463号公報JP-A-8-242463

密閉系循環流路においてポンプを駆動した場合、ポンプの吐出側と供給側とでポンプ駆動による圧力差が生ずる。そうすると、冷却水の流路に変形が生じ、ポンプ前後の流路中の流体体積に偏りが生ずる。そして、そのまま駆動を続けると供給側圧力が負圧となり、ポンプの出力特性が低下するという問題がある。よって、密閉系循環流路においてポンプの出力特性を低下させず、効率よく液体を循環させることが望ましい。   When the pump is driven in the closed circulation path, a pressure difference due to the pump driving occurs between the discharge side and the supply side of the pump. If it does so, a deformation | transformation will arise in the flow path of a cooling water, and a bias will arise in the fluid volume in the flow path before and behind a pump. When the driving is continued as it is, there is a problem that the supply side pressure becomes a negative pressure, and the output characteristics of the pump deteriorate. Therefore, it is desirable to circulate the liquid efficiently without reducing the output characteristics of the pump in the closed circulation path.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、密閉系循環流路において効率よく液体を循環させることを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at circulating a liquid efficiently in a closed system circulation flow path.

上記目的を達成するための主たる発明は、
内部に液体が封入され、弾性を有する流路と、
前記流路の入口と出口と連通し、所定の吐出圧力で前記液体を吐出することによって、前記流路の内部に前記液体を循環させるポンプと、
を備え、
前記ポンプの非駆動時における前記流路の内部の圧力が前記所定の吐出圧力の1/2以上である、熱交換装置である。
The main invention for achieving the above object is:
A liquid is sealed inside and has a flow path having elasticity;
A pump that communicates with an inlet and an outlet of the flow path and circulates the liquid in the flow path by discharging the liquid at a predetermined discharge pressure;
With
It is a heat exchange device in which the pressure inside the flow path when the pump is not driven is equal to or greater than ½ of the predetermined discharge pressure.

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。   Other features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

図1Aは、本実施形態における密閉系循環流路の概略図であり、図1Bは、ポンプ10の概略断面図である。FIG. 1A is a schematic view of a closed system circulation channel in the present embodiment, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of a pump 10. 密閉系流路の圧力と開放形流路の圧力との違いを説明する図である。It is a figure explaining the difference between the pressure of a closed system flow path, and the pressure of an open type flow path. 本実施形態における流路内の圧力分布の説明図である。It is explanatory drawing of the pressure distribution in the flow path in this embodiment. 流路内の圧力の上限を説明する図である。It is a figure explaining the upper limit of the pressure in a flow path. 本実施形態における流路内の予圧の決定方法を説明する第1の図である。It is a 1st figure explaining the determination method of the preload in the flow path in this embodiment. 本実施形態における流路内の予圧の決定方法を説明する第2の図である。It is a 2nd figure explaining the determination method of the preload in the flow path in this embodiment.

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
内部に液体が封入され、弾性を有する流路と、
前記流路の入口と出口と連通し、所定の吐出圧力で前記液体を吐出することによって、前記流路の内部に前記液体を循環させるポンプと、
を備え、
前記ポンプの非駆動時における前記流路の内部の圧力が前記所定の吐出圧力の1/2以上である、熱交換装置。
このようにすることで、ポンプの非駆動時における流路の内部の圧力が、ポンプの吐出圧力の1/2以上となっており、ポンプの非駆動時において流路の内部に予め圧力がかかっている状態となっている。そのため、ポンプを駆動したときにおいて、液体がポンプに供給される側の流路の内部の圧力が負圧となることを防ぐことができる。その結果、液体を欠乏させることなく、効率的に液体を循環させることができる。
At least the following matters will become clear from the description of the present specification and the accompanying drawings.
A liquid is sealed inside and has a flow path having elasticity;
A pump that communicates with an inlet and an outlet of the flow path and circulates the liquid in the flow path by discharging the liquid at a predetermined discharge pressure;
With
The heat exchange device, wherein a pressure inside the flow path when the pump is not driven is equal to or more than ½ of the predetermined discharge pressure.
By doing so, the pressure inside the flow path when the pump is not driven is equal to or more than ½ of the discharge pressure of the pump, and when the pump is not driven, pressure is preliminarily applied to the inside of the flow path. It is in the state. Therefore, when the pump is driven, it is possible to prevent the pressure inside the flow path on the side where the liquid is supplied to the pump from becoming a negative pressure. As a result, the liquid can be efficiently circulated without depleting the liquid.

