CN1131987C - 沸腾和冷凝制冷剂的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

一种冷却装置，包括由一块流体隔板分成第一和第二流体通道的外壳；穿过隔板的热交换器，用于吸收流过第一流体通道的高温空气中的热，并将热量传给流过第二流体通道的外部空气；将高温空气吹入第一流体通道的内侧风扇；将外部空气吹入第二流体通道的外侧风扇；和检测流过第一流体通道的高温空气温度的热电偶。根据热电偶检测的温度利用控制器可对各内侧风扇和外侧风扇的转速可变地进行控制，以使封闭箱内部冷却并降低电能消耗。

Description

沸腾和冷凝制冷剂的冷却装置
本发明涉及一种冷却密闭箱腔室内部的冷却装置，该密闭箱腔室用于安装如电子部件之类的发热件。
可以将内部带有半导体等的电子部件装在一个密闭箱即一个密闭壳体中，以防止因灰尘、碎屑、湿气等的沉积引起的故障。在这种情况中，由于上述电子部件是一个发热件，需要冷却壳体的内部，但又不能直接将外部空气吹入壳体中以冷却发热件。因此，曾有人建议提供一种采用由热管或类似部件组成的热交换器的冷却装置，该热交换器使壳体内的高温空气与低温空气(外侧空气)之间进行热交换，以冷却壳体内部。
上述冷却装置装有一个内侧风机，该风机用于将壳体内的高温空气吹向热交换器的吸热部分。该冷却装置还装有一个外侧空气风机，该风机用于将外侧空气吹向热交换器的散热部分，并有检测高温空气的温度的温度传感器。内侧风机和外侧风机各有一个风扇和一个电机。
通常在上述冷却装置中，连续向内侧风机和外侧风机的各个电机供电，各电机也是连续运转的，以冷却壳体内部。此外，当外侧空气温度降低、由温度传感器检测到的温度等于或低于0℃时，外侧风机的电机断电并停止运转。在这种方法中，将壳体内部冷却至使壳体中的温度维持在例如约从0℃至65℃。
但是，按照上述冷却装置，由于连续向内侧风机和外侧风机的各个电机供电，而且各电机连续运转，因此电能消耗和噪音大大增加，所以，从节约能源的观点出发，需要改进这类冷却装置。
按照上述观点，本发明的一个任务是提供一种能充分冷却密闭箱内部并能进一步降低电能消耗的冷却装置。
本发明的另一任务是减小上述冷却装置的尺寸及空气的噪音，同时防止散热性能变差。
当然，本发明的又一任务是确定冷却装置中故障的原因。
根据本发明的第一方面，箱中的高温流体(如高温空气)在第一流体通道中流动，该第一流体通道与密闭空间连通，此外，低温流体(如外侧空气)在第二流体通道中流动。在这种结构中，可根据检测到的高温流体的温度可变化地控制第一流体发生设备的流体流动所产生的输出和第二流体发生设备的流体流动所产生的输出。在这种方法中，例如当检测到的密闭空间中的高温空气的温度较低时，即使第一流体发生设备的流体所产生的输出和第二流体发生设备的流体所产生的输出都降低到低于正常值，高温流体的温度可以保持在设定温度范围内。因此，可以有效地冷却密闭空间，并且通过减小各流体发生设备的流体流动所产生的输出可以降低电能消耗。
根据本发明的另一方面，将以预定风量吹送高温流体的高温侧风机设置在高温部分，将以预定风量吹送低温流体的低温侧风机设置在低温部分，由高温侧风机吹送的风量高于低温侧风机的送风量。
借助于增大高温侧风机的送风量，可使由高温流体传给高温侧热交换器的热量增加，并使高温侧热交换器本身的温度提高。由于从高温侧热交换器通过制冷剂与低温侧热交换器之间的热阻与传热表面面积有关，高温侧热交换器与低温侧热交换器之间的热阻与高温侧热交换器的温度无关，此热阻保持大致恒定的值。据此，实际上，提高高温侧热交换器本身的温度的问题成为了提高低温侧热交换器温度的问题。在这种情况下，低温流体的温度也是一样，当低温流体和低温侧交换器之间的温差大时，从低温侧热交换器传给低温流体的热量也增加。在这种方法中，即使低温侧风机的送风量比低温侧小，热量可有效地从低温侧交换器散发到低温流体中。这样，既可避免由低温侧风机送风时产生的噪音，也可防止散热性能变坏。
按照本发明的另一方面，冷却装置包括一台将低温流体吹向低温空间的风扇，一台驱动上述风扇的电动机，检测上述风扇的转速偏离设定范围的速度故障检测设备，检测上述风扇电动机上负载偏离设定范围的负载故障检测设备，根据上述速度故障检测设备和负载故障检测设备的测定结果确定故障内容的故障确定设备。当热交换器从高温空间吸热并向低温空间放热时，风扇电动机使风扇旋转，因此，低温流体流过低温空间。按这种方式可以提高热交换器的冷却效率。
如果冷却装置长期使用，热交换器可能出现堵塞或者风扇电动机发生某些故障。在这种情况下，根据故障的内容风扇的转速可能偏离设定范围，或者风扇上的负载可能偏离设定范围。所以，根据速度故障测定设备或负载故障测定设备的测定结果上述故障确定设备可确定出故障的内容。
下面结合附图对本发明的实施例进行描述，通过对前几个实施例的详细描述可以更清楚地理解本发明的其它任务和优点，其中：
图1示出了本发明的第一实施例的电路结构；
图2为第一实施例的装于电子设备中的冷却装置结构的纵向侧剖面图；
图3为第一实施例中的冷却装置的后视图；
图4为第一实施例中的冷却装置的正面图；
图5为第一实施例中的冷却装置的正视图；
图6为沿纵剖面的正视图，它示意地示出了第一实施例中的沸腾型热交换器的结构；
图7A示出了内侧风扇设备的转速与壳体中温度的关系，图7B示出了外侧风扇设备的电动机的转速与壳体中温度的关系，图7C示出了加热器接通或断开与壳体中温度的关系；
图8为第二实施例中的电子设备整体结构示意图；
图9A为第二实施例中的冷却装置的热交换器的示意结构的横截面图，图9B为第二实施例中冷却装置的热交换器的另一示意图；
图10为第二实施例中的冷却装置结构的正视图；
图11为将第二实施例中图8所示的冷却装置隔开的流体隔板的透视图；
图12为将第二实施例中图1所示的冷却装置隔开的流体隔板的透视图；
图13A示意地示出了在传统类型中空气和制冷剂沿流体通道方向的温度分布，图13B示意地表示出第二实施例中空气和制冷剂沿流体通道方向的温度分布；
图14示出了第二实施例中高温流体温度与肋片位置之间的关系；
图15示出了第二实施例中热从高温流体向低温流体传递的情况；
图16示出了第二实施例中图8所示的冷却装置；
图17示出了图8所示的冷却装置的对比例；
图18示出了图8所示的冷却装置；
图19为第三实施例中的电子设备整体结构示意图；
图20为第三实施例中图19所示的电子设备的侧视图；
图21示出了第三实施例中图19所示的冷却装置；
图22为第三实施例中图21所示的冷却装置结构的正视图；
图23为根据本发明第五实施例中的电子线路示意图；
图24为第五实施例中的冷却装置的垂直横截面图；
图25为第五实施例中的冷却装置的正面图；
图26为第五实施例中的冷却装置的后视图；
图27为第五实施例中的热交换器的正面图；
图28为第五实施例中的热交换器横截面的示意图；
图29为控制单元操作流程图；
图30示出了第五实施例中阻塞百分比和电动机负载之间的关系；
图31为根据本发明第六实施例的冷却装置的整个横截面图；
图32为第六实施例的外罩的正面图；
图33为第六实施例的外罩的后视图；
图34为第六实施例中的热交换器的正面图；
图35为说明第六实施例中的热交换器的运行情况的示意图；
图36为第六实施例中的内侧风机安装状态的横截面图；
图37为第六实施例中的内侧风机内气流通道的平面图；
图38为第六实施例中的内侧风机的分解图；
图39为第六实施例中的外侧风机安装状态的横截面图；
图40为第六实施例中的外侧风机中气流通道的平面图；
图41为第六实施例中的外侧风机的分解图；
图42为相关的现有技术中冷却装置的整个横截面图；
图43为相关的现有技术中外侧风机的安装状态的横截面图；
图44为相关的现有技术中外侧风机的横截面图；
图45为相关的现有技术中内侧风机的安装状态的横截面图；
图46为第七实施例的冷却装置的整个横截面图；
图47为第七实施例中的外罩的正面图；
图48为第七实施例中的外罩的后视图；
图49为第七实施例中的热交换器的正面图；
图50为说明第七实施例中的热交换器运行情况的示意图；
图51为第七实施例中的内侧风机的安装状态的横截面图；
图52为第七实施例中的内侧风机内的气流通道的平面图；
图53为第七实施例中的内侧风机的分解图；
图54为第七实施例中的外侧风机的安装状态的横截面图；
图55为第七实施例中的外侧风机内的气流通道的平面图；
图56为第七实施例中的外侧风机的分解图；
图57为根据本发明第八实施例的电子线路示意图；
图58为第八实施例中的冷却装置的垂直截面图；
图59为第八实施例中的冷却装置的正面图；
图60为第八实施例中的冷却装置的后视图；
图61为第八实施例中的热交换器的正面图；
图62为第八实施例中的热交换器的横截面示意图；
图63为第八实施例中的控制单元操作流程图；
图64示出了第八实施例中的阻塞百分比和电动机负载之间关系。
下面参照上述附图描述将本发明应用于沸腾和冷凝剂冷剂的冷却装置的第一实施例。
图2示出了电子设备的整体结构。在该设备中装有第一实施例的冷却装置。在图2中，电子设备1是安装在便携式无线电话的无线电基地中的一种设备，这种便携式无线电话例如是无绳电话或车用电话等。该电子设备1包括一个壳体2，以及装在壳体2中的电子部件3和4，以及如图2中所见到的装在壳体2左端的冷却装置5。
壳体2是一个用于保持其内部气密封的外壳。电子部件3和4是线路板或包括半导体器件(如晶体管、半导体开关器件、IGBT)的类似结构，这些部件是发热件，当问这些部件供电并使它们工作时，它们将发热。
冷却装置5包括一个金属箱状外壳6，该外壳例如构成装置的主体；一块将外壳6的内部分成第一流体通道7和第二流体通道8的流体隔板9；一个穿过上述流体隔板9的为交换器10，两台设置在热交换器10下方的内侧风扇设备11和12(也可见图3)；一个设置在这些内侧风扇设备11和12上方的加热器13；两个设置在交换器10上方的外侧风扇设备14和15等等。
如图3所示，在外壳6的后壁16的上侧加工有一个将空气吸入壳体2中的吸入口16a，该吸入口16a为矩形开口。此外，在外壳6后壁16的下部加工有两个用于使空气返回(吹出)到第一流体通道7中的空气出口16b和16c，各空气出口16b和16c均为矩形开口。每个内侧风扇设备11和12均包括多叶片风扇(一种离心式多叶片型风扇)的内侧风扇11a和12a和由直流无电刷电动机组成的电动机11b和12b，这些电动机例如用于驱动上述内侧风扇11a和12a。
在这种结构中，当向电动机11b和12b供电并使它们运转时，内侧风扇11a和12a旋转，通过吸入口16a吸入壳体2中的空气(即高温空气)，借助于上述风扇的运转吹送空气，使空气通过第一流体通道7。由风扇外罩17和管路18引导第一流体通道7中的空气后，空气经出口16b和16c排出后进入壳体2中。借助于这种安排，使壳体2中的空气在第一流体通道7中循环。
空气循环通道(壳体2和第一流体通道7)的内部和外部被气密封地分隔开。在此结构中，内侧风扇设备11和12组成第一流体产生设备，它们用于将高温流体流向第一流体通道7。当壳壳体2中的高温空气流入第一流体通道7时，空气被后面将详细描述的热交换器10冷却。
另一方面，如图4所示，外壳6的前壁19的中部设有一个吸入外侧空气的吸入口19a，该吸入口19a有一个设在矩形开口处的百页窗20。此外，外壳6的前壁19的上端设有一个将第二流体通道8中的空气吹出的空气出口19b，该空气出口19b有一个设在矩形开口处的百叶窗21。百叶窗20和21用于防止雨滴进入装置中。外侧风扇设备14和15各包括一个例如由多叶片风扇(一种离心式多叶片风扇)组成的外侧风扇14a和15a和例如由直流无电刷电动机组成的电动机14b和15b，这些电动机用于驱动上述外侧风扇14a和15a，
在这种结构中，当向电动机14b和15b供电时，外侧风扇14a和15a旋转，借助于吹送空气的运行，外侧空气(即低温空气)经吸入口19a吸入并流过第二流体通道8。借助这种结构，由风扇外罩22和管路23将空气导入第二流体通道8后外侧空气流过第二流体通道8。
通过这种安排，外侧风扇设备14和15组成使低温流体在第二流体通道8中流动的第二流体产生设备。当外侧空气流入第二流体通道8时，上述外侧空气可从热交换器10中吸热(即热交换器10放热)(这将在下面详细描述)。此外，在将冷却装置5的外壳6固定在构成电子设备1的壳体2的一部分的门上的情况中，例如在门上与吸入口19a和空气出口19b相应所形成的各开口的周边边缘及吸入口19a和空气出口19b的周边边缘之间装入氯丁橡胶密封垫(未示出)，以防止空气外漏。
如图2和图3所示，将用于控制整过冷却装置5运行的控制器24以及用于向电动机11b和12b供电及控制上述电动机的驱动设备25和26安装在下部(电动机11b的下部)。此外，将用于向电动机14b和15b供电并控制这些电动机的驱动设备27和28设置在外壳6的上部(电动机14b和15b的侧部)。下面将对这些控制器24和驱动设备25-28作详细描述。
另外，例如将热敏电阻29作为温度传感设备设置在外壳6的后壁16的吸入口16a开口边缘的下部。用于检测在第一流体流道7中流动的空气的温度(高温空气)即壳体2中的温度的热敏电阻29将被检测到的温度信号传送给控制器24。
另一方面，将由多级(如三级)沸腾型热交换器30构成的热交换器10固定在流体隔板9上，以使其穿过该流体隔板9。流体隔板9由导热性能良好的金属板如铝等制成，该板具有若干使沸腾型热交换器30通过并支撑该热交换器的通孔。例如通过钎焊将上述流体隔板9连到并固定到外壳6上。
此外，沸腾型热交换器30是一种热虹吸型热交换器，它包括一个朝第一流体通道7伸出的吸热部分31，一个朝第二流体通道8伸出的放热部分32，及连接吸热部分31和放热部分32的第一连管33和第二连管34，从而形成使制冷剂循环的闭合回路。封装在沸腾型热交换器30中的制冷剂例如是HFC-134a(可供选择的不含氯的碳氟化合物组)。
如图5和6所示，上述吸热部分31包括若干彼此大致平行设置的吸热管35；一个用于连通和连接这些吸热管35的下端的下连通部分36；一个用于连通和连接上述吸热管35的上端的上连通部分37。吸热管35由热导性能良好的金属扁管(如铝或铜)构成，其横截面为细长的矩形或椭圆形。在这种情况中，将制冷剂封装在吸热部分31，使制冷剂液面处于各吸热管35的上端。在吸热部分31中，吸热管35可以吸收来自高温空气的热而使其中的液态制冷剂沸腾和气化。于是，上述吸热部分31构成制冷剂沸腾部分。
另一方面，散热部分32包括若干彼此大致平行设置的散热管38；一个用于连通和连接这些散热管38下端的下连通部分39；一个用于连通和连接上述散热管38的上端的上连通部分40。散热管38由热导性能良好的金属扁管(如铝或铜)构成，其横截面为细长的矩形或椭圆形。在散热部分32中，散热管38可以将热传至低温空气，而使其中的气态制冷剂冷凝和液化。这样，散热管38构成制冷剂冷凝部分。
在吸热部分31的吸热管35之间设有吸热部肋片41，在散热部分32的散热管38之间设有散热肋片42。上述吸热部肋片41和散热肋片42均为波纹形肋片，这些肋片由导热性能良好的薄板(如铝或铜)交替折叠而成波纹状。例如用钎焊将每片肋片41和42连到吸热管35和散热管38的扁平外表面上。
第一连管33的横截面基本为圆形，它使吸热部分31的上连通部分37与散热部分32的上连通部分40相连，因此两者彼此连通。第一连管33用于将吸热部分31的已沸腾和气化的制冷剂蒸汽导向散热部分32。第二连管34的横截面基本为圆形，它使散热部分32的下连通部分39与吸热部分31的下连通部分36相连，从而使两者彼此连通。第二连管34用于将散热部分32的已冷凝和液化的液态制冷剂导入吸热部分31。
据此，在热交换器10中，吸热部分31的吸热管35中的液态制冷剂通过吸热部肋片41吸收流过第一流体通道7的高温空气中的热而沸腾蒸发。被蒸发的制冷剂到达散热部分32的散热管38，在上述散热管中制冷剂被冷凝和液化，制冷剂的冷凝潜热通过散热肋片42被传到(散发到)流过第二流体通道8的低温空气中。然后被液化的制冷剂滴入吸热部分31的下连通部分36中。通过使制冷剂反复沸腾和液化而不必使电子设备1的壳本2中的高温空气(高温流体)与外部空气的低温空气(低温流体)混合就可有效地将热量从高温空气传至低温空气(低温流体)。
接下来参见图1，对从冷却装置5的电路和电子设备1的电路中选出的与冷却装置5相关的电路进行描述。在图1中，电子设备1有一输出220V交流电压的交流电源供给回路43，一个输出26V直流电压的直流电源供给回路44和一个报警信号输入部分45。从交流电源供给回路43引出的交流电源供给线46和47及地线48分别通过接线端49a和49b与用于冷却装置5的控制器24相连。
