JP2675205B2 - 沸騰冷却装置 - Google Patents
沸騰冷却装置Info
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- JP2675205B2 JP2675205B2 JP3181147A JP18114791A JP2675205B2 JP 2675205 B2 JP2675205 B2 JP 2675205B2 JP 3181147 A JP3181147 A JP 3181147A JP 18114791 A JP18114791 A JP 18114791A JP 2675205 B2 JP2675205 B2 JP 2675205B2
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- Japan
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- cooling
- evaporator
- liquid
- boiling
- temperature
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】請求項１及び請求項２の発明は、
例えば鉄道車両に搭載されるチョッパ装置のサイリスタ
素子などを冷却するための沸騰冷却装置に関するもので
ある。
例えば鉄道車両に搭載されるチョッパ装置のサイリスタ
素子などを冷却するための沸騰冷却装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の非浸漬形の沸騰冷却装置の
一例（特願平２−２０６８２６号参照）を示す構成図で
ある。図において、１は冷却液２が入れられている共通
液溜、３は共通液溜１にそれぞれ第１及び第２のダクト
４，５を介して複数接続されている蒸発器としての冷却
フィンであり、この冷却フィン３の吸熱面３ａには、被
冷却体であるサイリスタ素子（図示せず）が固着されて
いる。また、第１のダクト４は、共通液溜１から冷却フ
ィン３に冷却液２を送るためのものであり、第２のダク
ト５は、冷却フィン３から共通液溜１に加熱された冷却
液２及びその蒸気２ａを送るためのものである。６は共
通液溜１の上部にヘッダ７を介して接続され、蒸気２ａ
を凝縮する凝縮器である。
一例（特願平２−２０６８２６号参照）を示す構成図で
ある。図において、１は冷却液２が入れられている共通
液溜、３は共通液溜１にそれぞれ第１及び第２のダクト
４，５を介して複数接続されている蒸発器としての冷却
フィンであり、この冷却フィン３の吸熱面３ａには、被
冷却体であるサイリスタ素子（図示せず）が固着されて
いる。また、第１のダクト４は、共通液溜１から冷却フ
ィン３に冷却液２を送るためのものであり、第２のダク
ト５は、冷却フィン３から共通液溜１に加熱された冷却
液２及びその蒸気２ａを送るためのものである。６は共
通液溜１の上部にヘッダ７を介して接続され、蒸気２ａ
を凝縮する凝縮器である。
【０００３】次に、動作について説明する。サイリスタ
素子の熱を吸熱した吸熱面３ａからの熱により、冷却液
２が加熱され沸騰する。これにより、吸熱面３ａの表面
から蒸気２ａの気泡が発生する。この気泡の上昇によ
り、冷却液２に図の矢印に示すような対流が生じる。こ
のため、蒸気２ａの気泡は、冷却フィン３の上部から第
２のダクト５及び共通液溜１を通ってヘッダ７に移動す
る。従って、ヘッダ７内には、蒸気２ａが充満する。ヘ
ッダ７内の蒸気２ａは、凝縮器６へ移動し、この凝縮器
６で空冷されて凝縮液化される。この凝縮液、即ち冷却
液２は、重力により再び共通液溜１に戻り冷却を行う。
素子の熱を吸熱した吸熱面３ａからの熱により、冷却液
２が加熱され沸騰する。これにより、吸熱面３ａの表面
から蒸気２ａの気泡が発生する。この気泡の上昇によ
り、冷却液２に図の矢印に示すような対流が生じる。こ
のため、蒸気２ａの気泡は、冷却フィン３の上部から第
２のダクト５及び共通液溜１を通ってヘッダ７に移動す
る。従って、ヘッダ７内には、蒸気２ａが充満する。ヘ
ッダ７内の蒸気２ａは、凝縮器６へ移動し、この凝縮器
６で空冷されて凝縮液化される。この凝縮液、即ち冷却
液２は、重力により再び共通液溜１に戻り冷却を行う。
【０００４】このような沸騰冷却装置の冷却液２として
は、純水やエチレングリコール水溶液が特に有効であ
る。また、冷却液２として純水やエチレングリコール水
溶液を使用した場合、冷却液２の動作温度は−２０℃〜
６０℃程度であるので、その蒸気圧は１５０ｍｍｈｇ以
下の低圧状態となる。
は、純水やエチレングリコール水溶液が特に有効であ
る。また、冷却液２として純水やエチレングリコール水