かかる熱交換装置であって、前記ポンプの非駆動時における前記流路内の圧力は、前記ポンプの吐出圧力の1/2であることが望ましい。
このようにすることで、効率よく液体を循環させることができるとともに、流路のレイアウトの自由度が向上し、熱交換装置を小型化できる。
In such a heat exchange device, it is preferable that the pressure in the flow path when the pump is not driven is ½ of the discharge pressure of the pump.
By doing in this way, while being able to circulate a liquid efficiently, the freedom degree of the layout of a flow path improves and a heat exchange apparatus can be reduced in size.

また、前記密閉系循環流路にシリンジが取り付けられ、前記シリンジにより前記流路内の圧力が前記ポンプの吐出圧力の1/2以上になるように前記液体が封入されることが望ましい。
このようにすることで、熱交換装置の製造時において密閉系循環流路にシリンジにより予圧を加えることができる。
Moreover, it is desirable that a syringe is attached to the closed system circulation flow path, and the liquid is sealed by the syringe so that the pressure in the flow path becomes 1/2 or more of the discharge pressure of the pump.
By doing in this way, a preload can be applied to a closed system circulation channel with a syringe at the time of manufacture of a heat exchange device.

また、前記流路内の圧力が前記ポンプの吐出圧力の1/2以上になるように、加圧チャンバーの中で前記液体が封入されることとしてもよい。
このようにすることで、熱交換装置の製造時において密閉系循環流路に加圧チャンバーにより予圧を加えることができる。
In addition, the liquid may be sealed in a pressurizing chamber so that the pressure in the flow path becomes 1/2 or more of the discharge pressure of the pump.
By doing in this way, a preload can be applied to a closed system circulation channel by a pressurization chamber at the time of manufacture of a heat exchange device.

また、前記ポンプの吐出圧力は、前記ポンプの供給口圧力が大気圧であるときにおける吐出圧力であることが望ましい。
このようにすることで、大気圧を基準として密閉系循環流路の予圧を適切に加えることができる。
The discharge pressure of the pump is preferably the discharge pressure when the supply port pressure of the pump is atmospheric pressure.
By doing in this way, the preload of a closed system circulation channel can be applied appropriately on the basis of atmospheric pressure.

また、前記ポンプは前記液体の逆流を防止する機構を備えることが望ましい。
このように逆流を防止する機構を有し、吐出側と供給側とで圧力差が生じやすいポンプを用いた場合であっても、密閉系循環流路において効率よく液体を循環させることができる。
The pump preferably includes a mechanism for preventing the liquid from flowing backward.
Thus, even when a pump having a mechanism for preventing backflow and having a pressure difference between the discharge side and the supply side is used, the liquid can be efficiently circulated in the closed system circulation channel.

また、電子機器が前記熱交換装置を備えることが望ましい。
上述した熱交換装置を備えることにより、電子機器が効率よく冷却されるため、所望の動作を継続して行うことができる。
Moreover, it is desirable that an electronic device includes the heat exchange device.
By providing the heat exchange device described above, the electronic apparatus is efficiently cooled, and thus a desired operation can be continuously performed.

また、本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項も明らかとなる。すなわち、
内部に液体が封入され、弾性を有する流路と、
前記流路の入口と出口と連通し、所定の吐出圧力で前記液体を吐出することによって、前記流路の内部に前記液体を循環させるポンプと、を備え、
前記ポンプの非駆動時における前記流路の内部の圧力が、前記ポンプへの流入圧力に、前記所定の吐出圧力から前記流入圧力を差し引いた圧力の1/2を加えた圧力である、熱交換装置である。
このようにすることで、供給側の圧力を使用環境の大気圧より下げることなく液体をポンプに供給することができるので、密閉系循環流路において効率よく液体を循環させることができる。
In addition, at least the following matters will become clear from the description of the present specification and the accompanying drawings. That is,
A liquid is sealed inside and has a flow path having elasticity;
A pump that communicates with an inlet and an outlet of the flow path and circulates the liquid in the flow path by discharging the liquid at a predetermined discharge pressure;
The heat exchange in which the pressure in the flow path when the pump is not driven is a pressure obtained by adding 1/2 of the pressure obtained by subtracting the inflow pressure from the predetermined discharge pressure to the inflow pressure to the pump Device.
By doing so, the liquid can be supplied to the pump without lowering the pressure on the supply side below the atmospheric pressure of the use environment, so that the liquid can be efficiently circulated in the closed system circulation channel.