然后将装于控制器24内的交流电源供给线46和47及地线48分别通过接线端49c和49d与加热器13相连。在这种情况中，控制器24中的交流电源供给线46上装有一个由20A的熔丝组成的电流传感器52，一个用于加热器的继电器触点51，一个CT等。加热器13和温度熔丝53串联连接在交流电源供给线46和47之间，地线48连在加热器13的接地端13a。在这种情况下，使加热器13工作的电源的电压例如为186V至264V，工作频率为47Hz至63Hz，加热器输出为1.5KW。
加热器的继电器触点51的闭合一开启状态由装于控制器24中的控制单元54控制。在这种情况下，控制单元54通过接通或断开用于加热器的继电器的继电器线圈使用于加热器的继电器触点51闭合或开启。借助于这种安排，控制单元54接通或断开加热器13。控制单元54由一条逻辑线路、一条恒压线路55和一条显示运转中的异常状态的LED线路等构成，上述逻辑线路由逻辑元件、比较器等组成。控制单元54还用于控制冷却装置5的整体运行。控制单元54接收由电流传感器52检测到的电流检测信号。借助于这种安排，对于控制单元54可以确定加热器13中是否有电流流过，也就是说，可以断定加热器13是否发生故障。此外，控制单元54还接收由两端49e和49f的热电偶29检测到的温度检测信号。借助这种安排，控制单元54可以检测第一流体通道7中气流的温度，即电子设备1的壳体2中的温度。
此外，从电子设备1的直流电源供给回路44引出的正极电源线57，负极电源线57及地线59通过接线端49g和49h与控制器24的控制单元54的恒压线路55相连。恒压线路55接收26V直流电压，将该直流电压26V转换成用于控制单元54的直流恒压(如12V)，并将此电压输入该控制单元54。将2A的熔丝60例如设置在正电源供应线57的接线端49h和恒压线路55之间的位置上。
为了报警，将从电子设备1的报警信号输入部分45引出的连线61和62分别经接线端49i和49j与设置在控制器24上的继电器触点63相连。上述继电器触点63随控制器24的控制单元54闭合或开放。此时，通过接通或断开报警继电器的继电器线圈控制单元54使继电器触点63闭合或开启。通过连线61，62，电子设备1的报警信号输入部分45可以识别继电器触点63的接通或开启状态，其中，用于报警的继电器触点63的闭合例如表示该设备发生故障，继电器触点63开启则表示设备正常运行。
此外，继电器触点63是常闭继电器触点，通电源时触点闭合，断电时触点开启。因此，正常运行时，控制单元54向报警继电器的继电器线圈供电，继电器触点63开启，当检测出有故障出现时(下面将详细描述)，继电器线圈断电，用于报警的继电器触点63闭合。采用这种安排，由于某种情况中止向报警继电器供电时，继电器线圈断开，继电器触点63闭合，显示出设备发生故障(即，所谓的故障—安全结构)。
从电子设备1的直流电源供给回路44引出的正极供电线57，负极供电线58和地线59在接线端49g和接线端49h之间的某点各分出一条支路，在通过接线端49k与驱动器25(和其余三个驱动器26，27和28)相连。在这种情况下，只示出了驱动器25和由驱动器25进行供电和驱动的内部风扇设备11的电动机11b但未示出，其它驱动器26，27和28及电动机12b，14b和15b。各驱动器26，27，28和电动机12b，14b和15b的结构基本上与驱动器25和电动机11b相同。后面将对各驱动器25和电动机11b的结构作更具体的描述。
将转换器64通过接线端49k连接在设置在驱动器25中的正极电源线57和负极电源线58之间。正如所公知的那样，转换器64包括六个连成桥形的开关元件64a和三根三相(U相，V相和W相)输出线65a，65b和65c，上述三根输出线通过接线端49e和电机接线端66与电动机11b的三相线圈67a，67b和67c相连。在这种情况中，电动机11b是一台额定直流电压为26V的三相直流无刷电动机。电动机11b上装有检测转子的转动角(转动位置)的转动传感器68。转动传感器68例如包括三孔元件(孔IC)，该传感器输出转角信号。将一些游滑轮二极管(free-Wheel diodes)(未示出)分别与转换器64的开关元件64a相连。
此外，转换器64的每个开关元件64a的闭合或开启状态由设置在驱动器25中的控制单元69控制。控制单元69包括一个由逻辑元件或比较器构成的逻辑线路和一个恒压线路70。控制单元69通过接线端49m和49n与控制器24的控制单元54相连，因此能接收来自控制单元54的转速信号。控制单元69通过接线端49m和电动机接线端66与转动传感器68相连，因此，可接收来自转动传感器68的转动检测信号。
控制单元69响应转速指示信号和转动检测信号发出一个控制信号，以便控制转换部分64上的各开关元件64a的闭合或开启状态，各开关元件64a根据控制信号闭合或开启，从而对电动机11b的线圈67a至67c供电和进行控制。借助这种安排，控制单元69可使电动机11b以控制器24指示的转速转动。此外，控制器69响应转动检测信号对电动机11b的转速进行检测。当控制单元69检测到所检测的速度低于指示的转速，例如低20％或更多，则可判定电动机处于故障状态(风扇出现故障)，通过连接接线端49m和49n之间的连线将指示故障状态的电动机故障信号传送给控制器24的控制单元54。
此外，连接在驱动器25内的负极电源线58上装有一个例如由电阻组成的电流传感器71，该电流传感器71的两个接线端与控制单元69相连。借助这种安排，控制单元69检测电流传感器71两端的电压，从而可以检测流过电动机11b的负载电流。
此外，接在控制单元69上的恒压线路70与连在驱动器25中的正极电源线57，负极电源线58和地线59相连，该恒压线路接收26V直流电压，将该直流电压转换成用于控制单元69的直流恒定电压(例如12V)，并将此恒定电压输入控制单元69。此外，连在驱动器25上的正极电源线57例如装有7A的保险丝72。
参见图7A-7C，对上述构件的工作更具体地说对冷却装置5的内侧风扇设备11和12、外侧风扇设备14和15及加热器13的工作状况进行描述。
此外，第一实施例中的冷却装置5是在下述环境条件下运行的，即环境温度约在-40℃-+46℃的范围内，环境温度在绝对湿度约为5％至95％的范围，在温度为27℃或更高时绝对温度限制在每磅空气含水0.024的相应的饱和湿度下。大气压力与在海拔高度为-200英尺至10000英尺范围内的测量值相应。直流电源供电范围为19V(直流)至30V(直流)(额定直流电压为26V)。交流电源供电范围为186V(交流)至264V(交流)，47赫至63赫(额定交流电压为220V)。在电子设备1的电子部件3和4的发热量最大值为2700W的情况下，冷却装置5可使壳体2中的温度约保持在0℃至65℃的范围。
参见图7A，对各内侧风扇设备11和12的运行进行描述。控制器24的控制单元54接收来自热电偶29的温度检测信号，检测出第一流体通道7中的气流温度也就是壳体2中的温度，如果检测到的温度不低于温度T2(例如40℃)，控制单元向各驱动器25和26的控制分配器69发出使内侧风扇驱动设备11和12的电动机11b和12b以额定转速(即100％)旋转的转速指示信号。借助于这种结构，可向驱动器25和26供电，并控制上述驱动器(反馈控制)使电动机11b和12b在额定转速下运转，因此，内侧风扇设备11和12的电动机11b和12b以额定转速旋转。
如此运转之后，当电动机11b和12b在额定转速下旋转而壳体2中温度降至T1(如35℃)时，控制器24的控制单元54向驱动器25和26的各控制分配器69发出一个使内侧风扇设备11和12的电动机11b和12b在转速为额定转速的50％的条件下运行的转速指示信号。通过这种布置，驱动器25和26向电动机11b和12b供电并控制这些电动机，使它们以额定转速的50％的转速运行。因此，内侧风扇设备11和12的电动机11b和12b可在额定转速的50％的转速下运行。
接着，当内侧风扇设备11和12的电动机11b和12b在额定转速的50％的转速下运行时，壳体2内的温度增加到T2(40℃)时，转速又切换到使电动机11b和12b在额定转速下运行。当内侧风扇设备11和12的电动机11b和12b在额定转速下旋转时，壳体2内温度降到T1(35℃)时，转速切换到使电动机11b和12b在额定转速的50％的转速下运行。如此连续地根据壳体2内的温度以上述相同的方式反复对内侧风扇设备11和12的电动机11b和12b的转速进行切换控制。
另一方面，外侧风扇设备14和15以图7B所示方式运行。更具体地说，控制器24的控制单元54接收来自热电偶29的温度检测信号，检测出第一流体通道7中的气流温度即壳体2中的温度，如果检测到的温度不低于T4(例如55℃)，该控制单元向驱动器27和28的各控制单元69发出使外侧风扇设备14和15的电动机14b和15b以额定转速(100％)旋转的转速指示信号。借助于这种安排，可向驱动器27和28供电，并控制上述驱动器，使电动机14b和15b以额定转速旋转。因此，外侧风扇设备14和15的电动机14b和15b以额定转速旋转。
如此运行之后，当壳体2内温度降至T3(如50℃)，控制器24的控制单元54向驱动器27和28的各控制分配器69发出一个使外侧风扇设备14和15的电动机14b和15b在转速为额定转速的50％的条件下运行的转速指示信号，通过这种布置，驱动器27和28向电动机14b和15b供电，并控制这些电动机，使它们在50％的额定转速的转速下运行，故而，外侧风扇设备14和15的电动机14b和15b在额定转速的50％的转速下运行。
此外，外侧风扇设备14和15的电动机14b和15b在额定转速的50％的转速下旋转壳体2内的温度降至T5(如35℃)时，控制器24的控制单元54向各驱动器27和28的控制分配器69发出使外侧风扇设备14和15的电动机14b和15b停转(即额定转速的0％)的转速指示信号。借助这种安排，驱动器27和28停止向电动机14b和15b供电，因此，外侧风扇设备14和15停止运行。
另一方面，外侧风扇设备14和15的电动机14b和15b停转时壳体2中的温度达到T6(如40℃)时，控制器24的控制单元54向各驱动器27和28的控制分配器69发出一个使外侧风扇设备14和15的电动机14b和15b在转速为额定转速的50％的条件下运行的转速指示信号。采用这种安排，驱动器27和28可实现使电动机14b和15b在额定转速的50％的转速下运行的切换操作。然后，当外侧风扇设备14和15的电动机14b和15b在以额定转速的50％进行旋转的情况下壳体2内的温度增至T4(如55℃)时，此时，控制器24的控制单元54向驱动器27和28的各控制分配器69发出一个使外侧风扇设备14和15的电动机14b和15b旋转的转速指示信号，通过这种结构，驱动器27和28对转速进行切换，使电动机14b和15b在额定转速(100％)下运行。如上所述，外侧风扇设备14和15的电动机14b和15b的转速根据壳体2内的温度分别进行切换。
下面参见图7C对加热器13的工作情况进行描述。在外部环境温度降低时，壳体2内的温度也下降。然后，向加热器13供电，使其工作，以保持壳体2内部温度不低于0℃，流过第一流体通道7中的空气由加热器13加热，以防止壳体2内的温度降低到0℃以下。
更具体地说，如图7C所示，当壳体2内的温度降至Ta(如5℃)时，控制器24的控制单元54使用于向加热器供电的继电器触点51闭合，加热器13工作。只要壳体2内的温度不高于Ta(5℃)加热器13一直工作。当壳体2内的温度增至Tb(如10℃)时，控制器24的控制单元54使用于加热器的继电器触点51断开，加热器13断电。如上所述，根据壳体2内的温度反复控制加热器13使其通电或断电。
下面描述冷却装置5发生故障时控制器24的控制要点。首先，由于某种原因当风扇设备11，12，14和15的电动机11b，12b，14b和15b的转速减小到低于给定转速，例如低20％或更低时，驱动器25-28的各个控制分配器69检测不正常状态以判定该电动机处于非正常运转(风扇发生故障)，然后向控制器24的控制单元54发出反映这种状态的电动机故障信号。控制器24的控制单元54使报警继电器触点63开启，LED亮，显示出设置在LED线路56中的风扇发生故障。作为显示风扇故障的LED发光二极管，设置四个分别与各台电动机11b，12b，14b和15b对应的LED，以便显示出风扇设备11，12，14和15的哪一台电动机11b，12b，14b和15b发生故障。
用于报警的继电器触点63断开，电子设备1的报警信号输入部分45识别出冷却装置5处于不正常运行。在这种情况下，控制器24的控制单元54使报警继电器触点63断开，向电子设备1发出一个反映非正常运行的非正常运行信号。出现故障时，电子设备1向远处的维修人员发出信息，告知装置处于非正常运行。因此，维修人员可以对处于非正常运行的冷却装置5进行维修。
此时，维修人员可以通过设在冷却装置5的外壳6的前下表面的观察窗(未示出)直观判定控制器24的LED线路56中哪一个LED亮。因此，可以辨别风扇设备11，12，14和15的哪一台电动机11b，12b，14b和15b出现故障。
下面描述加热器13出现故障的情况。控制器24的控制单元54可以根据从电流传感器52获得的电流检测信号判断加热器是否有电流流过，因此，如果没有电流流过加热器，就断定装置中的加热器发生故障(加热丝断)。如果断定加热器发生故障，控制单元54使报警继电器触点63断开，同时设置在LED线路56内显示加热器故障的LED亮。
下面描述电子设备1的壳体2内的温度超过设定温度范围即内部温度处于不正常状态时运行控制情况。在这种情况中，当控制器24的控制单元54根据来自热电偶29的温度检测信号测定壳体2内的温度不低于70℃时，控制单元54使报警继电器触点63断开，设置在LED线路56内反映高温非正常状态的LED亮。此外，当检测到的壳体2内的温度例如不高于0℃时，控制单元54使报警继电器触点63断开，设置在LED线路56内反映低温非正常状态的LED亮。
在上述结构中，LED线路56中装有分别反映各类运行故障的LED，因此，维修人员通过冷却装置5的外壳6中的观察窗可以直观地判断控制器24的LED线路56中哪一个LED亮，从而方便地确定非正常运行的类别。
此外，在本发明的第一实施例中，在壳体2内的温度不低于70℃的情况和控制器24出现故障的情况中，内侧风扇设备11和12及外侧风扇设备14和15的电动机11b，12b，14b和15b均以额定转速运行。这种控制可以分别由控制器24的控制单元54和驱动器25至28的各控制分配器69完成。通过这种结构，可以将壳体2内的温度尽可能地降低，因此，可以提高系统运行的稳定性和安全性。再者，作为控制器24出现故障的情况，可能是控制单元54不输出用于指示各电动机11b，12b，14b和15b的旋转速度的速度指示信号的情况，也可能是控制器24的控制单元54与各驱动器25至28的控制单元69连接的连线断开的情况，或者是热电偶29与控制器24的控制单元54连接的连线断开的情况。
按照上面所描述的本发明的第一实施例的结构，由于将装置构成为可根据热电偶29检测到的壳体2内的温度分级地、可变地控制内侧风扇设备11和12及外侧风扇设备14和15的各台电动机11b，12b，14b和15b的转速，就可以在壳体2内的温度保持在设定温度范围内时各电动机11b，12b，14b和15b的转速(即输出)尽可能低。据此，与现有技术相比，本发明可降低电能消耗。
此外，在第一实施例中，虽然可用两级可变地对内侧风扇设备11和12的各电动机11b和12b的转速进行控制，同时用三级可变地对外侧风扇设备14和15的各电动机14b和15b的转速进行控制，但本发明并不限于此种结构，还可对各内侧风扇设备11和12的各电动机11b和12b的转速以三级或更多级的方式可变地进行控制，或者对各外侧风扇设备14和15的各电动机14b和15b的转速以二级或更多级，或四级或高于四级可变地进行控制，或者可以对各电动机11b，12b，14b和15b的转速可变地进行线性控制。
在第一实施例中，由于各驱动器25至28的各控制分配器69通过电流传感器71检测流过各电动机11b，12b，14b和15b的负载电流，当传感器检测的负载电流值比正常运转时的电流值大到一定程度时，或者当该值略低于正常运转值时，报警用继电器触点可以断开，显示各种非正常运行的LED亮。
另一方面，在第一实施例中，虽然在壳体2和第一流体通道7中流过的是空气，也可以用液体(如油或水)等代替空气。在这种情况中，最好装一台内部泵代替内侧风扇设备11和12。此外，虽然在外侧流体通道和第二流体通道8中流过的是空气(外部空气)，也可用液体(如油或水)等代替空气。在这种情况下，最好装一台外侧泵代替外侧风扇设备14和15。