溶液を使用した場合、冷却液２の動作温度は−２０℃〜
６０℃程度であるので、その蒸気圧は１５０ｍｍｈｇ以
下の低圧状態となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の沸騰冷却装置においては、運転初期時に冷却液
２の温度が沸騰温度まで上昇するのに時間がかかるた
め、それまでの間は設計基準の温度より低い液温状態が
続くことなる。このため、運転初期時に良好な沸騰冷却
特性が得られるまでに時間がかかり、温度差による歪み
等の不具合が装置に生じるという問題点があった。特
に、冷却液２としてエチレングリコール水溶液を使用す
る場合、沸騰までに時間がかかると、十分に撹拌されな
いため、エチレングリコールの濃度分布が不均一とな
り、冷却特性が安定しないので、できるだけ速く沸騰冷
却モードに移行させる必要がある。
た従来の沸騰冷却装置においては、運転初期時に冷却液
２の温度が沸騰温度まで上昇するのに時間がかかるた
め、それまでの間は設計基準の温度より低い液温状態が
続くことなる。このため、運転初期時に良好な沸騰冷却
特性が得られるまでに時間がかかり、温度差による歪み
等の不具合が装置に生じるという問題点があった。特
に、冷却液２としてエチレングリコール水溶液を使用す
る場合、沸騰までに時間がかかると、十分に撹拌されな
いため、エチレングリコールの濃度分布が不均一とな
り、冷却特性が安定しないので、できるだけ速く沸騰冷
却モードに移行させる必要がある。
【０００６】請求項１及び請求項２の発明は、上記のよ
うな問題点を解決することを課題としてなされたもので
あり、運転初期時の冷却液の温度上昇速度を速くし、安
定した良好な沸騰冷却特性を短時間で得ることができる
沸騰冷却装置を得ることを目的とする。
うな問題点を解決することを課題としてなされたもので
あり、運転初期時の冷却液の温度上昇速度を速くし、安
定した良好な沸騰冷却特性を短時間で得ることができる
沸騰冷却装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る沸
騰冷却装置は、運転初期時に閉じ、かつ沸騰冷却運転時
に開く開閉弁を、蒸発器から凝縮器への冷却液の蒸気の
経路に設けたものである。
騰冷却装置は、運転初期時に閉じ、かつ沸騰冷却運転時
に開く開閉弁を、蒸発器から凝縮器への冷却液の蒸気の
経路に設けたものである。
【０００８】請求項２の発明に係る沸騰冷却装置は、運
転初期時に閉じ、かつ沸騰冷却運転時に開く形状記憶合
金製の開閉弁を、蒸発器から凝縮器への冷却液の蒸気の
経路に設けたものである。
転初期時に閉じ、かつ沸騰冷却運転時に開く形状記憶合
金製の開閉弁を、蒸発器から凝縮器への冷却液の蒸気の
経路に設けたものである。
【０００９】
【作用】請求項１の発明においては、蒸発器から凝縮器
への蒸気の経路を、運転初期時に閉じることにより、運
転初期時の冷却液の温度上昇を速め、沸騰冷却運転に速
く移行させる。
への蒸気の経路を、運転初期時に閉じることにより、運
転初期時の冷却液の温度上昇を速め、沸騰冷却運転に速
く移行させる。
【００１０】請求項２の発明においては、蒸発器から凝
縮器への蒸気の経路を、運転初期時に閉じることによ
り、運転初期時の冷却液の温度上昇を速め、沸騰冷却運
転に速く移行させ、また形状記憶合金製の開閉弁を使用
することにより、構造を簡単にする。
縮器への蒸気の経路を、運転初期時に閉じることによ
り、運転初期時の冷却液の温度上昇を速め、沸騰冷却運
転に速く移行させ、また形状記憶合金製の開閉弁を使用
することにより、構造を簡単にする。
【００１１】
【実施例】以下、請求項１及び請求項２の発明の実施例
を図について説明する。図１は請求項１及び請求項２の
発明の一実施例による非浸漬形の沸騰冷却装置の運転初
期時の状態を示す構成図、図２は図１の装置の沸騰冷却
運転時の状態を示す構成図であり、図４と同一又は相当
部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
を図について説明する。図１は請求項１及び請求項２の
発明の一実施例による非浸漬形の沸騰冷却装置の運転初
期時の状態を示す構成図、図２は図１の装置の沸騰冷却
運転時の状態を示す構成図であり、図４と同一又は相当
部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１２】図において、11はヘッダ７の下端部の内壁
面に設けられた固定台、12は固定台11に対向している当
接台、13は基端部が固定台11に固定されている開閉弁
（止め弁）であり、この開閉弁13は、先端部が当接台12
に当接（密着）してヘッダ７の下部を閉鎖している。ま