===実施形態===
図1Aは、本実施形態における熱交換装置1の概略図である。図には、ポンプ10と、流路20と、熱交換対象30が示されている。
=== Embodiment ===
FIG. 1A is a schematic diagram of a heat exchange device 1 in the present embodiment. In the figure, the pump 10, the flow path 20, and the heat exchange object 30 are shown.

流路20の一方はポンプ10の吐出側に接続され、流路20の他方はポンプ10の供給側に接続される。流路20とポンプ10とで構成する密閉系循環流路(以下、密閉系流路とも言う)には、液体が封入されている。封入される液体は、例えば水である。密閉系循環流路において密封される液体の内圧は、ポンプの吐出圧力の1/2以上にされている。この理由については後述する。   One of the flow paths 20 is connected to the discharge side of the pump 10, and the other of the flow paths 20 is connected to the supply side of the pump 10. A liquid is sealed in a closed system circulation flow path (hereinafter also referred to as a closed flow path) constituted by the flow path 20 and the pump 10. The liquid to be sealed is, for example, water. The internal pressure of the liquid sealed in the closed system circulation channel is set to 1/2 or more of the discharge pressure of the pump. The reason for this will be described later.

図1Bは、ポンプ10の概略断面図である。ポンプ10は、供給側から流入する液体を吐出側から吐出させるためのものである。図1Bに示されるように、ポンプ10は、供給側流路102と、吐出側流路104と、バッファ室106と、弁108と、圧電素子110とを備える。供給側流路102には、液体が供給される。バッファ室106には、供給された液体が一時的に貯留される。圧電素子110は、パルス状の駆動信号が供給されることにより、バッファ室106の方向に向かって伸縮する。これにより、弁108の下部の圧力が変動し、弁108が開閉し、液体が吐出側流路104に流入する。このようにして、ポンプ10が作動させられることにより、液体が供給側流路102から吐出側流路104に送られることになる。   FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the pump 10. The pump 10 is for discharging the liquid flowing in from the supply side from the discharge side. As shown in FIG. 1B, the pump 10 includes a supply side flow path 102, a discharge side flow path 104, a buffer chamber 106, a valve 108, and a piezoelectric element 110. A liquid is supplied to the supply-side channel 102. The supplied liquid is temporarily stored in the buffer chamber 106. The piezoelectric element 110 expands and contracts in the direction of the buffer chamber 106 when a pulsed drive signal is supplied. As a result, the pressure under the valve 108 fluctuates, the valve 108 opens and closes, and the liquid flows into the discharge side flow path 104. Thus, by operating the pump 10, the liquid is sent from the supply side flow channel 102 to the discharge side flow channel 104.

本実施形態において、ポンプ10は、所定の温度範囲において作動させられることが好ましい。これは、所定の温度範囲をはずれると、液体の収縮または膨張のため流路20内において適切な内圧が得られなくなるからである。例えば、温度が低すぎた場合には、流路20内の内圧は低くなりすぎ、後述する理由から効率よく液体を循環させることができない。また、温度が高すぎた場合には、液体の膨張により、後述する内圧上限を上回ってしまう場合がある。本実施形態では、所定の温度範囲を、10℃から40℃としている。   In the present embodiment, the pump 10 is preferably operated in a predetermined temperature range. This is because if the temperature falls outside the predetermined temperature range, an appropriate internal pressure cannot be obtained in the flow path 20 due to contraction or expansion of the liquid. For example, when the temperature is too low, the internal pressure in the flow path 20 becomes too low, and the liquid cannot be circulated efficiently for the reason described later. If the temperature is too high, the upper limit of the internal pressure described later may be exceeded due to liquid expansion. In this embodiment, the predetermined temperature range is 10 ° C. to 40 ° C.