此外，在第一实施例中，采用沸腾型热交换器30作为热交换器10，也可优选采用所谓热泵代替上述沸腾型热交换器30。此外，在第一实施例中，报警用继电器触点63闭合或断开，以将显示出现故障的信号传送给电子设备1(报警信号输入45)，但也可将用于判断(具体断定)故障类型的非正常状态信号传送给电子设备1(报警信号输入45)。在这种方式中，由于可以在电子设备1上确定非正常运行的类型，电子设备1就可以按非正常运行类型进行响应。更具体地说，当发出风扇设备11，12，14和15出现故障的信息时，就可使电子设备1的各电子部件3和4的发热量减少，或者使各电子部件3和4完全停止工作。
下面描述本发明的第二实施例。
图8至13描绘出了本发明的第二实施例，其中图8示出了电子设备的整体结构。
电子设备1例如是一种用于移动式无线电话(例如便携式电话机或车用电话或类似设备)的无线电基地台站，该电子设备包括一个壳体13以及一个用于冷却电子部件11和12或类似部件的冷却装置(冷却器)14，上述壳体用于气密地将电子部件11和12装于其内。
电子部件11为发热器件，当向它供电时，该部件按规定工作，并产生热量。
(例如，构成插入到收一发机内的高频开关电路的半导体开关器件)。电子部件12也是一个发热器件，当给它供电时，该部件也按规定工作，并产生热量(例如象插入功率放大器中的功率三极管类的半导体放大器件)。
用作使外部和内部彼此气密的壳体13限定出一个内部密封空间15。为了防止电子部件11和12因杂质如灰尘残屑及湿气之类的物质落在其上造成性能降低，利用用在冷却装置14中的流体隔板(下面将介绍)使密封空间15与外部完全气密隔离。
借助用于冷却装置14的流体分隔板和冷却装置14的罩，密封空间15被分成用来安放电子部件11和12的电子部件安放空间16和用作罩内的通道的高温侧传热空间17。为了使冷却装置14的深度尺寸减到最小，让高温侧传热空间17的流路面积的顶风侧窄小，而让该高温侧传热空间下游侧的流路面积比上游侧的流路面积宽大。此外，壳体13限定高温侧传热空间17和低温侧传热空间18，后者作为密闭本体外侧通道，该通道通过流体隔板被隔开。
冷却装置14包括一个与壳体13成为一体的套20；两个用作产生低温空气流(外部流体，低温流体)的上部离心风机21；两个用于产生高温空气流(内部流体，高温流体)的下部离心风机22；一个用于将密封空间15中的空气温度维持在不低于下限温度(例如0℃)的电加热器23；一个用于对冷却装置14中所用的电气设备进行供电和控制的控制器24；以及一个将密封空间15中的空气温度设定在不高于上限温度(例如70℃等)的热交换器25。
套20包括一个处于电子设备1最外侧的外壁板26和一个在高温侧传热空间17周围的后侧隔板27。通过连接，例如用点焊法或用螺丝或螺栓一类固定设备将外壁板26和后侧隔板27固定到壳体13上。
两个上部离心式风机21是低温侧风机，它们分别有一个用于在低温侧传热空间18内产生空气流的离心式风扇31，并有一个用于驱动离心式风扇31的电动机32和一个里面装有旋转离心风扇31的涡形套33。
两个下部离心式风机22是高温侧风机，它们分别有一个用于在高温侧传热空间17内产生空气流的离心式风扇34，并均有一个用于驱动离心式风扇34的电动机35和一个里面装有旋转离心式风扇34的涡形套36。
电加热器23是一个内部流体加热部件，因为当气密空间15内的温度低于下限温度(例如0℃)时，电热部件(例如半导体元件)11和12的性能降低，所以用电加热器23加热流过高温侧传热空间17的空气，使得气密空间15内的温度维持在不低于下限温度。在第二实施例中该电加热器23的发热量例如为1.2KW。
控制器24是一个控制线路，它用于根据温度传感器9检测到的气密空间15内的温度控制电气设备，上述电气设备例如是两个上部离心式风机21的电动机32，两个下部离心式风机22的电动机35和电加热器23等，温度传感器由温度传感元件(例如热敏电阻等)构成。
当气密空间15内的温度不低于下限温度(例如0℃)时，控制器24进行控制，使得两个上部离心式风机21和两个下部离心式风机22在Hi(强风量)或Lo(弱风量)挡下运转，电加热器23停止运行。此外，在本第二实施例中，控制器24按下述方式控制两个上侧风机21和两个下侧风机22；使这些风机21和22在气密空间15内的温度不低于下限温度的正常运行(白天)期间的转速基本相同，风量也相同。然后，在夜晚或午夜，为降低送风量，使两个上侧风机31中的至少一个风机的转速降低(相对于正常运行)，而使两个下侧风机22中至少一个风机的转速增加(相对于正常运行)以增加送风量。
再者，例如可用一个时钟(未示出)作为计时器规定白天、夜晚和午夜的时间段分别为：7：00至18：00为白天时间，18：00至21：00为夜晚时间，21：00至7：00为午夜时间。为了完成上述控制，在18：00至21：00内输出一个夜晚时间信号(或降低噪音需求信号，或第一噪音降低需求信号)。而在21：00至7：00期间，可以输出一个午夜时间信号(或降低噪音需求信号，或第二噪音降低需要信号)以完成上述控制。还可以通过用光电激励器件(例如太阳能电池，光敏二极管，光敏三极管等)作为光量检测部件(未示出)检测亮度提供一个用于确定白天和夜晚的任一时间段的时间段确定线路。当然也可以将计时器和光量检测部件结合使用。利用这种结构，在上侧风机21运行时噪音成为干扰的夜晚和午夜期间，可以降低上侧风机21的噪音。表1示出了一个控制实例。表1
由计时器确定的时间     7至18     18至21     21至7
光量检测部件的光电电动势   中—高—中     中—低     低—中
确定的运行时间段     白天     夜晚     午夜
上侧风机的送风量     70     60     40
下侧风机的送风量     70     80     100
在表1中，各风机的数值代表在供给电压为额定电压时速率设定为100的情况下转速的比。为了改变上述数值，或者例如可以控制供给电压的波幅值，或者控制PWM(脉冲宽度调制)以控制脉冲宽度。
此外，当气密空间15内的温度不高于下限温度(例如0℃)时，控制器24进行控制，切断两个上侧离心式风机21的电动机32的电源，两个下侧离心式风机22的电动机35在Hi(强风量)或L0(弱风量)档运行，电加热器23接通。
下面结合附图8至12详细描述具有冷却装置的热交换设备25。图9A为冷却装置结构简图，图9B为具有安排成多级的冷却装置的热交换设备，图10示出了冷却装置的具体结构，图11和12示出了把冷却装置分成两部分的流体隔板。
热交换器25有一块流体隔板2和多级冷却单元3，流体隔板2把冷却单元组装成若干(两)级，并使其延伸通过板2。流体隔板2把高温空气和低温空气分开，高温空气就是循环通过壳体13内部的内部空气(称作内部空气)，低温空气就是在壳体13外部循环的外部空气(称作外部空气)，内部空气和外部空气彼此气密隔开。
流体隔板2构成壳体13的一个壁面(套的一部分)，该壳体13构成气密空间15的一个壁面和低温侧传热空间18的一个壁面，气密空间内部为高温，低温侧传热空间内部为低温。例如，流体隔板2由高热导率的金属薄板材料(例如铝)构成。把流体隔板2与冷却单元3以及套20焊接在一起，以便在包括高温侧传热空间17的气密空间15和包括低温侧传热空间18的外部之间构成一个密闭隔段。
如图11所示，流体隔板2有若干按预定间隔设置的细长的矩形或椭圆形通孔38(例如1.7mm宽，16.0mm长)，冷却单元3的各冷却管穿过这些通孔(这将在后面进行描述)。如图12所示，流体隔板2可以是对开的板(本实施例中为两块对开的板)。
按照预定角度，在套20中把冷却单元3倾斜地安装成若干(两)级。冷却单元3为多流路式热交换单元，每个热交换单元均有若干里面封装有碳氟化合物型制冷剂的冷却管4，并有一对使各冷却管4连通的连通管5以及若干固定到各冷却管4外部的传热肋片。各侧板37与各冷却单元3的两侧相连，侧板的作用是借助固定设备将冷却单元3固定到流体隔板2和套20上，用以加固若干冷却管和若干传热肋片6。此外，按照高温空气和低温空气的流动方向把冷却单元3设置成若干级(例如两级)。
若干冷却管4均为扁管式(例如1.7mm宽，16.0mm长)，其截面形状为细长矩形或椭圆形，它们由热传导好的金属材料制成，例如用铝或铜制成。应使冷却管4设置成分别延伸通过流体隔板2上的通孔38。各冷却单元3的包括冷却管4的一侧(图10中的下侧)，以流体隔板2为界，它是高温空气侧，它构成为制冷剂容器7(沸腾部)，而另一侧(图10中的上侧)以流体隔板2为界为低温空气侧，它构成散热器8(冷凝部)。在该实施例中，沸腾部7的宽(横向尺寸)为360mm，高为330mm，厚为16mm，冷凝部8的宽为360mm，高为430mm，厚为16mm。
连通管5包括一个与若干冷却管4(沸腾部7)的各管的下端相连的高温侧容器41及一个与若干冷却管4(冷凝部8)的各管的上端相连通的低温侧容器42，所以各冷却管4之间彼此连通。高温和低温侧容器41，42均在冷却管4的那侧装有一块芯板，并有一个固定到芯板上的通常为倒U形的容器板。在高温侧容器41或低温侧容器42中有用于把制冷剂封装到冷却单元3中的单一制冷剂封装口(未示出)。把制冷剂封装到冷却单元3的各冷却管4中，直到液面高度基本与流体隔板2平齐，即一直到沸腾部7的顶部。在把传热肋片6焊接到冷却管4上以后再封装制冷剂。此外，高温侧容器41可以省略。
传热肋片6包括安插在冷却单元3的高温侧(沸腾部7)处的相邻冷却管4之间的吸热肋片6a和安插在冷却单元3的低温侧(冷凝部8)处的相邻冷却管4之间的散热肋片6b。例如，传热肋片6为波纹肋片，该肋片由交替地对一块热导率良好的金属薄板(例如0.02至0.50mm厚)例如铝板压制弯曲制成。把肋片6焊接到冷却管4的平坦外壁面上。这样管4的外壁面就与传热肋片6相联，并彼此焊接在一起。
吸热肋片6a设置在流体隔板2下方，肋距P1例如为2.40mm，肋宽B1例如为16mm。此外，肋距P1例如优选范围为1.50mm至2.90mm，较好的范围为2.00mm至2.50mm。散热肋片6b被隔开在流体隔板2的上方，其肋距P2的优选范围为3.00mm至4.50mm，较好的范围为3.50mm至4.00mm。也就是说冷却单元3的吸热肋片6a的肋距P1小于散热肋片6b的肋距P2，例如约小50％到65％。
如图8和9B所示，在热交换器25中，冷却单元3沿高温空气和低温空气的流体方向设置成多级，使密闭空间15的高温侧传热空间17内循环的高温空气(壳体13内的清洁空气)和低温侧传热空间18内循环的低温空气(壳体13外侧的不清洁空气)彼此间接相反的方向流动。
即在由多级冷却单元3或类似部件组成的热交换器25中，图中所看到的第二级冷却单元3的冷却管4下端部(沸腾部7)右侧是高温空气的入口，图中所看到的第一级冷却单元3的冷却管4下端部(沸腾部7)左侧是高温空气的出口。此外，在热交换器25中，图中所看到的第一级冷却单元3的冷却管4上端部(冷凝部8)左侧是高温空气的入口，图中所看到的第二级冷却单元3的冷却管4上部(冷凝部8)右侧是高温空气的出口。
下面参照附图9和10简单描述具有热交换器25的冷却装置14的运行情况，在该热交换器中，本实施例的冷却单元3设置成多级，使高温空气和低温空气按相反的方向流动。
当壳体13的密封空间15内的温度不低于下限温度(例如0℃)时，向两个上侧离心式风机21的电动机32和两个下侧离心式风机22的电动机35供电，这样，使高温空气流(不含诸如灰尘残屑或湿气的杂质的干净外侧流体)在壳体13内的低温侧传热空间18内循环。
使安装使成冷却单元通过壳体13的流体隔板2的冷却单元3工作，封装到多级冷却单元3的冷却管4中的制冷剂通过吸热肋片6a，吸收高温空气传来的热，并沸腾气化，这如图9A所示。已气化的制冷剂蒸汽在冷却单元3上端处的冷凝部8的内壁面上冷凝液化，冷却单元3上端在低温空气中，所以其温度为低温，再通过散热肋片6b把冷凝潜热传给低温空气。
如图9A所示，在冷凝部8中冷凝液化了的制冷剂在其自身重量下沿着冷却管4的内壁面落到冷却单元3下端侧处的沸腾部7中。如上所述，通过反复交替地让封装到冷却单元3的冷却管4中的制冷剂沸腾气化、冷凝和液化，高温空气的热量就传给了低温空气。这样，用多级冷却单元3就可把电子部件11和12产生的热散发掉。
采用这种结构，不用把在密闭空间15的高温侧传热空间17中循环的高温空气(壳体13中的清洁空气)与在低温侧传热空间18中循环的低温空气(壳体13外部的不清洁空气)进行混合就可以冷却电子部件11和12。
在该实施例的冷却单元3中，由于吸吸热肋片6a的肋距P1小于散热肋片6b的肋距P2，所以若干冷却管4构成的沸腾部7的有效换热面积要比冷凝部8的低，上述沸腾部从流体隔板2开始向下伸出(伸入壳体13)，而上述冷凝部从流体隔板2开始向上伸出(伸出壳体13)，但沸腾部7可以和小肋距一样改善换热性能，所以即使沸腾部7的有效换热面积小，换热性能也不降低。
如图14所示，流过吸热肋片6a的高温流体的温度可以变化，图14示出了高温流体的流速改变时，在吸热肋片6a的各部位处高温流体的温度。为描述起见，吸热肋片6a各部位的温度保持均匀。本实施例的冷却装置的吸热肋片6a是由导热性能极好的百叶窗式的波形肋片构成的。对壳体13内部进行冷却时，高温流体入口温度和肋片6a的温度之间的温差可在约几度(摄氏)至几十摄氏度的范围内，流过吸热肋片6a的高温流体的温度可上升到足以超过吸热肋片6a的温度范围。
高温流体的体积流增大时，高温流体的流速增加，致使吸热肋片6a的导热性能增加，但由于要求流体流过吸热肋片6a的时间缩短，高温流体的温度变化慢。然而，由于所采用的吸热肋片6a的导热性能良好且具有足够的富裕量，高温流体的温度可上升到各肋片出口处的肋片温度。此外，当流体的体积流减小时，由于有足够的富裕量，温度急剧变化。如上所述，为了调节体积流，采用在导热方面有足够富裕量的波形肋片(具体地说，具有百叶窗式的波纹肋片)作为吸热肋片6a。此外，上述要点也可类似地用于散热肋片。
下面描述变化两台上侧风机21的两台下侧风机22的风量所取得的效果。
当图8中的内部流体(高温流体)的体积流增大到大于外部流体(低温流体)的体积流时，冷却装置的传热变化如图15所示。当高温流体流过沸腾部7时，高温流体将热传给沸腾部7上的吸热肋片，因此，高温流体的温度降低。由高温流体传出的高温流体的热量q(J/S)是空气的热容量和降低的温度之积。换句话说，可用下面的方程式表示，即：高温流体的体积流Q(m3/S)×高温流体的密度ρ(kg/m3)×高温流体的比热CP(J/Kg℃)×温度降低值ΔT(℃)。
在这种情况下，由于高温流体的密度ρ和比热Cp基本恒定(虽然，高温流体的密度ρ和比热Cp随温度改变略有变化，但值很小)，如果由高温流体传递的热量q钉等，当高温侧体积流Q增加时，高温流体的温度降低量ΔT减小(ΔT1’＜ΔT1)，处于沸腾部7的吸热肋片6a维持在高温状态。
热量传给吸热肋片6a后，可以认为吸热肋片6a和散热肋片6b之间的温差基本上与高温流体的体积流和低温流体的体积流彼此几乎相等的情况中的温差相同(虽然，制冷剂的气化热的变化与制冷剂的饱和温度有关，但仍处在可以忽略的范围内)，因为吸热肋片6a、沸腾部7、制冷剂、冷凝部8和散热肋片6b之间的热流(每单位面积的传热量)彼此相等(虽然随温度不同温差略有变化，但这种温差值很小)。当吸热肋片6a的温度随高温流体的体积流增大而升高时，散热肋片的温度也升高。
此外，由散热肋片6b传给低温流体的热量q(J/S)可用下述方程表示：低温流体的体积流Q(m3/S)×低温流体的密度ρ(kg/m3)×低温流体的比热CP(J/Kg·℃)×温度的增加量ΔT(℃)。在这种情况中，由于散热肋片和低温流体之间的温差增大(图15中ΔT2’＞ΔT2)，低温流体的体积流可能减小。如上所述，由于制冷剂的饱和温度可随高温流体体积流的改变自由地改变，因此可减小低温流体的体积流。
根据这种结构，可以减小对噪音影响最大的上侧风机21的风量。由于上述装置安装在密闭壳套内，随着高温流体体积流的增加，可以降低噪音。因此，通过增加高温侧的风量和减小低温侧的风量，可以大大降低整体噪音。
此外，通过减小低温侧流体的体积流，还可以减少附着在散热器上的污物量，进而可延长保持热交换器清洁的时间等等。
如本实施例所描述的将制冷剂封装到流体隔板附近时，沸腾部7内的冷却管4中发生的沸腾(蒸发)现象维持液池沸腾状态(由于沸腾表面出现气泡而形成的沸腾)。从理论上讲，这种液池沸腾的热阻比壁表面蒸发的热阻大(在壁表面蒸发的情况中，一层相当薄的液态制冷剂膜与壁表面接触，制冷剂从该表面蒸发)。也就是说，由于热阻值与沸腾部分7的壁表面的整个面积上发生沸腾(蒸发)的体积有关，液池沸腾引起的制冷剂的蒸发限制在气泡部分，而薄的液态制冷剂的蒸发发生在宽范围内。