た、開閉弁13は、形状記憶合金からなっており、沸騰冷
却運転時の冷却液２の温度、例えば６０℃になると図２
のように屈曲して、ヘッダ７の下部を開放するようにな
っている。
面に設けられた固定台、12は固定台11に対向している当
接台、13は基端部が固定台11に固定されている開閉弁
（止め弁）であり、この開閉弁13は、先端部が当接台12
に当接（密着）してヘッダ７の下部を閉鎖している。ま
た、開閉弁13は、形状記憶合金からなっており、沸騰冷
却運転時の冷却液２の温度、例えば６０℃になると図２
のように屈曲して、ヘッダ７の下部を開放するようにな
っている。
【００１３】上記のような沸騰冷却装置においては、装
置の始動時、図１に示すように開閉弁13によりヘッダ７
の下部が閉鎖されている。この状態で、吸熱面３ａから
伝達される熱によって冷却液２が加熱される。運転初期
には、冷却液２は、対流のみによって撹拌され温度上昇
する。このとき、開閉弁13によって、共通液溜１から凝
縮器６への蒸気２ａの経路であるヘッダ７の途中が閉鎖
されているため、冷却液２の界面からの蒸発が防止さ
れ、液温の上昇が従来例よりも速くなる。
置の始動時、図１に示すように開閉弁13によりヘッダ７
の下部が閉鎖されている。この状態で、吸熱面３ａから
伝達される熱によって冷却液２が加熱される。運転初期
には、冷却液２は、対流のみによって撹拌され温度上昇
する。このとき、開閉弁13によって、共通液溜１から凝
縮器６への蒸気２ａの経路であるヘッダ７の途中が閉鎖
されているため、冷却液２の界面からの蒸発が防止さ
れ、液温の上昇が従来例よりも速くなる。
【００１４】この後、液温が上昇して、冷却液２が沸騰
し始めると、蒸気２ａの気泡が発生して、液全体が激し
く撹拌される。これにより、液温がさらに上昇して沸騰
冷却運転温度（ここでは６０℃）になると、開閉弁13が
図２に示すように変形して開放状態になる。この状態で
は、従来例と同様に冷却が行われる。なお、液温が６０
℃より低くなると、開閉弁13は自動的に再度閉鎖状態に
なる。
し始めると、蒸気２ａの気泡が発生して、液全体が激し
く撹拌される。これにより、液温がさらに上昇して沸騰
冷却運転温度（ここでは６０℃）になると、開閉弁13が
図２に示すように変形して開放状態になる。この状態で
は、従来例と同様に冷却が行われる。なお、液温が６０
℃より低くなると、開閉弁13は自動的に再度閉鎖状態に
なる。
【００１５】このように、上記実施例の沸騰冷却装置で
は、運転初期時の液温上昇が従来より速いため、安定し
た良好な沸騰冷却特性が短時間で得られる。ここで、図
３は液温４０℃と液温６０℃の場合の沸騰曲線を示す過
熱度と熱流束との関係図である。この図に示すように、
沸騰冷却特性は、液温が高い方が良好である。
は、運転初期時の液温上昇が従来より速いため、安定し
た良好な沸騰冷却特性が短時間で得られる。ここで、図
３は液温４０℃と液温６０℃の場合の沸騰曲線を示す過
熱度と熱流束との関係図である。この図に示すように、
沸騰冷却特性は、液温が高い方が良好である。
【００１６】なお、上記実施例では温度に応じて変形す
る形状記憶合金製の開閉弁13を示したが、例えば蒸発器
内の温度センサからの信号により電気的に開閉される開
閉弁などであってもよい。また、上記実施例では非浸漬
形の沸騰冷却装置を示したが、浸漬形のものであっても
よい。さらに、被冷却体もサイリスタ素子に限定される
ものではない。さらにまた、冷却液２はエチレングリコ
ール水溶液に限定されるものではなく、また開閉弁13の
開閉温度は冷却液２に応じて決めればよい。
る形状記憶合金製の開閉弁13を示したが、例えば蒸発器
内の温度センサからの信号により電気的に開閉される開
閉弁などであってもよい。また、上記実施例では非浸漬
形の沸騰冷却装置を示したが、浸漬形のものであっても
よい。さらに、被冷却体もサイリスタ素子に限定される
ものではない。さらにまた、冷却液２はエチレングリコ
ール水溶液に限定されるものではなく、また開閉弁13の
開閉温度は冷却液２に応じて決めればよい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
沸騰冷却装置は、運転初期時に閉じ、かつ沸騰冷却運転
時に開く開閉弁を、蒸発器から凝縮器への冷却液の蒸気
の経路に設けたので、運転初期時の冷却液の温度上昇速
度を速くし、安定した良好な沸騰冷却特性を短時間で得
ることができるという効果を奏する。
沸騰冷却装置は、運転初期時に閉じ、かつ沸騰冷却運転
時に開く開閉弁を、蒸発器から凝縮器への冷却液の蒸気
の経路に設けたので、運転初期時の冷却液の温度上昇速
度を速くし、安定した良好な沸騰冷却特性を短時間で得
ることができるという効果を奏する。