流路20は、樹脂のような弾性変形可能な材質により製造されている。流路20の一部は、熱交換対象30にその外側で接することにより、熱交換対象30と流路20の液体との熱を交換する。また、流路20は、弾性変形可能な金属でもよく、弾性変形可能な材質であれば他も起用できる。尚、流路20は、熱交換の効率を高くするため、熱伝導性が高い材質がより望ましい。   The flow path 20 is made of an elastically deformable material such as resin. A part of the flow path 20 is in contact with the heat exchange target 30 on the outside thereof, thereby exchanging heat between the heat exchange target 30 and the liquid in the flow path 20. The channel 20 may be an elastically deformable metal, and other materials can be used as long as they are elastically deformable. The channel 20 is more preferably made of a material having high thermal conductivity in order to increase the efficiency of heat exchange.

熱交換対象30は、例えば、コンピュータのCPUなどの熱を発生するものであり、熱を発生する電子機器や機械、機器を熱交換対象とすることができる。尚、不図示ではあるが、流路20には、放熱板を設けることとしてもよい。   The heat exchange target 30 generates heat, such as a CPU of a computer, and can be an electronic device, machine, or device that generates heat. Although not shown, a heat radiating plate may be provided in the flow path 20.

図2は、密閉系流路の圧力と開放系流路の圧力との違いを説明する図である。図には、密閉系流路の場合の圧力分布が点線で示され、開放系流路の場合の圧力分布が実線で示されている。ポンプ10により液体を循環させると、密閉系流路及び開放系流路ともに、吐出側の圧力は供給側の圧力よりも高くなる。図では、開放形流路においてΔpだけ圧力が高くなっている様子が示されている。   FIG. 2 is a diagram illustrating the difference between the pressure in the closed system flow path and the pressure in the open system flow path. In the figure, the pressure distribution in the case of a closed system flow path is indicated by a dotted line, and the pressure distribution in the case of an open system flow path is indicated by a solid line. When the liquid is circulated by the pump 10, the pressure on the discharge side becomes higher than the pressure on the supply side in both the closed system flow path and the open system flow path. The figure shows a state in which the pressure is increased by Δp in the open channel.

ここで、開放系流路とは、例えば、ポンプ供給側に接続された流路の少なくとも一部が、大気開放されている箇所を有するような、流路において大気と接触する箇所を有するものである。   Here, the open-system flow path has, for example, a position where at least a part of the flow path connected to the pump supply side has a portion that is in contact with the atmosphere in the flow path, such as a position that is open to the atmosphere. is there.

開放系流路では、ポンプ供給側に接続された流路の一部が開放されているため、供給口の圧力は使用環境の大気圧にほぼ等しくなる。したがって、ポンプ特性は低下することはなく、ポンプ吐出口の圧力はΔpだけ圧力が高くなり、ポンプ吐出口に接続された流路内の圧力分布は、ポンプ吐出口をΔp、大気開放された一端を使用環境の大気圧基準を0とすれば、図2の実線のように直線的に分布する。   In the open system flow path, since a part of the flow path connected to the pump supply side is opened, the pressure at the supply port becomes substantially equal to the atmospheric pressure of the use environment. Therefore, the pump characteristics do not deteriorate, and the pressure at the pump discharge port is increased by Δp, and the pressure distribution in the flow path connected to the pump discharge port is Δp at the pump discharge port and one end opened to the atmosphere. 2 is linearly distributed as shown by the solid line in FIG.

なお、上記のようなポンプ10を用いた場合、吐出口近傍では脈動流であるが、循環流路を構成する流路が変形するなどの作用で脈動が減衰し定常流とみなすことができる。よって、これらの図では圧力が直線的に分布している様子が示されている。   When the pump 10 as described above is used, the pulsating flow is generated in the vicinity of the discharge port, but the pulsation is attenuated by an action such as deformation of the flow path constituting the circulation flow path, and can be regarded as a steady flow. Therefore, in these figures, the pressure is linearly distributed.

開放系流路では、図2の実線のように圧力が分布することにより、流路が変形し、流路体積が増加するが、体積の増加分は、例えば供給側に接続された流体容器から流体が補充される。   In the open system flow path, the pressure is distributed as shown by the solid line in FIG. 2 to deform the flow path and increase the flow path volume. The fluid is replenished.

一方、密閉系流路では、流路からの液体の蒸発がないものとすると、流路内の流体の量は一定であるため、ポンプ吐出側の流路体積が圧力により増加することに起因して、ポンプ供給側の流体が欠乏し、供給側の圧力が使用環境の大気圧より負圧となる。従って、ポンプ10に液体が供給されづらく、ポンプの特性が低下する。   On the other hand, in a closed system flow path, assuming that there is no evaporation of liquid from the flow path, the amount of fluid in the flow path is constant, and therefore the flow volume on the pump discharge side increases due to pressure. Thus, the fluid on the pump supply side is deficient, and the pressure on the supply side becomes negative from the atmospheric pressure of the operating environment. Therefore, it is difficult to supply the liquid to the pump 10, and the characteristics of the pump deteriorate.