但是，在本实施例中，采用使沸腾部分7在垂直方向加长的结构，液膜可克服重力升到高于液体表面的很高的水平面上，所以很难沿垂直方向在壁表面的宽范围内维持薄液膜状态。
另一方面，由于冷凝部8的壁表面与冷凝部8内的被冷凝制冷剂的接触比低于液池沸腾期间沸腾部7中壁表面与制冷剂的接触比，所以其热阻低于液池沸腾的沸腾部7壁表面的热阻(图15中ΔTb＞ΔTc)。据此，在冷却单元3中，在沸腾部分7的大部分范围内存在液态制冷剂，并且主要形成液池沸腾，减小沸腾部分7的热阻量ΔTb是非常有益的。这样，由于在冷凝部分8的壁表面上的热阻几乎不减小(ΔTc’ΔTC”)，尤其可通过增大高温流体的体积流调整ΔTb’＜ΔTb的关系。所以，可以减小从沸腾部7的壁表面位往上到冷凝部8的壁表面的热阻，其不等式类似于(ΔTb’+ΔTc’＜ΔTbΔTc)，ΔT2’可以相应增加。
此外，高温流体在壳体13中循环，若循环的高温流体的体积流增加，高温流体的一部分转换成壳体13中作为静压作用在高温流体输入侧的压力，因此，可以回收流入壳体13中的流体的部分能量。反之，即使低温流体的体积流增加，排出的低温流体的速度和压力能释放到大气中，流体的能量不能回收。于是，可增加高温流体的体积流和减少低温流体的体积流，以便降低各风机21和22的电能消耗。此外，增大高温流体的流速可减少壳体13中温度的分散性。
如果改变下侧风机21和上侧风机22的转速，即使用相同数量的风机也可以改变低温流体和高温流体的体积流。此外，如果有安排风机的空间，通过改变风机台数可改变送风量，上述每台风机都有相同的技术规格(转速、风机叶片的直径，电能消耗)。
如图8和16所示，在本实施例中，设有一条开口位于壳体13上部位置的高温流体吸入通道27a，该通道必然引入上部高温流体。当增加高温流体的体积流时，可防止壳体13中的高温流体通过高温流体吸入通道27a而积聚在上部，并抽吸在上部上升的高温流体，因此提高了热交换器的效率。
作为一个比较例，图17中示出的是没有高温流体吸入通道的结构。在这种情况中，流过沸腾部7的高温流体的流速分布(上部、中部和下部)差别很大。如图17所示，流体的流速集中在沸腾部7的接近下侧风机22(上侧流速降低)的下部，因此，不能有效利用沸腾部7。即，由于大量液态制冷剂存在于沸腾部7下面，可能发生液池沸腾。所以，沸腾部7中位置越高，气泡就越多，液态制冷剂存在的可能性减少，因此，薄液膜状制冷剂很容易蒸发。据此，沸腾部7上部流体的流速降低时，不能有效地将热从高温流体传到吸热到肋片6a。
反之，如图8和16所示，若设置了高温流体吸入通道27a，如上所述形成高温流体，从下侧风机22的观点考虑，在沸腾部7的上部和下部流体通道中没有差别，高温流体体积流必然以平均速率输入到沸腾部7的上部。采用这种安排，增加高温流体的体积流时，尤其能提高沸腾部分7的效率。
此外，高温流体吸入管道27a可以解决缩短回路的困难，在该回路中，就在流体从下侧风机22送出流体之后将由沸腾部7冷却的高温流体吸入沸腾部7。当回路缩短时，流体局部温度非常高，例如在壳体13的上部流体温度很高。
此外，如图16所示，即使由于某种原因使用于隔离高温流体和低温流体的隔离壁的密封性能变坏时，高温流体吸入通道27a的作用是能防止水滴流到壳体13中的电路上。通过图18中所示的设置在沸腾部7下部的排放管61可使防止流入壳体13的水滴由高温流体吸入通道27a排出壳体13。此外，由于减小了低温流体的体积流，可以将作用在要求防水的低温通道上的上侧风机的动态压力限制在低值上，因此，可提高防水性能。
下面参照附图13A和13B描述热交换器的特性，在这种热交换器中，冷却单元3按照高温空气和低温空气的流动方向设置成多级。
图13A和13B分别是说明空气沿流路方向的温度分布和制冷剂沿流路方向的温度分布的示意图，它们表示的冷却单元3为单级(一级)和多级(二级)的情况。在图13A和13B中，纵轴表示温度(越下面的温度越高)，横轴表示流体(空气)的流动方向。
在冷却单元3为单级(一级)热交换器的情况中，高温从下段冷却单元(沸腾部7)的右侧(图示)流入，当高温空气的热量被传到上段冷却单元(冷凝部8)，使高温的温度下降后，即已冷却的高温空气从冷却单元3的左侧(图示)流出。此外，如图13A所示，在冷却单元3为单级(一级)的热交换器的情况下，低温空气从上段冷却单元(冷凝部8)的左侧(图示)流入，高温在吸收了冷却单元3的热量的同时温度升高，高温空气从冷却单元3的右侧(图示)流出。
假定冷却单元3的冷凝部8的进出口空气之间的温差为ΔT1，由于与封装到冷却单元3中的制冷剂进行热交换的换热介质是空气，所以低温空气迅速被冷却单元3的散热肋片6b加热，低温空气在入口处的温度迅速上升，然而，低温空气成为饱和状态后，温差ΔT1(冷却性能)增加不大。
反之，如图13B所示，在热交换器25的冷却单元3设置多级的情况下，至少在沿空气流动方向的两级中，封装到冷却单元3内的制冷剂和空气之间可进行换热。此时，由于封装到第一级冷却单元3中的制冷剂与封装到第二级冷却单元3中的制冷剂之间有用虚线表示的温差(散热肋片之间的温差，吸热肋片之间的温差)，所以在图13B所示，低温空气于第一级冷却单元3的冷凝部8的中部达到饱和温度，然后，温度增加到接近第二级冷却单元3的入口温度，高温空气于第二级冷却单元3的沸腾部7的中部达到饱和温度，在第一级冷却单元3的入口附近温度下降。
因此，在该实施例的情况中(冷却单元3设置成多级的热交换器25)，温差ΔT2可以比ΔT1大(设置成单级冷却单元3的热交换器的情况)，如图13A和13B所示，因此可以把高温空气的热传给低温空气，从而能改善高温空气的冷却性能。采用这种结构，由于能改善电子部件11和12的冷却效果，所以电子部件11和12就可以稳定地工作。此外，在该实施例中，与已有技术中具有相同散热性能(冷却性能)的情况相比，可以减少冷却单元3的有效换热面积(有效散热面积)，所以，具有紧凑热交换器25的冷却装置14的整体尺寸可以减小。
应把具有多级冷却单元3的热交换器25设置成使高温空气和低温空气可以彼此相反的方向流动。据此，由于可以在封装到第一冷却单元3中的制冷剂温度(散热肋片温度，吸热肋片温度)和封装到第二冷却单元3中的制冷剂温度(散热肋片温度，吸热肋片温度)之间有效地建立温差，通过使用具有温差的制冷剂，就可以有效地按顺序提高和降低低温空气和高温空气的温度。这样，可以进一步改善冷却性能，减少冷却装置14的整体尺寸。
在该实施例中，描述的是两级冷却单元3，如果要求热交换器25的沸腾部7和冷凝部8的空气入口和空气出口之间有更大的温差，可以采用三级或三级以上的多级，它们的运行和效果与上所述类似，所以此处不作描述。
由于本实施例冷却单元3中的高温侧被壳体13(流体隔板2)气密地隔离，所以让构成不发生堵塞的沸腾部7的冷却管4上的吸热肋片6a的肋距P1小于散热肋片6b的肋距P2，吸热肋片6a在构成沸腾部7的冷却管4上，散热肋片在构成冷凝部8的冷却管4上，冷凝部8处在含有诸如灰尘残屑或湿气等的大气中。
这样，与流体隔板2高温侧(内部空气侧)处的肋距和低温侧(外部空气侧)处的肋距相同的情况相比，沸腾部7的肋距P1小于冷凝部8的肋距P2可以改进高温空气的冷却性能同时可防止冷凝部8阻塞。此外，可以减少吸热肋片6a的垂直尺寸，使该尺寸比散热肋片6b的垂直尺寸短，缩短的尺寸等于肋距P1减小的尺寸。这样，可以减少若干冷却管4的沸腾部7的垂直尺寸(有效散热面积)，使冷却单元3和冷却装置14的整体尺寸减小。
下面描述本发明的第三实施例。
图19为一侧视图，它示出了适用于箱式冷却装置的第三实施例中的冷却单元3，图20为从图19外侧也就是从图纸左侧看到的顶视平面图，图21示出了图19中的冷却装置，图22为图21的正视图。
如图19所示，本实施例的冷却单元3装于限定出一个电子部件安装空间16(后面称为安装空间16)的壳体13中。安装空间16中装有发热部件11和12，这些部件可以由如通讯设备之类的发送或接收设备和用于驱动发送或接收设备的功率放大器构成。
如图19所示，冷却单元3的上部和下部各设有与安装空间16相通的高温流体吸入通道27a和高温流体排出通道27b。为了将容纳在安装空间16中的气体送入高温侧传热空间17，将高温流体吸入通道27a同时设置在与安装空间16的上部相通的开口处。更具体地说，在冷却单元3中垂直延伸的高温传热侧空间17由限定板27的侧壁表面和后表面侧形成，高温侧传热空间17的上端的开口朝向安装空间16的上部(流体隔板2上方的部分)，用作高温流体吸入通道27a。
采用这种结构，由于将被发热件11和12所产生的热量加热了的气体从高温流体吸入通道27a送入高温侧传热空间17，进而平稳地导入高温侧热交换器3a，可将安装空间16内的温度保持在恒定值。也就是说，由于借助于对流可使被发热件11和12产生的热量加热的高温气体在安装空间16中上升，为了有效地冷却安装空间16可将高温流体吸入通道27a设置在安装空间16的上部。换句话说，当高温流体吸入通道27a位于低于流体隔板2的下部位置时，略有一些容纳在安装空间16的低温流体从高温流体吸入通道27a流入高温传热空间17，同时也流入高温侧热交换器3a，因此，会降低安装空间16的冷却效率。
此外，将整个冷却装置安装成朝前或朝后倾斜(图19中朝右或朝左)，使流过高温侧传热空间17及低温侧传热空间18中的高温侧热交换器3a和低温侧热交换器3b的气体能平稳地分别从高温流体吸入通道27a和低温流体吸入口26a流向高温流体排出通道27b和低温侧排放口26b。采用这种结构，可以减少流过高温侧热交换器3a和低温侧热交换器3b的气体的流动方向的改变，从而可降低流过狭窄空间的气体损失。其结果可减小安装空间16中下侧风机34(由一个风扇部分34和一个电动机35组成，下面称之为下侧风机34)。此外，可减少下侧风机34的发热量，使发热件11和12的发热量相应增加。(即，为了增大冷量增加下侧风机34的尺寸时，下侧风机34的发热量也增加，结果使各发热件11和12的发热量不能增大)。
如图19和20所示，作为高温侧风机的下侧风机34由一台轴流式风扇组成，该风机将高温空气(起高温流体作用的高温空气)从高温侧吸入通道27a吸入高温侧热交换器3a的各冷却管4a(参见图21)。下侧风机34倾斜地与高温侧热交换器3a的冷却管4a平行。在这种情况中，从高温侧热交换器3a的冷却管4a的角度来看，下侧风机34可以是倾斜的。
作为低温侧风机(风扇31和电动机32，下面称它们为上侧风机31)的上侧风机31由一个轴流风扇组成，它通过低温侧吸入通道26a将低温空气(作为低温流体的低温空气)吸入低温侧热交换器3b的各冷却管4b(参见图21)。从低温侧热交换器3b的冷却管4b的角度来看，上侧风机31是倾斜的，并设置成与外壁板26平行。上侧风机31的排出侧设有外壁板26，该板用于使上侧风机31排出的空气朝上偏离。由上侧风机31吹出的空气借助于外壁板26流过开口设在冷却单元3的上表面处的低温侧排出口26b排出。
控制器24(来示出)控制各下侧风机34和上侧风机31的转速和运转时间。
控制器24根据温度传感器9(未示出)检测到的气密空间15内的温度控制电气设备，上述电气设备例如是两个上部离心式风机31的电动机32，两个下部离心式风机34的电动机35和电加热器23等，温度传感器由温度传感元件(例如热敏电阻等)构成。
当气密空间15内的温度不低于下限温度(例如0℃)时，控制器24进行控制，使得两个上部离心式风机31和两个下部离心式风机34在Hi(强风量)或Lo(弱风量)档下运转，电加热器停止运行。此外，在本实施例中，控制器24按下述方式控制两个上侧风机31和两个下侧风机34；使这些风机在气密空间15内的温度不低于下限温度的正常运行(白天)期间的转速基本相同，风量也相同。然后，在夜晚或午夜，为降低送风量，使两个上侧风机31中的至少一个风机的转速降低(相对于正常运行)，再依次使两个下侧风机34中至少一个风机的转速增加(相对于正常运行)以增加送风量。在这种情况下，例如可用一个时钟(未示出)作为计时器规定白天、夜晚和午夜的时间段分别为：例如7：00至18：00为白天时间，18：00至21：00为夜晚时间，21：00至7：00为午夜时间。可以通过用光电激励器件(未示出)作为光量检测部件(例如太阳能电池，光敏二极管，光敏三极管等)检测亮度；以便确定白天和夜晚。当然也可以将计时器和光量检测部件结合使用。利用这种结构，在上侧风机31运行时噪音成为干扰的夜晚和午夜期间，可以降低上侧风机31的噪音。
此外，当气密空间15内的温度不高于下限温度(例如0℃时)，控制器24进行控制，切断两个上侧离心式风机31的电动机32的电源，两个下侧离心式风机34的电动机35在Hi(强风量)或L0(弱风量)档运行，电动机23接通。
在图19所示出的冷却单元3的低温侧热交换器3b的侧部设有一个维修盖(用两点一划线表示)，以便维修低温侧热交换器3b。由于低温侧热交换器3b引入的是外部空气，外部空气中的灰尘或残屑等可能堵塞冷却管4b之间。因此，通过设置维修盖就可以方便地取出这些阻碍物。运行期间，将维修盖固定在冷却单元3上，清洁期间将其卸下。
在本实施例的箱形冷却装置中，将如图21所示的若干冷却装置25沿高温流体和低温流体的流动方向分层设置。
如图21和22所示，冷却装置25包括一块把高温流体(例如高温空气)与低温流体(例如低温空气)分隔开的流体分隔板2；一个由若干位于高温流体侧而不是流体隔板2处的冷却管4a组成的高温热交换器3a；封装到冷却管4a中的用以吸收高温流体的热后被沸腾和气化的制冷剂；一对低温侧连管9b和高温侧连管9a，其中一根连管与高温侧热交换器3a气密封地连通，而另一根则穿过流体分隔板2延伸到低温流体侧；一个设置在低温流体侧而不是流体隔板2处的与另一根低温侧连管9b和高温侧连管9a气密地相连的低温侧热交换器3b，该热交换器由若干冷却管4b组成；以溶凝态(例如焊接状态)联接在高温热交换器3a的各冷却管4b之间的吸热肋片6a；以溶凝态(例如焊接状态)联接在低温热交换器3b的各冷却管4b之间的散热肋片6b；以及用作抑制热导设备的绝热件(未示出)(例如泡沫树脂的尿烷泡沫材料)，把绝热件夹在高温热交换器3a和低温侧连管9b之间，并夹在低温热交换器3b和低温侧连管9a之间，以便抑制住由高温侧热交换器3a低温侧连管9b的热运动，并抑制住由低温热交换器3b向高温侧连管9a的热运动。
流体分隔板2有一个壳体13的壁面，该壁面的内部为高温，它由金属材料制成，例如用铝等材料制成，并与低温侧连管9b和高温侧连管9a结合成一整体(例如焊接)。流体分隔板2上钻有若干插入孔，低温侧连管9b和高温侧连管9a通过这些插入孔。流体分隔板2和各连管之间设有橡胶之类的树脂，以便抑制热传导。此外，可以用如尿烷泡沫材料之类的泡洙树脂隔热材料将流体分隔板2与周围2(至少在低温流体一侧或高温流体一侧)隔热。
高温侧热交换器3a由作为若干彼此基本平行设置的管件的冷却管4a、设置在这些冷却管4a下方并与这些冷却管4a相通的高温侧下部容器42a以及设置在冷却管上部并与这些冷却管4a相通的高温侧上部容器41a组成。上述冷却管4a是由传热性能良好的金属材料(如铝或铜)制成的扁平管，它们的横截面为椭圆形(或细长的矩形)。
冷却管4a是一些横截面为椭圆形的扁平管，整个竖直方向上有若干内隔板(基本上为格栅状横截面)。上述冷却管4a构成为多孔管，它们的内部被分成若干小通道。也就是说，构成冷却管4a的管件由相对的两个壁表面和一些设置在壁表面内的若干与上述两壁表面接触的板状件构成，若干板状件和两壁面围成小通道。采用这种结构，可以提高耐压性能(即阻止因压力引起的变形的稳定性或刚度)并能随着与制冷剂或类似介质接触的表面面积增加而提高吸热效率。此外，用挤压工艺可方便地加工出冷却管4a。当制冷剂沸腾并从吸热管的内壁排出气泡时，上述各小通道的直径(在小通道为矩形的情况下各侧的最大直径，或者在小通道成为圆形成为椭圆形的情况下的最大直径)约为气泡直径的1至102倍。在本实施例中，小通道的直径范围规定为0.5mm至1mm。将上述吸热管设置成使小通道沿竖直方向开口(从高温侧下部容器42朝向高温侧上部容器41a)并使小通道沿例如高温流体流动的方向积聚。低温侧热交换器3b包括若干彼此基本平行设置的冷却管4b、设置在冷却管4b下方并与冷却管4b的下部位置相通的低温侧下部容器42b、设置在冷却管4b上方并与冷却管4b的上部位置相通的低温侧上部容器41b。上述各冷却管4b也是由传热性能良好的金属材料(如铝或铜)制成的扁平管，它们的横截面为椭圆形(或细长的矩形)。各冷却管4b也是一些横截面为椭圆形的扁平管，整个竖直方向上有若干内隔板。采用这种结构，可以提高耐压性能(即阻止因压力引起的变形的稳定性或刚度)并能随着与制冷剂或类似介质接触的增加而提高散热效率。这类冷却管4b也可用挤压工艺加工而成。也可将这类冷却管4b设置成使小通道沿竖直方向开口(从低温侧下部容器42b朝向低温侧上部容器41b)，并使小通道沿例如低温流体流动的方向积聚。