【００１８】また、請求項２の発明の沸騰冷却装置は、
運転初期時に閉じ、かつ沸騰冷却運転時に冷却液の温度
により変形して開く開閉弁を、蒸発器から凝縮器への冷
却液の蒸気の経路に設けたので、上記請求項１の発明の
効果に加えて、簡単で安価な構造で、より確実に蒸気の
経路を開閉できるという効果を奏する。
運転初期時に閉じ、かつ沸騰冷却運転時に冷却液の温度
により変形して開く開閉弁を、蒸発器から凝縮器への冷
却液の蒸気の経路に設けたので、上記請求項１の発明の
効果に加えて、簡単で安価な構造で、より確実に蒸気の
経路を開閉できるという効果を奏する。
【図１】請求項１及び請求項２の発明の一実施例による
沸騰冷却装置の運転初期時の状態を示す構成図である。
沸騰冷却装置の運転初期時の状態を示す構成図である。
【図２】図２は図１の装置の沸騰冷却運転時の状態を示
す構成図である。
す構成図である。
【図３】図１の装置における液温４０℃と液温６０℃の
場合の沸騰曲線を示す過熱度と熱流束との関係図であ
る。
場合の沸騰曲線を示す過熱度と熱流束との関係図であ
る。
【図４】従来の非浸漬形の沸騰冷却装置の一例を示す構
成図である。
成図である。
２ 冷却液 ２ａ 蒸気 ３ 冷却フィン（蒸発器） ６ 凝縮器 ７ ヘッダ（経路） 13 開閉弁
Claims (2)
- 【請求項１】 被冷却体を冷却するための冷却液を収容
している蒸発器と、この蒸発器に接続され、前記蒸発器
で蒸発した前記冷却液の蒸気を凝縮する凝縮器と、前記
蒸発器から前記凝縮器への前記蒸気の経路に設けられ、
運転初期時に前記経路を閉じ、かつ沸騰冷却運転時に前
記経路を開く開閉弁とを備えていることを特徴とする沸
騰冷却装置。 - 【請求項２】 被冷却体を冷却するための冷却液を収容
している蒸発器と、この蒸発器に接続され、前記蒸発器
で蒸発した前記冷却液の蒸気を凝縮する凝縮器と、前記
蒸発器から前記凝縮器への前記蒸気の経路に設けられ、
前記冷却液の温度により変形することによって、運転初
期時に前記経路を閉じ、かつ沸騰冷却運転時に前記経路
を開く形状記憶合金製の開閉弁とを備えていることを特
徴とする沸騰冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3181147A JP2675205B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 沸騰冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3181147A JP2675205B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 沸騰冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529511A JPH0529511A (ja) | 1993-02-05 |
| JP2675205B2 true JP2675205B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=16095711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3181147A Expired - Lifetime JP2675205B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 沸騰冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2675205B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6357517B1 (en) | 1994-07-04 | 2002-03-19 | Denso Corporation | Cooling apparatus boiling and condensing refrigerant |
| JP6733246B2 (ja) * | 2016-03-22 | 2020-07-29 | 日本電気株式会社 | 電子部品冷却装置、及び冷却装置を備えた電子部品 |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP3181147A patent/JP2675205B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0529511A (ja) | 1993-02-05 |
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