よって、本実施形態における密閉系流路では、上記のような状況下において供給側の圧力が負圧にならないように、開放系流路の場合の流路の体積増分以上の流体を、あらかじめ流路内に封入しておき、流路内に予圧を加えている。
このようにすれば、密閉系流路においてポンプを駆動させた場合に、ポンプの供給側と吐出側とで流体体積の偏りが生じても、開放系流路と同様に流路内の圧力がポンプ吐出口から供給口まで大気圧以上の分布となるため、流路内のどの位置でも流路内の圧力が、使用環境の大気圧より負圧とならず、ポンプ特性が低下することはない。
Therefore, in the closed system flow path in the present embodiment, in order to prevent the supply-side pressure from becoming a negative pressure under the above-described situation, a fluid exceeding the volume increment of the flow path in the case of the open system flow path is flowed in advance. It is sealed in the road and preload is applied in the flow path.
In this way, when the pump is driven in a closed system flow path, even if a fluid volume deviation occurs between the supply side and the discharge side of the pump, the pressure in the flow path is similar to the open system flow path. Since the distribution is higher than atmospheric pressure from the pump discharge port to the supply port, the pressure in the flow path does not become negative from the atmospheric pressure in the operating environment at any position in the flow path, and the pump characteristics do not deteriorate .

図3は、本実施形態における流路内の圧力分布の説明図である。図には、密閉系流路の場合の圧力分布が点線で示され、開放系流路の場合の圧力分布が実線で示されている。本実施形態では、密閉系流路の圧力が全体的にΔp/2かさ上げされている。なお、ここでは基準となる圧力を大気圧としている。   FIG. 3 is an explanatory diagram of the pressure distribution in the flow channel in the present embodiment. In the figure, the pressure distribution in the case of a closed system flow path is indicated by a dotted line, and the pressure distribution in the case of an open system flow path is indicated by a solid line. In this embodiment, the pressure in the closed system flow path is raised by Δp / 2 as a whole. Here, the reference pressure is atmospheric pressure.

また、図中には、参考として一点鎖線で、密閉流路に予圧を加えていない場合の密閉流路内の圧力分布が示されている。(図2の点線で示す圧力分布に相当する)。予圧を加えていない場合、上述したようにポンプの供給側圧力が使用環境の大気圧より負圧となり、ポンプ特性が低下している。   In the drawing, the pressure distribution in the sealed flow path when no preload is applied to the closed flow path is shown by a one-dot chain line for reference. (This corresponds to the pressure distribution indicated by the dotted line in FIG. 2). When the preload is not applied, as described above, the pressure on the supply side of the pump becomes a negative pressure from the atmospheric pressure of the use environment, and the pump characteristics are deteriorated.

前述の図2に示されていたとおり、Δpは開放系流路におけるポンプ10の駆動による圧力である。すなわち、Δpは、ポンプ10の吐出圧力である。よって、図3に示す本実施形態では、密閉系流路(密閉系循環流路に相当する)の圧力が全体的にポンプ10の吐出圧力の1/2以上予圧されていることになる。つまり、ポンプ10の非駆動時における密閉系流路の内圧がΔp/2以上となるように予圧されていることになる。   As shown in FIG. 2 described above, Δp is a pressure generated by driving the pump 10 in the open system flow path. That is, Δp is the discharge pressure of the pump 10. Therefore, in the present embodiment shown in FIG. 3, the pressure in the closed system flow path (corresponding to the closed system circulation flow path) is pre-pressed to be 1/2 or more of the discharge pressure of the pump 10 as a whole. That is, the internal pressure of the closed flow path when the pump 10 is not driven is preloaded so as to be equal to or greater than Δp / 2.

また、言い換えると、ポンプ10の非駆動時における流路20内の圧力が、ポンプ10の供給側圧力に、ポンプ10の吐出圧力から供給側圧力を差し引いた圧力の1/2を加えた圧力であるとも言える。   In other words, the pressure in the flow path 20 when the pump 10 is not driven is a pressure obtained by adding 1/2 of the pressure obtained by subtracting the supply side pressure from the discharge pressure of the pump 10 to the supply side pressure of the pump 10. It can be said that there is.