高温侧连管9a与高温热交换器3a的高温侧上部容器41a和低温侧热交换器3b的低温侧上部容器41b相连通，以便把高温侧热交换器3a中的沸腾蒸发了的制冷剂排出。高温侧连管9a均按预定间隔设置(间隔大于各热管31b之间的距离较佳，最好间隔大于它们之间的两倍间隔)，它们与吸热管31b大致平行。
低温侧连管9b与低温侧热交换器3b的低温侧下部容器42b和高温侧热交换器3a的高温侧下部容器42a相连通，以便使低温侧热交换器3b中的冷凝液化了的制冷剂返回。低温侧连管9b与散热管31a基本平行，并留有预定间隔(间隔大于各散热管31a之间的距离较佳，最好间隔大于它们之间的两倍间隔)。
制冷剂为HFC-134a(化学分子式：CH2FCF3)或水等，调节制冷剂的压力范围，使容器的内压不太高(例如对于HFC-134a，压力小于二十个大气压)，也就是说用高温流体能使其沸腾用低温流体能使其冷凝。更具体地说，选择制冷剂在100℃(作为最高温度低或低于此温度)时沸腾。这里的制冷剂可以是有若干组份的制冷剂混合物，也可以是以一种组份为主的制冷剂。此外，所封装在高温热交换器3a中的制冷剂量在不工作时与液体隔离板2的位置相同，或液处于吸热侧上连接部42中。最好把制冷剂量调到工作时的液位不达到冷却管4b。在把吸热肋片6a和散热肋片6b焊接连到各冷却管4a和冷却管4b上之后再封装制冷剂。
把吸热肋片6a设置在各冷却管4a之间，把散热肋片6b设置在各冷却管4b之间。吸热肋片6a和散热肋片6b为波纹肋片，把热导性能良好的金属(例如铝)薄板(板厚：约0.02-0.5mm)交替地弯成波纹形，再将其焊接到冷却管4a和冷却管4b(即以熔凝状态连接)的平的外壁面上。所提供的吸热肋片6a易于把高温流体的热传给制冷剂，而且还增加了冷却管4a的强度。所提供的散热肋片6b易于将制冷剂的热传给低温流体，同样它也增加了冷却管4b的强度。
在本实施例中，设置在高温侧热交换器3a的吸热肋片6a的肋距P1(例如在1.5mm-2.90mm的范围，优选范围为2.00mm至2.50mm，本实施例中采用2.40mm)小于低温侧热交换器3b的散热肋片6b的肋距P2(例如在3.00mm至4.50mm的范围，优选范围为3.50mm至4.00mm，本实施例中采用3.75mm)。即将冷却单元3设计成使吸热肋片6a的肋距P1小于散热肋片6b的肋距P2，例如约小50％至65％。
下面描述第三实施例的运行情况。
装置运行时，发热部件11和12产生热量，安装空间16的内部为高温。下侧风机34使热空气循环，将高温空气送入高温侧热交换器3a。封装在高温热交换器3a的各冷却管4a中的制冷剂通过吸热肋片6a吸收高温空气传递的热后被沸腾并气化。已气化的制冷剂蒸汽在保持低温处于低温流体中的低温侧热交换器3b的各冷却管4b的内壁面上被冷凝并液化，由散热肋片6b将冷凝潜热传给低温空气。由低温侧热交换器3b冷凝和液化了的制冷剂由于其自重沿内壁面滴入高温侧热交换器3a的高温侧下部容器42a中。在这种情况中，上侧风机31继续将低温从外界送入低温侧热交换器3b。通过使制冷剂反复沸腾、冷凝和液化，不必将高温空气与低温空气混合就能有效地将发热部件11和12的热量散发到外界。
沸腾部7的吸热肋片6a的肋距小于冷凝部8的散热肋片的肋距。采用这种结构，当高温流体的体积流增大时，流体流过冷却管4a的流速也增大并可补偿高温空气吸热肋片6a传递热量的时间的减少。
如本实施例所述，在该冷却装置中制冷剂反复循环将热从高温流体传给低温流体，沸腾部7吸收高温流体的热，已沸腾的制冷剂蒸汽沿高温侧连管9a上升到达冷凝部8，将热散发给冷凝部8中的低温流体，制冷剂被冷凝和液化，液态制冷剂沿低温侧连管9b下降，制冷剂再次返回到沸腾部7，冷却装置中制冷剂蒸汽和已冷凝的制冷剂之间没有对流。所以，与图9所示的气态制冷剂和液态制冷剂在同一管道内来回流动的冷却装置相比，散热壁面的热阻减小。也就是说，在本实施例中，由于冷凝部8的壁面热阻小于沸腾部7壁面的热阻，最好降低高温侧热交换器3a的热阻，以提高装置的性能。这样，通过增大高温流体的体积流，可以减小高温侧热交换器3a的热阻，因而可提高装置的性能。
在本实施例中，与流体隔板2的高温侧(内部空气侧)的肋距和低温侧的肋距(外部空气侧)相同的情况相比，高温侧热交换器3a的肋距P1小于低温侧热交换器3b的肋距P2，同时可防止低温侧热交换器3b阻塞。在这种情况下，可提高冷却高温空气的冷却性能，并可减小冷却单元3的整体尺寸，进而减小冷却装置14的整体尺寸。
在本实施例中，用第一和第二两根连管9a和9b将沸腾部7和冷凝部8一起沿空气流动方向将冷却单元3连成多级回路。冷却装置14具有带一些这种冷却单元3的冷却组件325。采用这种结构，在各冷却单元3中形成制冷剂循环流，从而可以防止制冷剂蒸汽(沸腾的蒸汽)和液态制冷剂(冷凝的液体)彼此相对相碰，因此，与第二实施例相比，可以更加提高各冷却单元3本身的散热性能。通过将冷却单元3安装成多级，与第二实施例相比，可以更进一步改善冷却组件325散热性能(冷却性能)。
下面描述本发明的第四实施例。
除控制器24的控制方法外，本实施例结构的冷却装置与图19至22所示的冷却装置相同，因此，此外对结构的描述省略，主要描述控制器24的控制方法。
本实施例的控制方法用设置在壳体13内部和外部的内侧温度传感器和外侧温度传感器检测壳体13的内部温度和外部温度，从而根据检测的温度按表2所示控制用以产生内部循环的下侧风机34和用以形成外部循环的上侧风31。
                     表2
  外部温度     高     低     高     低
  内部温度     高     高     低     低
上侧风机的风量     80     50     30     20
下侧风机的风量     100     80     50     40
表2中，各风机的数值代表在供给电压为额定电压时转速设定为100的情况下的体积。通过控制PWM来控制供给电压的波幅值或脉冲宽度就可以改变上述数值。
最明显之点在于将上侧风机的风量(转速)设定为低于下侧风机的风量(转速)。通过这种安排，在上侧风机31运行时，可以减小噪音。
在第二至第四实施例中，根据时间、亮度、内部温度或外部温度改变各风机的转速(风量)，因而可使各转速保持恒定，并使上侧风机的风量(转速)设定到小于下侧风机的风量(转速)。
此外，在第二至第四实施例中，采用波纹肋片管型多流路热交换器作为冷却单元3，高温侧热交换器3a和低温侧热交换器3b，当然，也可采用套片管式热交换器，细针形肋片管热交换器，具有带状扁平管加工成之字形的蛇管热交换器和具有用两块成形板彼此分层地粘合成多级的冷却管的控制裙套式(drawn-cuptype)热交换器作为冷却单元3，高温侧热交换器3a和低温侧热交换器3b。还可采用狭缝肋片或鱼鳞肋片作为吸热肋片6a和散热肋片6b。
此外，将由电子部件11和12等的加热器元件使温度升高的高温气体(如高温空气)作为壳体中的内部空气即高温空气(内部空气)，作为外壳的内部流体，当然，也可采用高温液体如用于冷却发热元件(如电子部件11和12)的冷却水或油(包括液压油或润滑油等)作为高温流体。同样，作为壳体13外部空气和壳体的外部流体(外部空气)不仅可用低温气体(如低温空气等)，也可用低温液体(如水或油)。在这种情况下，可用泵作为壳体的内部流体循环设备或壳体的外部流体循环设备。此外，作为驱动泵和离心风扇31，34的驱动设备不仅可用上述实施例中的电动机32，35，还可用内燃机、水轮机或风力发动机。
下面描述本发明的第五个实施例。
图23示出了电子系统1的整体结构的横截面。在图24中，电子系统1例如是一个移动式无线电话(如无绳电话或车用电话)的无线电台站设备，该系统包括一个壳体4和一个用于气密地将壳体4的前开口密封住的冷却装置5，电子设备2和电源3通过上述开口装入壳体中。
下面将参照图25和26描述冷却装置5。图25是该冷却装置的正视图，图26为该装置的后视图。
借助于流体隔板7将该系统本体6的内部分隔成一个高温空间8和一个低温空间9。
高温空间8通过一个出口10和排出通道11及吸入口12(参见图12)与壳体4的内部相通，上述出口和排出通道均设置在装置本体6的后侧。低温空气间9通过入口13和出口14与外部相通，上述入口和出口均设置在装置本体6的前侧。入口13和出口14上均装有百叶窗15(见图25)，以防止较大的杂质或雨滴进入装置本体6。
热交换器16穿过流体隔板7。热交换器16的下半部处于高温空间8中，并置于壳体4的内部，该交换器的上半部处于低温空间9中，并置于外部空气中。
高温空间8的底部并排安装了两台低温风扇(Scirocco fams)17，用于使低温侧风扇17旋转的低温侧风扇电动机18安装在机房19内。为了控制低温侧风扇电动机18的转动，驱动器20和控制单元21(见图26)安装在机房19内。当驱动器20驱动低温侧风扇电动机18时，借助于高温侧风扇17在高温空间8和壳体4之间形成循环空气(图24中箭头所示)。此外，在高温空间8中装有一个电加热器22，当向该加热器通电时，流过空间8的空气被加热。
为了检测通过吸入口12流入高温空间8的空气的温度，在高温空间8内，在入口12的附近装有一个温度传感器23。
在低温空间9的上表面上并排设置了两台低温侧风扇24(Scirocco风扇)，使低温侧风扇24旋转的低温侧风扇电动机25设置在机房26中。在机房26中还设有用作控制低温侧风扇电动机25旋转的旋转控制设备的驱动器27。当驱动器27驱动风扇电动机25时，通过低温侧风扇24形成流入低温空间9的外部空气通道(图24中箭头所示)。
下面描述穿过流体隔板7的热交换器16。
图27为热交换器16的正视图，图28为该热交换器的示意横截面图。在这些图中，将热交换器16分成两部分：位于高温空间8中的高温侧热交换器部分28和位于低温空间9中的低温侧热交换器部分29。热交换器部分28和29通过连管30彼此相连。将含氯氟烃或氟利昂制冷剂几乎充满高温侧热交换器部分28。由于高温热交换器部分28位于与外界隔开的高温空间8内，因此它不与含有杂质(如灰尘和湿气)的外部空气接触。
高温和低温侧热交换器部分28和29是多流路式热交换器，它包括若干横截面为矩形彼此由波纹肋片32相连的冷却管31，因此，空气流过上述波纹肋片32。
图23示意地示出了整个电子设备的结构。在该图中，装于壳体4内的电子设备2是无线电台站中的一个系统，它有一个220V的交流电源33，一个26V的直流电源34和一个报警信号输入部分35。它们均与冷却装置5的控制单元21相连。
控制单元21有一熔丝36和一个继电器37。电子设备2中的220V的交流电源33和装于高温空间8内的电加热器22由熔丝36和继电器37彼此相连。电加器22与一加热保险丝38相连，当大于电加热器22的额定电流的电流流过该加热器时，熔丝烧断，从而切断电源。在这种情况中，作为故障判断组件的控制部分39根据来自检测高温空间8的温度的温度传感器23的检测结果接通继电器37，因此，交流220V电源33向电加热器22借电。在控制部分39中，将电流传感器40缠绕在与电加热器22相连的金属丝上，通过电流传感器40检测供给加热器22的电流，因而可检查电流供给的故障。
控制部分39有一电源供给部分41，通过熔丝42将该部分与电子设备2的26V直流电源34相连。
控制单元21有一个由控制部分39控制闭合和开启的继电器43。通过继电器43使电子设备2的报警信号输入部分35的两端彼此相连。
另一方面，用于驱动风扇电动机的驱动器20和27中均装有一个转换部分44，电子设备2的26V直流电源34通过熔丝45与该转换部分44相连。各驱动器20和27的控制部分46根据控制单元21发出的指令通过转换部分44控制供给各风扇电动机18和25的电流，因此，风扇电动机18和25可在设定转速下旋转。控制部分46有电源供给部分47。
各驱动器27的控制部分46具有作为负载故障检测组件的负载故障检测部分48和作为速度故障检测组件的速度故障检测部分49。通过与转换部分44的导线相连的电流传感器50，负载故障检测部分48可检测供给冷却风扇电动机25的电流。此外，负载故障检测部分48计算出一定时间内作为风扇电动机25的负载的总的供给电流值，如果该负载超出设定范围，则将此信息通知控制部分39。速度故障检测部分49检测冷却风扇电动机25的转速并根据与风扇电动机25接触的霍尔元件检测出的旋转角度信号检测冷却风扇24的转速，如果检测的转速超出设定范围，则将此信息通知控制部分39。
控制单元21的控制部分39有一个用作故障报警组件的故障报警部分52，该控制部分包括若干LED(发光二极管)。根据驱动器27发出的故障信息，控制部分38检查故障之所在并使故障报警部分52中与该故障相应的LED亮。
下面描述具有上述结构的冷却装置的运行情况。
系统开始运行时，电子设备2开始工作，电子系统1起无线电台站的作用，因此，电子设备2发热，壳体4内温度升高。
另一方面，当系统开始运行时，由于冷却装置5的控制部分39驱动高温侧风扇电动机18，通过高温空间8和通过壳体4的内部形成循环通道，因此可使壳体4的内部温度均匀。
此时，注入热交换器16的高温侧热交换器部分28中的制冷剂吸收壳体4中的热。然后，制冷剂沸腾并流向低温侧热交换器部分29，在此部分中，上述制冷剂散发热量，使制冷剂冷凝成液滴并滴入高温侧热交换器部分28。这样，可在高温和低温侧热交换器部分28和29之间进行热交换。
利用温度传感器23，控制单元21的控制部分39监测壳体4的内部温度，如果由温度传感器23检测的温度超过设定值，控制部分39驱动低温侧风扇电动机25，致使热交换器16的低温侧热交换器部分29由外部空气冷却，于是可提高散热效率。结果可提高热交换器16的冷却效率，壳体4中的温度降低。
当壳体4中温度降至低于设定值时，控制部分39使低温侧风扇电动机25停止运转，使热交换器16的低温侧热交换器部分29的散热效率降低。结果使热交换器16的冷却效率降低，壳体4中温度升高。
通过上述操作，可对壳体4中的温度进行控制，使其等于设定温度。
当外部空气的温度显著下降且壳体4中温度低于设定温度范围时，控制部分39向电加热器22供给电流，以使高温侧风扇电动机18运转。这样，可防止壳体4中的温度明显下降。
外部空气流过热交换器16的低温侧热交换器部分29，所以，当冷却装置5的运行时间增长时，灰尘将集聚在热交换器部分29上，因此，可导致热交换器部分29阻塞和热交换器16的冷却效率变差。此外，当低温侧风扇电动机25出现故障时，即使低温侧风扇24的送风量正常，供给风扇电动机25的电流也可能不正常地增加，或风扇24的转速可能降低，热交换器16的冷却效率变差。再者，万一控制低温侧风扇电动机25旋转的驱动器27发生故障，低温侧风扇的转速将不正常或者风扇电动机25的电流供给不正常。
在该实施例中，控制单元21的控制部分39检查出现故障时的故障之所在，然后根据出现故障的之所在向外界报警，并接通继电器43，以通知出现故障的电子设备2。
更具体地说，各驱动器27的负载故障检测部分48监测供给低温侧风扇电动机25的电流，将每隔一定时间所供给的电流值相加，以便检查所获得的负载是在设定范围内还是高于或低于设定范围，然后将检测的结果通知控制单21。
各驱动器27的速度故障检测部分49监测低温侧风扇电动机25的转速，检查该转速是在设定范围内还是高于或低于设定范围，然后将检测结果通知控制单元21。
收到驱动器27发出的信息后，控制单元21的控制部分39按照图29的程序检查故障的原因。
(1)正常运转
当低温侧风扇电动机25上的负载在设定范围内且低温侧风扇24的转速也在设定范围内时，(步骤S1和S2中“是”)，控制部分39确定运行条件正常步骤S3)。
(2)阻塞(热交换器阻塞)
当低温侧风扇电动机25上的负载低于设定范围而低温侧风扇24的转速在设定范围内时(步骤S5中“否”，步骤S11中“是”)，控制部分39确定发生阻塞(步骤12)。其原因是：当外部空气流路阻塞时，由于Scirocco风扇的一些特性使负载变小，而在风扇电动机25被控制的条件下供给低温侧风扇电动机25的电流减小，所以风扇仍在设定转速下旋转。
图30示出了阻塞百分比和风扇电动机负载之间的关系。
(3)由低温侧风扇电动机25的外部原因引起的故障
当低温侧风扇电动机25上的负载高于设定范围而低温侧风扇24的转速在设定范围内(步骤S5和S6“是”)，控制部分39确定由外部原因引起故障(步骤7)。其原因是：例如当低温侧风扇电动机25的轴承被腐蚀时，风扇电动机25上的负载变大，而在风扇电动机25被控制的情况下供给电动机25的电流增加，因此，风扇在设定转速下旋转。
(4)由低温侧风扇电动机25的内部原因引起故障
当低温侧风扇电动机25上的负载高于设定范围及低温侧风24的转速低于设定范围时，(步骤S5中“是”，步骤S80中“否”)，控制部分39确定故障由风扇电动机25的内部原因引起(步骤S10)。例如，当风扇电动机25的轴承被损坏时，即使对电动机25进行控制，风扇电动机25的转速也不增加，因此在恒定转速下旋转，驱动器27增大供给电流，以便使转速增加到设定转速。
(5)驱动器27出现故障
当低温侧风扇电动机25上的负载处于设定范围内、低温侧风扇24的转速超出设定范围，(步骤S1中“是”，步骤S2中“否”)，控制部分39确定驱动器27出现故障(步骤S4)。其原因是：当驱动器27处于正常情况时，只要低温侧风扇电动机25上的负载在设定范围内，低温侧风扇24的转速必然被控制在设定范围内。
当风扇电动机25上的负载高于设定范围，风扇24的转速高于设定范围时，(步骤S5和S8中“是”)，控制部分39确定驱动器27出现故障(步骤S9)。也就是说，若驱动器27处于正常，低温侧风扇4的转速被控制在设定转速范围而不会超出此范围。
此外，当低温侧风扇电动机25上的负载低于设定范围及低温侧风扇24的转速超出设定范围(步骤S5和S11中“否”)，控制部分39确定驱动器27出现故障(步骤S13)。其原因是：若驱动器27处于正常而当风扇24的转速降低时，控制器39进行控制，使供给风扇电动机25的电流增加。
如表3所列出的，通过控制部分39的上述操作，根据低温侧风扇24的转速和低温侧风扇电动机25上的负载可检查出各种故障之所在。
                          表3
    风扇速度     风扇电动机负载     状态
    正常(固定)     正常(固定)     正常
    正常(固定)     减小 阻塞(热交换器肋片阻塞)
    正常(固定)     增加   外部原因引起故障
    低速(不正常)     增加 电动机的内部原因引起故障
    不正常     正常(固定)     驱动器发生故障
    高速(不正常)     增加     驱动器发生故障
    不正常     减小     驱动器发生故障
当控制单元21的控制部分39以上述方式检测到出现故障时，控制部分39使故障报警部分52中与该故障相应的LED亮，以便通知用户出现了故障。
此外，当确定出现故障时，控制部分39使继电器43接通，以便向电子设备2的报警信号输入部分35发出“出现故障”的信息。
若电流传感器40在用于向电加热器22供给电流的继电器37闭合时不能测出电流，控制部分39使故障报警部分52中相应的LED亮，继电器43接通，并向电子设备2发出信息，告知出现故障。
若由热电偶23检测的温度，不低于70℃或不高于0℃，控制部分39使故障报警部分52中的相应的LED亮，并使继电器43接通，以便通知出现了故障的电子设备2。
当报警信号输入部分35接收到来自冷却装置5的故障报警信号时，电子设备2通过电话线通知出故障的台站。
若主管维修人员通过电话线得知出故障的信息，则根据装在冷却装置5内的控制单元21中的故障报警部分52的LED亮的情况维修人员可检查出故障之所在，并排除故障。
出现阻塞故障的情况时，维修人员应清洗热交换器16或反方向转动低温侧风扇电动机25，以排除阻塞。若故障是由低温侧风扇电动机25的外部原因引起的，则对电动机25进行修理或更换。若故障由低温侧风扇电动机25的内部原因引起，则更换电动机25。此外，若驱动器27发生故障，则更换驱动器27。
根据上述结构，当驱动器27检测到低温侧风扇电动机25上的负载偏离设定范围，低温侧风扇24的转速偏离设定范围时，控制部分39根据驱动器27检测的结果查出故障之所在，然后故障报警部分52根据故障之所在报警。与风扇电动机的负载电流增加时仅熔断保险丝或壳体内部温度增高时停止向电子设备供给电流的现有技术相比，本发明根据控制单元21的故障报警部分52中相应的LED亮的情况查出故障之所在，所以能更迅速而适当地排除故障。
本发明并不限于上述实施例，还可以作下述改变。
热交换器可以是热管式热交换器。
也可以采用冷却电子设备2的冷却水或油作为高温流体。
可将故障信息从冷却装置5的控制单元21输出到电子设备2。
可采用显示信息的显示设备或声音报警作为故障报警组件。
下面描述本发明的第六实施例。
申请涉及的是使内部空气与外部空气热交换的冷却系统(日本专利申请，申请号为Hei8-77157，申请日为1996年3月29日)。如图42所示，该冷却系统有一个装于壳体110内的外罩120，发热部件100(如电子组件)装于上述外罩中。隔板130将外罩120的内部气密地隔成内部传热空间150和外部传热空间160，内部传热空间与形成在壳体110内的封闭空间140相通，外部传热空间与壳体110的外侧(外部空气)相通。一个具有设置在内部空间150内的沸腾部170和设置在外部空间160内的冷凝部180的热交换器、一台将空气送入沸腾部170的内侧风机190(见图45)、一台将空气送入冷凝部180的外侧风机200(见图43)均装在外罩120中。
如图43所示，在用于冷却系统中的外侧风机200中，风扇罩210的大部分构成隔开封闭空间140和外侧传热空间160之间的壁面，因此可提高风扇罩210的密封性能(防水性能)。也就是说，由于外侧空气流过外侧风机200的风扇罩210的内部，因风扇罩210泄漏使水(如雨水)通过形成在风扇罩210的空气出口220进入封闭空间140，因此有可能对电子部件(发热件100)产生不利影响。
根据这种相关技术，为了解决这类问题，如图44所示，为了确保气密性能，在上板211、下板212、空气出口通道213和构成风扇罩210的涡壁214之间的各连接部分中设有一个密封件。但在该相关技术中，因为采用涡壳式风扇，大多数连接部分是弧形的，所以很难实现密封。
此外，在装有多台风机的情况下，由于将多台风机彼此并排相邻安放，所以，在安装后的检查中，即使发现在相邻风机一侧有泄漏，很难对泄漏进行密封调整。
在装有冷却系统的壳体110的壁面上加工有与外侧风机200的空气出口220相应的上部开口230(见图43)和与形成在冷却装置的外壳120壁面上的外部空气吸入口240(见图24)相应的下部开口(未示出)。但由于外侧风机200的风扇罩210和冷却装置外壳120彼此隔开，将风扇罩210固定到外壳120上时很难调整空气出口220和上部开口230之间及外部空气吸入口240和下部开口之间的位置关系，因此，使安装步骤增多。
再者，由于需要对风扇罩210和外壳120之间的连接部分进行密封，这类密封工作也需要附加步骤。即如图13和15所示，在风扇罩210和外壳120之间加入密封件250，然后用螺栓260固定而进行密封。
下面具体描述第六实施例。图31是冷却装置1的整个横截面图。
本实施例的冷却装置1装于电气系统的壳体2中，该装置用于冷却壳体2内的封闭空间3。
电气系统1例如是如无绳电话或车用电话之类的便携式无线电话的无线电台站，它包括各类安装在壳体2的封闭空间3中的电气部件4(半导体开关器件和功率晶体管)。
如图31所示，冷却装置1包括外壳为5，一台热交换器6，一个内侧风机7，一个外侧风机8，一个电加热器9和一个控制器10。冷却装置1固定在门2A的内侧(见图36和29)，上述门装在壳体2的前侧(图31中的左侧)。
用隔板11和内侧及外侧风机7和8的风扇罩(下面将描述)在外壳5内部分别形成内部传热空间12和外部传热空间13。外壳5的前面设有使外部传热空间13与壳体2外部(外部空气)相通的上部开口(外侧风机8的空气出口)和下部开口(外部空气吸入口)15。外壳5的开口14和15周围加工有螺孔14a和15a中，螺栓16从门2A的外侧插入，被固定在螺孔14a和15a中，从而将外壳5固定在门2A上(见图39)。为了确保气密封，在门2A和外壳5之间的开口14和15周围装有密封垫17。
在装有外壳5的壳体2的门2A中还加工有一个上部开口18(见图39)和一个下部开口(未示出)，这两个开口与开口14和15相对。为了防止水滴(如雨水)和杂质(如灰尘)从上部开口18进入，门2A上设有百叶窗或过滤器(未示出)。
如图33所示，在外壳5的后面设有上部开口(空气吸入口)19和下部开口(内部风机的空气出口)20，使壳体2内的内部传热空间12与封闭空间3相通，还设有通过管道21与下部开口20相通的连接口22。管道21的宽度盖住开口20的整个宽度，将上述管道通过螺栓23固定在外壳5的后侧，上述螺栓穿入两端的四个可调孔21a中。由于可调孔21a加工得较长，通过改变用螺栓23固定的在可调孔21a内的部分的位置(高度)，可以在可调孔的竖直范围内垂直地滑动管道21。因此，通过垂直地滑动管道21可改变管道与外壳5的相对安装位置，从而自由地改变开口20和连接口22之间的开口比。
如图34所示，热交换器6具有一个沸腾部24，一个冷凝部25，和用于连接沸腾部24和冷凝部25的第一连管26和第二连管27。在热交换器6中封装有含氯氟烃或氟里昂制冷剂。
沸腾部24包括若干冷却管24a，用于将上述冷却管24a彼此相连的上部容器24b和下部容器24c，装在相邻冷却管24a之间的吸热肋片24d和侧板24e。沸腾部24位于外壳5内的内部传热空间12中。
上述冷却管24a为扁管式(例如1.7mm宽，16.0mm长)，其截面为细长矩形或圆形。管24a例如由热传导好的金属材料制成，例如用铝或铜制成。
上部容器24b和下部容器24c均与冷却管24a相连的芯板和与芯板相连的容器板组成。上部容器24b和下部容器24c中之一加工有唯一的一个用于将制冷剂封装在冷却管24a中的制冷剂入口。将制冷剂封入管24a中，使其液面几乎等于各管24a的上端(见图35)。将吸热肋片24d钎焊到冷却管24a上后通过脱焊或用一辅助阀(止回阀)(未示出)将制冷剂封入。
吸热肋片24d是用高热导率(如铝)的金属薄板(如0.02-0.50mm厚)交替折叠成波纹形的波纹肋片。将上述肋片24d钎焊到冷却管24a的扁的外壁面上。通过固定件(未示出)(如螺钉)将设置在沸腾部24两侧的侧板24e固定在隔板11和外壳5上。侧板24e还起加固冷却管24a和吸热肋片24d的作用。
冷凝部25包括若干冷却管25a，用于将上述冷却管25a彼此相连的上部容器25b和下部容器25c，装在相邻冷却管25a之间的散热肋片25d和侧板25e。冷凝部25位于外壳5内部的外部传热空间13中。
冷却管25a的形状与沸腾部24中的冷却管24a形状相同，它们也是由高热导率的金属材料(如铝或铜)制成。
上部容器25b和下部容器25c包括一块与冷却管25a相连的芯板和一块与芯板相连的容器板。
和吸热肋片24d一样，散热肋片25d也是用高热导率的薄金属板(如铝)加工成的波纹肋片。将上述散热肋片25d钎焊到冷却管25a的扁壁面上。
通过如螺钉之类的固定件将装于冷凝部25两侧的侧板25e固定在隔板11和外壳5上。与沸腾部24的侧板24e一样，侧板25e也起加固冷却管25a和散热肋片25d的作用。
第一连管26用于将沸腾部24的冷却管24a中已沸腾和蒸发的制冷剂蒸汽导入冷凝部25。第一连管26穿过隔板11将沸腾部24中的上部容器24b与冷凝部25中的上部容器25b相连。第二连管27用于将冷凝部25的冷却管25a中已冷凝的液态制冷剂导入沸腾部24。第二连管27穿过隔板11将沸腾24中的下部容器24c与冷凝部25中的下部容器25c相连。第一和第二连管26和27用与冷却管24a和25a相同的金属材料加工成圆形。制冷剂蒸汽流过的第一连管26的直径大于液态制冷剂通过的第二连管27的直径。
如图36所示，内侧风机7安装在外壳5的下部(内部传热空间12的下方)，因此，空气可在壳体2的封闭空间3和外壳5中所形成的内部传热空间12之间循环。
内侧风机7包括一个风扇罩(后面将描述)，一个离心式风扇28和一个驱动电动机29。
上述风扇罩由两块均为矩形平面的外板30和31、一个形成两外板30和31之间的侧面的外壳5的壁面和夹在两外板30和31之间的两侧壁板34和35构成，因而形成涡壳形空气通道32和33(见图37)。在两外板之一的一块外板30上加工有两个圆形开口30a(见图37)，通过此两开口可装入离心式风扇28，同时在另一外板31上加工有两个钟形空气吸入口31a，此两个吸入口与上述一块外板30的开口30a相对。
如图37所示，将两侧壁板34和35预先弯成涡壳形，然后将它们并排地安放在外板30和31的平面上。在侧壁板34和35的一侧和相对的另一侧分别加工有若干突起34a，35a和34b，35b(如图38所示)。在一侧上形成的突起34a和35a与在一块外板30上加工出的配合孔相配，同时将在另一侧形成的突起34b和35b弯成直角并焊到另一外板31上。将两侧壁板34和35设置成使两空气通道32和33的出口32a和33a彼此相邻(见图37)。
用如螺钉之类的固定件36将固定有侧壁板34和35的两外板30和31固定在外壳5上，使空气通道32和33的出口32a和33a与在外壳5后侧上形成的下开口20重合(见图36)。除出口32a和33a以外，两外板30和31之间的侧面由外壳5的壁面构成。于是，两外板30，31和形成两外板之间的侧面的外壳5的壁面构成具有箱形结构的外罩。
如图36和38所示，离心风扇28包括若干沿圆周方向设置的叶片28a和一块用于支撑这些叶片28a的圆盘式支撑板28b。将上述支撑板28b固定在驱动电动机29的输出轴29a上。
当接收到来自控制器10的“接通”信号时，驱动电动机29驱动离心风扇28，使风扇旋转。用螺钉37等将电动机壳体的撑条29b固定在安装板38上，用固定件39(如螺钉)将上述安装板38固定在一块外板30上，以便将驱动电动机29装在风扇罩上。将冷却风扇40装在驱动电动机29的输出轴29a上。在冷却风扇40转动的同时，外壳空气吹向驱动电动机29，从而冷却电动机。用一个电机罩41(外壳5的一部分)将驱电动机29的外周边盖住，在电机罩41上加工有与壳体2的封闭空间3连通的排气孔41a。
如图39所示，将外侧风机8安装在外壳5的上部(外部传热空间13的上方)，因此空气可在壳体2的外侧(外部空气)和外壳5的外部传热空间13之间循环。
外侧风机8包括风扇罩(后面将描述)，一个离心式风扇42和一个驱动电动机43。
上述风扇罩包括两块具有矩形平面的外板，一个形成两外板44和45之间的侧面的外壳5的壁面和夹在两外板44和45之间的两侧壁板48和49，因而形成涡壳形空气通道46和47(见图40)。
在两外板之一的一块外板44上加工有两个容纳离心风扇42的圆形开口44a(见图40)，同时在另一外板45中加工有两个钟形空气吸入口45a，此两个吸入口与上述一块外板44的开口44a对置。如图39所示，为了扩大空气通道46和47的出口面积，将一块外板44在出口46a和47a一侧的端部向外弯成直角(图39的上部)，然后再将该外板朝前侧弯成直角。为了形成风扇罩的后端面，将一块外板44的后端侧朝另一外板45弯成直角(图39中下部)，然后再朝前侧弯成直角，并且例如用点焊将其固定到上述另一外板上。
如图40所示，将每块侧壁板48和49弯成预定的涡壳形，并将它们并排地设置在外板44和45的平面内。在侧壁板48和49的一侧和相对的另一侧上分别加工有若干突起48a，49a和48b，49b。将在一侧上加工出的突起48a和49a插入在一块外板44上加工出的配合孔中，同时将在另一侧上形成的突起48b和49b弯成直角并焊在上述另外的外板45上。将固定有侧壁板48和49的两块外板44和45的前端部分例如用点焊固定到外壳5的前侧，使得空气通道46和47的出口与在外壳5前侧上形成的上部开口18重合。用螺钉50等将一块外板44的后端部分固定到隔板11上(见图39)。除出口46a，47a侧和后端面外，两外板44和45之间的侧面由壳体5的壁面构成。于是，具有箱形结构的外罩由两块外板44，45和形成在外板之间的侧面的外壳5的壁面构成。在这种风扇的情况中，由于将一块外板44用作将封闭空间3和外部传热空间13气密地隔开的一个壁面，为了确保气密封在一块外板44和外壳5的壁面之间，在上述另一外板45上的突起48a和上述一块外板44上的配合孔之间的间隙中和一块外板44和隔板11之间均装有密封件。
如图39和41所示，离心式风扇42包括若干设置在圆周方向上的叶片42a和一块用于支撑叶片42a的支撑板42b。将支撑板42b固定在驱动电动机43的输出轴43a上。