このような熱交換装置1は、シリンジにより圧力を加えて密閉系流路に液体を圧入し、予圧がΔp/2だけ高められたときにシーリングすることにより製造されることとしてもよい。また、圧力がΔp/2だけ高められた加圧チャンバーの中で密閉系流路に液体を封入することにより、熱交換装置1が製造されることとしてもよい。   Such a heat exchanging device 1 may be manufactured by applying pressure with a syringe to inject liquid into a closed system flow path, and sealing when the preload is increased by Δp / 2. Further, the heat exchange device 1 may be manufactured by enclosing a liquid in a closed flow path in a pressurized chamber whose pressure is increased by Δp / 2.

このように、ポンプ10の非駆動時における流路20内の圧力がポンプ10の吐出圧力の1/2以上とすることで、ポンプ10を駆動したときにおいて液体を欠乏させずに供給側に供給することができる。そして、効率的に液体を循環させることができる。   Thus, when the pump 10 is not driven, the pressure in the flow path 20 is ½ or more of the discharge pressure of the pump 10, so that the liquid is supplied to the supply side without being deficient when the pump 10 is driven. can do. And a liquid can be circulated efficiently.

図4は、流路内の圧力の上限を説明する図である。図には、二点鎖線で流路内の圧力の上限が示されている。流路内の圧力は、ポンプ10の吐出口が最も高いが、この圧力がポンプ10、流路20、及び、これらの接続部分の強度を下回るような圧力に設定される。   FIG. 4 is a diagram for explaining the upper limit of the pressure in the flow path. In the figure, the upper limit of the pressure in the flow path is indicated by a two-dot chain line. The pressure in the flow path is the highest at the discharge port of the pump 10, but the pressure is set to a pressure that is lower than the strength of the pump 10, the flow path 20, and their connecting portions.

また、予圧量をΔp1(Δp1≧Δp/2)とすると、ポンプ駆動時のポンプ吐出口の圧力は、ポンプの吐出圧力Δpの1/2と予圧量Δp1を足し合わせた圧力となる。すなわち、流路内の圧力分布の内、もっとも高い圧力はΔp1+Δp/2となる。ポンプ10、流路20、およびこれらの接続部分のうち、もっとも強度の低い部分の耐圧をΔpdとすれば、Δp1+Δp/2<Δpdとなる必要がある。
すなわち、予圧量Δp1は以下の関係を満たす。
Δp/2≦Δp1<Δpd−Δp/2
Further, when the preload amount is Δp1 (Δp1 ≧ Δp / 2), the pump discharge port pressure when the pump is driven is a pressure obtained by adding 1/2 of the pump discharge pressure Δp and the preload amount Δp1. That is, the highest pressure in the pressure distribution in the flow path is Δp1 + Δp / 2. Of the pump 10, the flow path 20, and their connected parts, if the pressure resistance of the lowest strength part is Δpd, it is necessary to satisfy Δp1 + Δp / 2 <Δpd.
That is, the preload amount Δp1 satisfies the following relationship.
Δp / 2 ≦ Δp1 <Δpd−Δp / 2

よって、上式においてΔpdは少なくともΔpよりも高くすることにより、ポンプ特性を低下させずに、密閉循環流路内で流体を循環させることができるが、安全率を考慮し、耐圧Δpdは想定される最大圧力(Δp1+Δp/2)の3倍程度にすることが望ましい。   Therefore, in the above formula, Δpd is at least higher than Δp, so that the fluid can be circulated in the closed circulation channel without deteriorating the pump characteristics. However, the withstand voltage Δpd is assumed in consideration of the safety factor. It is desirable that the pressure be about three times the maximum pressure (Δp1 + Δp / 2).