当接收到来自控制器10的“接通”信号时，驱动电动机43驱动离心式风扇42，使风扇转动。用螺钉51将电动机壳体的撑条43b固定在安装板52上，用如螺钉之类的固定件54通过垫片53将安装板52固定在一块外板44上，从而将驱动电动机43安装到风扇罩上。此外，将冷却风扇55安装在驱动电动机43的输出轴43a的端部。随着冷却风扇55转动，外部空气吹向驱动电动机43，以便冷却该电动机。用电动机罩56将驱动电动机43的外周边罩住，在电动机罩56中加工有与壳体2中的封闭空间3连通的通风孔56a。用螺钉57等将电动机罩56固定在外壳5上。
电加热器9安装在外壳5的内部传热空间12中从热交换器6的沸腾部24来看，该电加热器处于气流下游侧。当壳体2中封闭空间3内的温度降低时(如降至0℃或更低)，电加热器9加热与封闭空间3连通的内部传热空间12中的空气，以防止装在封闭空间3中的电子部件4的性能降低。
根据如热电偶之类的温度敏感元件的温度传感器58所检测到的温度，控制器10控制向如电加热器9等电气设备、内侧风机7和外侧风机8的供电。更具体地说，当温度传感器58检测的温度高于下限温度(如0℃)时，控制器10控制内侧和外侧风机7和8在强风(大风量)或弱风(小风量)档下运行，电加热器9断电。当温度传感器58检测的温度低于下限温度时，控制器10进行控制，使外侧风机8断电，使内侧风机7在强风或弱风档下运行，电加热器9通电。用螺钉59等将支撑座60固定在构成电动机罩41的外壳5的底部上，用如螺钉和螺母(见图36)之类的固定件61将控制器10固定在支撑座60上。
下面描述本实施例的运行。
在壳体2内因电子部件4工作发热使封闭空间3中的空气温度升高。因此，为了冷却电子部件4需要降低封闭空间3中的空气温度。如果由温度传感器58检测的温度高于下限温度(例如0℃)，控制器10使内侧风7的驱动电动机29和外侧风机8的驱动电动机43接通电源。内侧风机7的运行使气流循环流过外壳15的内侧传热空间12和壳体2的封闭空间3。另外，外侧风机8运行时，外部空气流过外壳5的外部传热空间13。
如图35所示，在热交换器6中，封装在沸腾部24的冷却管24a中的制冷剂通过吸热肋片24d吸收流过内部传热空间12的高温空气的热而被沸腾和蒸发。制冷剂蒸汽通过第一连管26从沸腾部24的上部容器24b流入冷凝部25的上部容器25b，然后在处于外部空气(低温空气)中的冷却管25a的内壁面上冷凝，并使温度降低。同时，通过散热肋片25d将制冷剂的冷凝潜热传给流过外部传热空间13的外部空气。
于是，在冷凝部25中冷凝的制冷剂因其自重沿冷却管25a的内壁表面滴入下部容器25c中，然后流经第二连管27流入沸腾部24的下部容器24c，再从下部容器24c流入冷却管24a。这样，制冷剂交替地反复蒸发和冷凝，流过内部传热空间12的高温空气的热可以传给流过外部传热空间13的外部空气。
流过沸腾部后并已冷却的空气经内侧风机7的空气吸入口31a流入风扇罩，再流过空气通道46和47，然后分配为直接从下开口(空气出口20)流出的空气和流过管道21的空气，再从连接口22流出。这样，可将空气吹向电子部件4，以冷却这些电子部件。在这种情况中，可改变与外壳5相连的的管道21的高度，从而适当地改变下部开口20和连接口22之间的开口比。这样也就可以改变从下部开口20吹出的空气量和从连接口22吹出的空气量之比。
在本实施例中，由于外侧风机8的风扇罩(外罩)构成分隔外部传热空间13和封闭空间3之间的壁面的部分，要求该外罩具有防水性能。为了满足这种要求，在外侧风机8中，在构成外罩的两外板44，45和外壳5的壁面之间以及在一块外板44和隔板11之间均装有密封垫，以便外部传热空间13和封闭空间3之间气密封。所以，不需要对两侧板48，49和外板44，45之间的连接部分进行密封。外罩是箱形结构，在这种结构中除外壳5的后侧外，两外板44和45直接垂直地贴紧上述壁面。一块外板44和隔板11之间的连接部分也成一直线。由于可以直接将密封件安放在各连接部分上，所以可以方便地完成密封操作。
虽然将两块侧板48和49夹在两外板44和45之间以形成两个空气通道46和47，仍可用相同的方式进行密封，而与夹在两外板44和45之间的侧板48和49的数量无关，也就是说，只需密封外罩的连接部分。因为对外罩的密封很易实现，所以，即使在安装了外侧风机8后检查时发现泄漏，仍可以简单地方式对泄漏处进行修理。
此外，在内侧和外侧风机7和8中，由于将侧板34，35和48，49分别夹在两外板30，31和两外板44，45的平行面之间而形成空气通道32，33和46，47，所以只需改变侧板34，35和48，49的涡旋形状就可方便地变化空气通道32，33和46，47的形状和空气的流动方向。更具体地说，由于传统风机的风扇罩是用金属板冲模加工而成，故而成本增加。由于这个原因，即使已知适用于各种情况的罩，为了降低成本仍然极少生产新模具。大多数的情况是从传统的风扇罩中选取一个最为接近的合适形状作为替代物。与此相反，在本实施例中，因为不必将两外板30，31和44，45加工成涡壳形，可以采用压模加工风扇罩，因此成本比用传统的金属板冲模加工的风扇罩的成本低。所以用较低的费用就可生产出符合所要求的风扇尺寸和风扇特性的风扇罩。
在外侧风机8中，为了加工外罩，例如用点焊将两外板44和45直接固定到外壳5的壁面上，因而可在外壳5的壁面上形成空气通道46和47的空气出口(上部开口)14。所以，可以方便地调整形成在外壳5壁面上的空气出口14和外部空气吸入口(下部开口)15与形成在壳体2的门2A上的上部开口18和下部开口(未示出)的位置关系。
再者，在内侧和外侧风机7和8中，由于还用具有空气吸入口31a和45a的外板31和45作为内、外传热空间12和13的一个壁面，因此，不必将风扇罩固定到外壳5的壁面上。此外，由于不必在两者之间进行密封，还可减少操作步骤。
此外，在相关技术中，对于各个风机均采用单独的风扇罩，每个风扇罩都通过形成在空气出口用边上的法兰被固定在外壳的壁面上。由于法兰部分与允许安装的面积有关，减少了空气出口的有效面积。相反，在本实施例中，通常习惯用多块侧板48和49(本例中为两块)作外罩，因而开口面积(空气出口的尺寸)可以相应增加。因为根据空气出口14将过滤器或百叶窗安装在上部开口18(处于壳体2的门2A上)处时由过滤器或百叶窗引起的气流阻力大，因此，开口面积增加可显著地提高送风性能。
下面描述本发明的第七实施例。
图46为冷却装置1的整个横截面图。
为了冷却壳体2内的封闭空间3，将本实施例的冷却装置1装在电子系统的壳体2内。
电子系统1例如是一种移动式无线电话如无绳电话或车用电话的无线电台站，它包括安装在壳体2内的封闭空间3中的各种电气部件4(如半导体开关器件和功率晶体管)。
如图46所示，该冷却装置1包括一个外壳5，一个热交换器6，一台内侧风机7，一台外侧风机8，一个电加热器9和一个控制器10。将冷却装置1固定在门2A的内侧(见图50和54)，门装在壳体2的前侧(图46中的左侧)。
借助于隔板11和内外侧风机7和8的风扇罩(下面将描述)在外壳5中分别形成内部传热空间12和外部传热空间13。在外壳5的前面加工有一个将外部传热空间13与壳体2的外侧(外部空气)连通的上开口(外侧风机8的空气出口)和下开口15(外部空气吸入口)。外壳15的开口14和15的周围加工有螺孔14a和15a，螺栓16从门2A的外侧与螺孔14a和15a固定，将外壳5固定在门2A上(见图54)。在门2A和外壳5之间在开口14和15周围装有密封垫17，以确保气密封。
安装有外壳5的壳体2的门2A上还有一个上开口18(见图54)和一个下开口(未示出)，此两开口位于与开口14和15相对之处。为了防止如雨水之类的水滴和如灰尘之类的杂质从上开口18进入外壳，门2A上装有过滤器百叶窗(二者均未示出)。
如图48所示，外壳5的后面加工有一个将壳体2的内部传热空间12与封闭空间3连通的上开口(空气吸入口)19和下开口(内侧风机的空气出口)20，还加工有通过管道21与下开口20相通的连接口22。管道21的宽度复盖开口20的整个宽度，将螺栓23穿入形成在两端的四个可调孔21a可将管道21固定在外壳5的后侧。由于将可调孔21a加工成长形，通过改变用螺栓23固定在可调孔21a内的位置(高度)可使管道21在可调孔的范围内垂直移动。所以通过垂直移动管道21可改变该管道相对于外壳5的安装位置，因而可自由地改变开口20和连接口22之间的开口比。
如图49所示，热交换器6有一个沸腾部24、一个冷凝部25和连接在沸腾部24与冷凝部25之间的第一连管26和第二连管27。在热交换器6中封装有含氯氟烃或氟里昂制冷剂。
沸腾部24包括若干冷却管24a，用于将冷却管24a彼此相连的上部容器24b和下部容器24c，装在各相邻冷却管24a之间的吸热肋片24d和侧板24e。沸腾部24位于外壳5内的内部传热空间12中。
上述冷却管24a为扁管式(例如1.7mm宽，16.0mm长)，其截面为细长矩形或椭圆形。管24a例如由热传导好的金属材料制成，例如用铝或铜制成。
上部容器24b和下部容器24c均由与冷却管24a相连的芯板和与芯板相连的容器板组成。上部容器24b和下部容器24c中之一加工有唯一的一个用于将制冷剂封装在冷却管24a中的制冷剂入口(未示出)。将制冷剂封入管24a中，使其液面几乎等于各管24a的上端(见图50)。将吸热肋片24d钎焊到冷却管24a上后通过脱焊或用一辅助阀(止回阀)(未示出)将制冷剂封入。
吸热肋片24d是用高热导率(如铝)的金属薄板(如0.02-0.50mm厚)交替折叠成波纹形的波纹肋片。将上述肋片24d钎焊到冷却管24a的扁的外壁面上。通过固定件(未示出)(如螺钉)将设置在沸腾部24两侧的侧板24e固定在隔板11和外壳5上。侧板24e还起加固冷却管24a和吸热肋片24d的作用。
冷凝部25包括若干冷却管25a，用于将上述冷却管25a彼此相连的上部容器25b和下部容器25c，装在相邻冷却管25a之间的散热肋片25d和侧板25e。冷凝部25位于外壳5内部的外部传热空间13中。
冷却管25a的形状与沸腾部24中的冷却管24a形状相同，它们也是由高热导率的金属材料(如铝或铜)制成。
上部容器25b和下部容器25c包括一块与冷却管25a相连的芯板和一块与芯板相连的容器板。和吸热肋片24d一样，散热肋片25d也是用高热导率的薄金属板(如铝)加工成的波纹肋片。将上述散热肋片25d钎焊到冷却管25a的扁壁面上。
通过如螺钉之类的固定件将装于冷凝部25两侧的侧板25e固定在隔板11和外壳5上。与沸腾部24的侧板24e一样，侧板25e也起加固冷却管25a和散热肋片25d的作用。
第一连管26用于将沸腾部24的冷却管24a中已沸腾和蒸发的制冷剂蒸汽导入冷凝部25。第一连管26穿过隔板11将沸腾部24中的上部容器24b与冷凝部25中的上部容器25b相连。第二连管27用于将冷凝部25的冷却管25a中已冷凝的液态制冷剂导入沸腾部24。第二连管27穿过隔板11将沸腾部24中的下部容器24c与冷凝部25中的下部容器25c相连。第一和第二连管26和27用与冷却管24a和25a相同的金属材料加工成圆形。制冷剂蒸汽流过的第一连管26的直径大于液态制冷剂通过的第二连管27的直径。
如图51所示，内侧风机7安装在外壳5的下部(内部传热空间12的下方)，因此，空气可在壳体2的封闭空间3和外壳5中所形成的内部传热空间12之间循环。
内侧风机7包括一个风扇罩(后面将描述)，一个离心式风扇28和一个驱动电动机29。
上述风扇罩由两块均为矩形平面的外板30和31、一个形成两外板30和31之间的侧面的外壳5的壁面和夹在两外板30和31之间的两侧壁板34和35构成，因而形成涡壳形空气通道32和33(见图52)。在两外板之一的一块外板30上加工有两个圆形开口30a(见图52)，通过此两开口可装入离心式风扇28，同时在另一外板31上加工有两个钟形空气吸入口31a，此两个吸入口与上述一块外板30的开口30a相对。
如图52所示，将两侧壁板34和35预先弯成涡壳形，然后将它们并排地安放在外板30和31的平面上。在侧壁板34和35的一侧和相对的另一侧分别加工有若干突起34a，35a和34b，35b(如图53所示)。在一侧上形成的突起34a和35a与在一块外板30上加工出的配合孔相配，同时将在另一侧形成的突起34b和35b弯成直角并焊到另一外板31上。将两侧壁板34和35设置成使两空气通道32和33的出口32a和33a彼此相邻(见图52)。
用如螺钉之类的固定件36将固定有侧壁板34和35的两外板30和31固定在外壳5上，使空气通道32和33的出口32a和33a与在外壳5后侧上形成的下开口20重合(见图51)。除出口32a和33a以外，两外板30和31之间的侧面由外壳5的壁面构成。于是，两外板30，31和形成两外板之间的侧面的外壳5的壁面构成具有箱形结构的外罩。
如图51和53所示，离心风扇28包括若干沿圆周方向设置的叶片28a和一块用于支撑这些叶片28a的圆盘式支撑板28b。将上述支撑板28b固定在驱动电动机29的输出轴29a上。
当接收到来自控制器10的“接通”信号时，驱动电动机29驱动离心风扇28，使风扇旋转。用螺钉37等将电动机壳体的撑条29b固定在安装板38上，用固定件39(如螺钉)将上述安装板38固定在一块外板30上，以便将驱动电动机29装在风扇罩上。将冷却风扇40装在驱动电动机29的输出轴29a上。在冷却风扇40转动的同时，外部空气吹向驱动电动机29，从而冷却电动机。用一个电机罩41(外壳5的一部分)将驱动电动机29的外周边盖住，在电机罩41上加工有与壳体2的封闭空间3连通的排气孔41a。
如图54所示，将外侧风机8安装在外壳5的上部(外部传热空间13的上方)，因此空气可在壳体2的外侧(外部空气)和外壳5的外部传热空间13之间循环。
外侧风机8包括风扇罩(后面将描述)，一个离心式风扇42和一个驱动电动机43。
上述风扇罩包括两块具有矩形平面的外板44、45一个形成两外板44和45之间的侧面的外壳5的壁面和夹在两外板44和45之间的两侧壁板48和49，因而形成涡壳形空气通道46和47(见图55)。
在两外板之一的一块外板44上加工有两个容纳离心风扇42的圆形开口44a(见图55)，同时在另一外板45中加工有两个钟形空气吸入口45a，此两个吸入口与上述一块外板44的开口44a对置。如图54所示，为了扩大空气通道46和47的出口面积，将一块外板44在出口46a和47a一侧的端部向外弯成直角(图54的上部)，然后再将该外板朝前侧弯成直角。为了形成风扇罩的后端面，将一块外板44的后端侧朝另一外板45弯成直角(图54中下部)，然后再朝前侧弯成直角，并且例如用点焊将其固定到上述另一外板上。
如图55所示，将每块侧壁板48和49弯成预定的涡壳形，并将它们并排地设置在外板44和45的平面内。在侧壁板48和49的一侧相对的另一侧上分别加工有若干突起48a，49a和48b，49b。将在一侧上加工出的突起48a和49a插入在一块外板44上加工出的配合孔中，同时将在另一侧上形成的突起48b和49b弯成直角并焊在上述另外的外板45上。将固定有侧壁板48和49的两块外板44和45的前端部分例如用点焊固定到外壳5的前侧，使得空气通道46和47的出口与在外壳5前侧上形成的上部开口18重合。用螺钉50等将一块外板44的后端部分固定到隔板11上(见图54)。除出口46a，47a侧和后端面外，两外板44和45之间的侧面由壳体5的壁面构成。于是，具有箱形结构的外罩由两块外板44，45和形成在外板之间的侧面的外壳5的壁面构成。在这种风扇的情况中，由于将一块外板44用作将封闭空间3和外部传热空间13气密地隔开的一个壁面，为了确保气密封在一块外板44和外壳5的壁面之间，在上述另一外板45上的突起48a和上述一块外板44上的配合孔之间的间隙中和一块外板44和隔板11之间均装有密封件。
如图54和56所示，离心式风扇42包括若干设置在圆周方向上的叶片42a和一块用于支撑叶片42a的支撑板42b。将支撑板42b固定在驱动电动机43的输出轴43a上。
当接收到来自控制器10的“接通”信号时，驱动电动机43驱动离心式风扇42，使风扇转动。用螺钉51将电动机壳体的撑条43b固定在安装板52上，用如螺钉之类的固定件54通过垫片53将安装板52固定在一块外板44上，从而将驱动电动机43安装到风扇罩上。此外，将冷却风扇55安装在驱动电动机43的输出轴43a的端部。随着冷却风扇55转动，外部空气吹向驱动电动机43，以便冷却该电动机。用电动机罩56将驱动电动机43的外周边罩住，在电动机罩56中加工有与壳体2中的封闭空间3连通的通风孔56a。用螺钉57等将电动机罩56固定在外壳5上。
电加热器9安装在外壳5的内部传热空间12中并处于从热交换器6的沸腾部24的气流下游侧。当壳体中封闭空间3内的温度降低时(如降至0℃或更低)，电加热器9加热与封闭空间3连通的内部传热空间12中的空气，以防止装在封闭空间3中的电子部件4的性能降低。