また、予圧Δp1を必要以上に大きくすると、密閉系循環流路に求められる耐圧Δpdが大きくなるため、流路であるチューブなどを太くしたり、流路を構成する材質の硬度が高くなり、その結果、流路の柔軟性が低下したり、流路のレイアウトが大きく制限されるため、耐圧Δpdはポンプ特性を低下しない範囲で必要最低限に小さいほうがより望ましい。したがって、予圧量Δp1は、Δp/2以上であって、より望ましくはΔp/2である。   Further, if the preload Δp1 is increased more than necessary, the pressure resistance Δpd required for the closed system circulation flow path increases, so that the tube that is the flow path is thickened, and the hardness of the material constituting the flow path is increased. As a result, since the flexibility of the flow path is reduced and the layout of the flow path is greatly limited, it is more desirable that the withstand voltage Δpd is as small as possible as long as the pump characteristics are not deteriorated. Therefore, the preload amount Δp1 is Δp / 2 or more, and more desirably Δp / 2.

次に、上述のように流路内の予圧をポンプの吐出圧力の1/2以上とした理由について説明する。   Next, the reason why the preload in the flow path is set to 1/2 or more of the pump discharge pressure as described above will be described.

図5は、本実施形態における流路内の予圧の決定方法を説明する第1の図である。図には、内圧pを受けたときの任意半径rの位置の半径方向の微少変位uが示されている。また、流路の外径はbで表され、内径はaで表される。また、流路の長手方向の微少長さをΔlとする。   FIG. 5 is a first diagram illustrating a method for determining the preload in the flow channel in the present embodiment. The figure shows a slight displacement u in the radial direction at a position of an arbitrary radius r when the internal pressure p is received. Further, the outer diameter of the flow path is represented by b, and the inner diameter is represented by a. Further, a minute length in the longitudinal direction of the flow path is assumed to be Δl.

このとき、半径rの位置の半径方向の変位uは、
となる。ここで、νは流路を構成する物質のポワソン比であり、Eは流路を構成する物質のヤング率である。
At this time, the radial displacement u at the position of the radius r is
It becomes. Here, ν is the Poisson's ratio of the substance constituting the flow path, and E is the Young's modulus of the substance constituting the flow path.

内壁の変位として、r=aとすると
が成立する。
When r = a as the displacement of the inner wall,
Is established.

なお、ここで、
とし、
とする。
Where
age,
And

内径がaからa+u(a)になったとことによる体積の増加分ΔVは、
となる。上式において、u(a)は、aに比して極めて小さい微少項のため無視している。
The increase in volume ΔV due to the change in inner diameter from a to a + u (a) is
It becomes. In the above equation, u (a) 2 is neglected because it is a very small term compared to a.

流路の全長をLとすると、xを0からLまで積分することで流路の体積増分を求めることができる。ここで、開放系流路の場合の圧力分布(図2の実線)をしたときの、流路の体積増分を求める。
式(1)で求めた体積Vが、開放系流路の場合の流路の体積増分である。この体積Vをあらかじめ密閉系流路内に封入しておけば、密閉系流路においてポンプを駆動させた場合に、ポンプの供給側と吐出側とで流体体積の偏りが生じても、開放系流路と同様に流路内の圧力がポンプ吐出口から供給口まで大気圧以上の分布となるため、流路内のどの位置でも流路内の圧力が、使用環境の大気圧より負圧とならず、ポンプ特性が低下することはない。
When the total length of the flow path is L, the volume increment of the flow path can be obtained by integrating x from 0 to L. Here, the volume increment of the flow path when the pressure distribution in the case of the open flow path (solid line in FIG. 2) is obtained.
The volume V obtained by the equation (1) is the volume increment of the channel in the case of an open channel. If the volume V is enclosed in the closed system flow path in advance, even if the fluid volume is unbalanced between the supply side and the discharge side of the pump when the pump is driven in the closed system flow path, the open system Like the flow path, the pressure in the flow path is more than the atmospheric pressure from the pump discharge port to the supply port, so the pressure in the flow path is more negative than the atmospheric pressure in the operating environment at any position in the flow path. That is, the pump characteristics are not deteriorated.

図6は、本実施形態における流路内の予圧の決定方法を説明する第2の図である。上記の増分Vの液体を密閉系流路に封入し、図6のように流路内に均一に内圧Δp’が加わった状態を仮定すると、
となる。式(1)と式(2)とを比較すると、
となる。すなわち、封入すべき圧力は、ポンプ10の駆動圧力Δpの1/2であることになる。よって、密閉系流路の内圧が、ポンプ10の駆動圧力Δpの1/2以上の圧力となるように液体を封入すればよいことになる。
FIG. 6 is a second diagram illustrating the method for determining the preload in the flow path in the present embodiment. Assuming a state in which the liquid of the above increment V is sealed in a closed system flow path and the internal pressure Δp ′ is uniformly applied in the flow path as shown in FIG.
It becomes. Comparing equation (1) and equation (2),
It becomes. That is, the pressure to be sealed is ½ of the driving pressure Δp of the pump 10. Therefore, it is sufficient to enclose the liquid so that the internal pressure of the closed system flow path becomes a pressure equal to or more than ½ of the driving pressure Δp of the pump 10.

なお、本実施例は熱交換対象30が熱を発生するものとし、密閉系循環流路を冷却のために使用する例を述べたが、特に冷却に限らず、熱交換対象30を加熱するとしてもよい。   In the present embodiment, the heat exchange target 30 generates heat, and an example in which the closed circulation path is used for cooling has been described. However, not limited to cooling, the heat exchange target 30 is heated. Also good.

1 熱交換装置、
10 ポンプ、
20 流路、
30 熱交換対象
1 heat exchanger,
10 pumps,
20 channels,
30 Heat exchange target

Claims (8)

内部に液体が封入され、弾性を有する流路と、
前記流路の入口と出口と連通し、所定の吐出圧力で前記液体を吐出することによって、前記流路の内部に前記液体を循環させるポンプと、
を備え、
前記ポンプの非駆動時における前記流路の内部の圧力が前記所定の吐出圧力の1/2以上である、熱交換装置。
A liquid is sealed inside and has a flow path having elasticity;
A pump that communicates with an inlet and an outlet of the flow path and circulates the liquid in the flow path by discharging the liquid at a predetermined discharge pressure;
With
The heat exchange device, wherein a pressure inside the flow path when the pump is not driven is equal to or more than ½ of the predetermined discharge pressure.
前記ポンプの非駆動時における前記流路内の圧力は、前記ポンプの吐出圧力の1/2である、請求項1に記載の熱交換装置。   The heat exchange device according to claim 1, wherein the pressure in the flow path when the pump is not driven is ½ of the discharge pressure of the pump. 前記循環流路にシリンジが取り付けられ、
前記シリンジにより前記流路内の圧力が前記ポンプの吐出圧力の1/2以上になるように前記液体が封入される、請求項1に記載の熱交換装置。
A syringe is attached to the circulation channel,
The heat exchange device according to claim 1, wherein the liquid is sealed by the syringe so that the pressure in the flow path becomes 1/2 or more of the discharge pressure of the pump.
前記流路内の圧力が前記ポンプの吐出圧力の1/2以上になるように、加圧チャンバーの中で前記液体が封入される、請求項1または3に記載の熱交換装置。   The heat exchange device according to claim 1 or 3, wherein the liquid is sealed in a pressurizing chamber so that the pressure in the flow path becomes 1/2 or more of the discharge pressure of the pump. 前記ポンプの吐出圧力は、前記ポンプの供給口圧力が大気圧であるときにおける吐出圧力である、請求項1〜4のいずれかに記載の熱交換装置。   The heat exchange device according to any one of claims 1 to 4, wherein the discharge pressure of the pump is a discharge pressure when a supply port pressure of the pump is an atmospheric pressure. 前記ポンプは前記液体の逆流を防止する機構を備える、請求項1〜5のいずれかに記載の熱交換装置。   The heat exchange apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the pump includes a mechanism for preventing a back flow of the liquid. 請求項1〜6に記載の熱交換装置を備える電子機器。   An electronic device comprising the heat exchange device according to claim 1. 内部に液体が封入され、弾性を有する流路と、
前記流路の入口と出口と連通し、所定の吐出圧力で前記液体を吐出することによって、前記流路の内部に前記液体を循環させるポンプと、
を備え、
前記ポンプの非駆動時における前記流路の内部の圧力が、前記ポンプへの流入圧力に、前記所定の吐出圧力から前記流入圧力を差し引いた圧力の1/2を加えた圧力である、熱交換装置。
A liquid is sealed inside and has a flow path having elasticity;
A pump that communicates with an inlet and an outlet of the flow path and circulates the liquid in the flow path by discharging the liquid at a predetermined discharge pressure;
With
The heat exchange in which the pressure in the flow path when the pump is not driven is a pressure obtained by adding 1/2 of the pressure obtained by subtracting the inflow pressure from the predetermined discharge pressure to the inflow pressure to the pump apparatus.
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