根据如热电偶之类的温度敏感元件的温度传感器58(见图46)所检测到的温度，控制器10控制向如电加热器9等电气设备、内侧风机7和外侧风机8的供电。更具体地说，当温度传感器58检测的温度高于下限温度(如0℃)时，控制器10控制内侧和外侧风机7和8在强风(大风量)或弱风(小风量)档下运行，电加热器9断电。当温度传感器58检测的温度低于下限温度时，控制器10进行控制，使外侧风机8断电，使内侧风机7在强风或弱风档下运行，电加热器9通电。用螺钉59等将支撑座60固定在构成电动机罩41的外壳5的底部上，用如螺钉和螺母(见图51)之类的固定件61将控制器10固定在支撑座60上。
下面描述本实施例的运行。
在壳体2内因电子部件4工作发热使封闭空间3中的空气温度升高。因此，为了冷却电子部件4需要降低封闭空间3中的空气温度。如果由温度传感器58检测的温度高于下限温度(例如0℃)，控制器10使内侧风7的驱动电动机29和外侧风机8的驱动电动机43接通电源。这样，内侧风机7使气流循环流过外壳15的内侧传热空间12和壳体2的封闭空间3。另外，外侧风机8运行时，外部空气流过外壳5的外部传热空间13。
如图50所示，在热交换器6中，封装在沸腾部24的冷却管24a中的制冷剂通过吸热肋片24d吸收流过内部传热空间12的高温空气的热而被沸腾和蒸发。制冷剂蒸汽通过第一连管26从沸腾部24的上部容器24b流入冷凝部25的上部容器25b，然后在处于外部空气(低温空气)中的冷却管25a的内壁面上冷凝，并使温度降低。同时，通过散热肋片25d将制冷剂的冷凝潜热传给流过外部传热空间13的外部空气。
于是，在冷凝部25中冷凝的制冷剂因其自重沿冷却管25b的内壁表面滴入下部容器25c中，然后流经第二连管27流入沸腾部24的下部容器24c，再从下部容器24c又流入沸腾部24的冷却管24a。这样，制冷剂交替地反复蒸发和冷凝，流过内部传热空间12的高温空气的热可以传给流过外部传热空间13的外部空气。
流过沸腾部后并已冷却的空气经内侧风机7的空气吸入口31a流入风扇罩，再流过空气通道46和47，然后分配为直接从下开口(空气出口20)流出的空气和流过管道21的空气，再从连接口22流出。这样，可将空气吹向电子部件4，以冷却这些电子部件4。在这种情况中，通过调节与外壳5相连的的管道21的高度，可适当地改变下部开口20和连接口22之间的开口比。这样也就可以改变从下部开口20吹出的空气量和从连接口22吹出的空气量之比。
在本实施例中，由于将管道21安装成可相对于外壳垂直移动，可根据管道21的垂直位置按需要改变从下部开口20吹出的风量和从连接口22吹出的风量比。所以，可以根据安装在封闭空间3中的各电子部件4发出的热量以适当的分配比例吹出冷却空气。这样，可对各电子部件4进行有效冷却。此外，用一台冷却装置可冷却若干电子设备。
此外，在内侧风机7中，由于为了形成空气通道32和33a将侧壁板34和35夹在两外板30和31之间，因此只要改变上述侧板34和35的涡旋形状就可方便地改变空气通道32和33的形状。这样就可改变吹风风向。
还可将管道21安装成能横向移动，而不竖直移动。在上述实施例中只用了一根管道21；当然也可用多根管道，或用一根中间分岔的管道。
下面描述本发明的第八实施例。
图58示出了电气系统1的整体结构的横截面。在图58中，电气系统1例如是一种移动式无线电话(如无绳电话或车用电话)的无线电台站，它包括壳体4和一个将壳体4的前开口气密封的冷却装置5，电子设备2和供给电源3装于上述壳体中。
下面，参见图59和60对冷却装置5进行描述。图59为该冷却装置的正视图，图60为该装置的后视图。
借助于流体隔板7将系统本体6的内部分隔成一个高温空间8和一个低温空间9。
高温空间8通过形成于系统本体6的后侧的排出口10和排出管道11以及吸入口12与壳体4的内部相通(见图60)。低温空间9通过形成于系统本体6的前侧的吸入口13和排出口14与外界相通。在吸入口13和排出口14上均装有百叶窗15(见图59)，以防止较大的杂质或雨滴进入系统本体6。
热交换器16穿过流体隔板7。热交换器16的下半部位于高温空间8中，并处于壳体4内的空气中，它的上半部位于低温空间9中并暴露于外部空气之中。
两台高温侧风扇(Scirocco fams)17并排地装在高温空间8的底部，用于驱动高温侧风扇17的高温侧风扇电动机18安装在机房19中。为了控制高温侧风扇电机18的旋转。驱动器20和控制单元21也装在机房19中(见图60)。驱动器20驱动高温侧风扇电机18时，通过高温侧风扇17在高温空间8和壳体4之间形成空气循环通道(图58中箭头所示)。此外，在高温空间8中还装有电加热器22，当向该加热器供电时，它对流过空间8的空气加热。
为了检测通过吸入口12进入高温空间8的空气的温度，在高温空间8内在吸入口12附近装有一个温度传感器23。
在低温空间9的上部表面上并排地装有两台低温侧风扇(Sciroccofams)24，用于驱动低温风扇24的低温侧风扇电动机25装于机房26中。在机房26中还装有控制低温侧风扇电动机25转动的驱动器27。驱动器27驱动风扇电动机25时，通过低温侧风扇24形成流入低温空间9的外部空气流入通道(图58中箭头所示)。
下面对穿过流体隔板7的热交换器16进行描述。
图61为热交换器16的正视图，图62为该热交换器的示意横截面图。在这些图中，将热交换器16分成两部分：位于高温空间8中的高温侧热交换器部分28和位于低温空间9中的低温侧热交换器部分29。热交换器部分28和29通过连管30彼此相连。将含氯氟烃或氟利昂制冷剂几乎充满高温侧热交换器部分28。由于高温热交换器部分28位于与外界隔开的高温空间8内，因此它不与含有杂质(如灰尘和湿气)的外部空气接触。
高温和低温侧热交换器部分28和29是多流路式热交换器，它包括若干横截面为矩形彼此由波纹肋片32相连的冷却管31，空气流过上述波纹肋片32。
图58示意地示出了整个电子设备的结构。在图58中，装于壳体4内的电子设备2是无线电台站中的一个系统，它有一个220V的交流电源33，一个26V的直流电源34和一个报警信号输入部分35。它们均与冷却装置5的控制单元21相连。
控制单元21有一熔丝36和一个继电器37。电子设备2中的220V的交流电源33和装于高温空间8内的电加热器22由熔丝36和继电器37彼此相连。电加器22与一加热保险丝38相连，当大于电加热器22的额定电流的电流流过该加热器时，熔丝烧断，从而切断电源。在这种情况中，控制部分39根据来自检测高温空间8的温度的温度传感器23的检测结果接通继电器37，因此，交流220V电源33向电加热器22借电。在控制部分39中，将电流传感器40缠绕在与电加热器22相连的金属丝上，通过电流传感器40检测供给加热器22的电流，因而可检查电流供给的故障。
控制部分39有一电源供给部分41，通过熔丝42将该部分与电子设备2的26V直流电源34相连。
控制单元21有一个由控制部分39控制闭合和开启的继电器43。通过继电器43使电子设备2的报警信号输入部分35的两端彼此相连。
另一方面，用于驱动风扇电动机的驱动器20和27中均装有一个转换部分44，电子设备2的26V直流电源34通过熔丝45与该转换部分44相连。各驱动器20和27的控制部分46根据控制单元21发出的指令通过转换部分44控制供给各风扇电动机18和25的电流，因此，风扇电动机18和25可在设定转速下旋转。控制部分46有电源供给部分47。
各驱动器27的控制部分46具有作为负载故障检测组件的负载故障检测部分48和速度故障检测部分49。通过与转换部分44的导线相连的电流传感器50，负载故障检测部分48可检测供给冷却风扇电动机25的电流。此外，负载故障检测部分48计算出一定时间内作为风扇电动机25的负载的总的供给电流值，如果该负载超出设定范围，对将此信息通知控制部分39。速度故障检测部分49检测冷却风扇电动机25的转速并根据与风扇电动机25接触的霍尔元件检测出的旋转角度信号检测冷却风扇24的转速，如果检测的转速超出设定范围，则将此信息通知控制部分39。
控制单元21的控制部分39有一个故障报警部分52，该控制部分包括若干LED(发光二极管)。根据驱动器27发出的故障信息，控制部分38检查故障之所在并使故障报警部分52中与该故障相应的LED亮。
下面描述具有上述结构的冷却装置的运行情况。
系统开始运行时，电子设备2开始工作，电子系统1起无线电台站的作用，因此，电子设备2在消耗电能的同时发热，壳体4内温度升高。
另一方面，当系统开始运行时，由于冷却装置5的控制单元21驱动高温侧风扇电动机18，通过高温空间8和通过壳体4的内部形成循环通道，因此可使壳体4的内部温度均匀。
此时，注入热交换器16的高温侧热交换器部分28中的制冷剂吸收壳体4中的热。然后，制冷剂沸腾并流向低温侧热交换器部分29，在此部分中，上述制冷剂散发热量，结果制冷剂冷凝成液滴然后，液滴滴入高侧热交换器部分28。这样，可在高温和低温侧热交换器部分28和29之间进行热交换。
利用温度传感器23，控制单元21的控制部分39监测壳体4的内部温度，如果由温度传感器23检测的温度超过设定值，控制部分39驱动低温侧风扇电动机25，致使热交换器16的低温侧热交换器部分29由外部空气冷却，于是可提高散热效率。结果可提高热交换器16的冷却效率，壳体4中的温度降低。
当壳体4中温度降至低于设定值时，控制部分39使低温侧风扇电动机25停止运转，使热交换器16的低温侧热交换器部分29的散热效率降低。结果使热交换器16的冷却效率降低，壳体4中温度升高。
通过上述操作，可对壳体4中的温度进行控制，使其等于设定温度。
当外部空气的温度显著下降且壳体4中温度低于设定温度范围时，控制部分39向电加热器22供给电流，以使高温侧风扇电动机18运转。这样，可防止壳体4中的温度明显下降。
外部空气流过热交换器16的低温侧热交换器部分29，所以，当冷却装置5的运行时间增长时，灰尘将集聚在热交换器部分29上，因此，可导致阻塞百分率增加，并使热交换器16的冷却效率变差。当低温侧风扇电动机25出现故障时，即使低温侧风扇24的送风量正常，供给风扇电动机25的电流也可能不正常地增加，或风扇24的转速可能降低，热交换器16的冷却效率变差。再者，万一控制低温侧风扇电动机25旋转的驱动器27发生故障，低温侧风扇的转速将不正常或者风扇电动机25的电流供给不正常。
在该实施例中，控制单元21的控制部分39检查出现故障时的故障之所在，然后告知外界已出现故障，并接通继电器43，以通知出现故障的电子设备2。
更具体地说，各驱动器27的负载故障检测部分48监测供给低温侧风扇电动机25的电流，将每隔一定时间所供给的电流值相加，以便检查所获得的负载是在设定范围内还是高于或低于设定范围，然后将检测的结果通知控制单元21。
各驱动器27的速度故障检测部分49监测低温侧风扇电动机25的转速，检查该转速是在设定范围内还是高于或低于设定范围，然后将检测结果通知控制单元21。
收到驱动器27发出的信息后，控制单元21的控制部分39按照图63的程序检查故障的原因。
(1)正常运转
当低温侧风扇电动机25上的负载在设定范围内且低温侧风扇24的转速也在设定范围内时，(步骤S1和S2中“是”)，控制部分39确定运行条件正常步骤S3)。
图64示出了热交换器的阻塞百分率和风扇电动机上负载之间的关系，从图中可以看出，阻塞百分率增加时，风扇电动机上负载减小。这是因为当外侧空气通道被阻塞时，从Scirocco风扇的特性来看，负载减小，在将电动机25的转速控制在设定转速的条件下，供给低温侧风扇电动机25的电流减小。
在这种情况中，如果就低温侧风扇电动机25上的负载而言认为70％-100％的情况是正常的，则假定70％-100％的负载范围为设定范围。
就是在确定上述情况为正常的条件下，热交换器16的阻塞百分率增加\仍将使热交换器的换热效率变坏。所以，应如下所述避免热交换器16阻塞。
当低温侧风扇电动机25上的负载在设定范围(70％-100％)内但低于预定值(90％)时，控制部分39断定热交换器16的阻塞百分率升高，低温侧风扇电动机25反向旋转一段时间，结果，流过热交换器16的低温侧热交换器部分29的空气的流道相反，因此，可将沉积在热交换器部分29上的灰尘或其它杂质由反方向流动的空气将它们吹开带走。所以，提高了热交换器16的换热百分率。
(2)阻塞(热交换器16阻塞)
当热交换器16的阻塞百分率增大时，如上所述，可除去沉积在该热交换器上的灰尘或其它杂质，但当冷却装置使用了很长时间时，沉积在热交换器上的灰尘或其它杂质量增加，热交换器的阻塞百分率变得非常高。
在这种情况下，当低温侧风扇电动机25上的负载低于设定范围、低温侧风扇24的转速在设定范围内时(步骤S8“否”，步骤S13是“是”)，控制部分39断定发生堵塞(步骤S14)。
(3)由低温侧风扇电动机25的外部原因引起的故障
当低温侧风扇电动机25上的负载高于设定范围而低温侧风扇24的转速在设定范围内(步骤S7和S8“是”)，控制部分39确定由外部原因引起故障(步骤9)。其原因是：例如当低温侧风扇电动机25的轴承被腐蚀时，风扇电动机25上的负载变大，而在风扇电动机25被控制的情况下供给电动机25的电流增加，因此，风扇在设定转速下旋转。
(4)由低温侧风扇电动机25的内部原因引起故障
当低温侧风扇电动机25上的负载高于设定范围及低温侧风24的转速低于设定范围时，(步骤S5中“是”，步骤S10中“否”)，控制部分39确定故障由风扇电动机25的内部原因引起(步骤S12)。其原因是：例如，当风扇电动机25的轴承被损坏时，即使对电动机25进行控制，风扇电动机25的转速也不增加，因此在恒定转速下旋转，驱动器27增大供给电流，以便使转速增加到设定转速。
(5)驱动器27出现故障
当低温侧风扇电动机25上的负载处于设定范围内、低温侧风扇24的转速超出设定范围，(步骤S1中“是”，步骤S2中“否”)，控制部分39确定驱动器27出现故障(步骤S6)。其原因是：当驱动器27处于正常情况时，只要低温侧风扇电动机25上的负载在设定范围内，低温侧风扇24的转速必然被控制在设定范围内。
当风扇电动机25上的负载高于设定范围，风扇24的转速高于设定范围时，(步骤S7和S10中“是”)，控制部分39确定驱动器27出现故障(步骤S11)。其原因是：若驱动器27处于正常，低温侧风扇4的转速被控制在设定转速范围而不会超出此范围。
此外，当低温侧风扇电动机25上的负载低于设定范围及低温侧风扇24的转速超出设定范围(步骤S7和S13中“否”)，控制部分39确定驱动器27出现故障(步骤S15)。其原因是：若驱动器27处于正常而当风扇24的转速降低时，控制器39进行控制，使供给风扇电动机25的电流增加。
如表4所列出的，通过控制部分39的上述操作，根据低温侧风扇24的转速和低温侧风扇电动机25上的负载可检查出各种故障之所在。
                           表4
    风扇速度     风扇电动机负载     状态
    正常(固定)     正常(固定)     正常
    正常(固定)     减小 阻塞(热交换器肋片阻塞)
    正常(固定)     增加   外部原因引起故障
    低速(不正常)     增加 电动机的内部原因引起故障
    不正常     正常(固定)     驱动器发生故障
    高速(不正常)     增加     驱动器发生故障
    不正常     减小     驱动器发生故障
当控制单元21的控制部分39以上述方式检测到出现故障时，控制部分39使故障报警部分52中与该故障相应的LED亮，以便通知用户出现了故障。
此外，当确定出现故障，控制部分39使继电器43接通，以便向电子设备2的报警信号输入部分35发出“出现故障”的信息。
若电流传感器40在用于向电加热器22供给电流的继电器37闭合时不能测出电流，控制部分39使故障报警部分52中相应的LED亮，继电器43接通，并向电子设备2发出信息，告知出现故障。
若由热电偶23检测的温度，不低于70℃或不高于0℃，控制部分39使故障报警部分52中的相应的LED亮，并使继电器43接通，以便通知电子设备2出现了故障。
当报警信号输入部分35接收到来自冷却装置5的故障报警信号时，电子设备2通过电话线通知出现故障的台站。
若检查维修人员通过电话线得知出故障的信息，则根据装在冷却装置5的控制单元21中的故障报警部分52的LED亮的情况维修人员可检查出故障之所在，并适时地排除故障。
出现阻塞故障的情况时，维修人员应清洗热交换器16。若故障是由低温侧风扇电动机25的外部原因引起的，则对电动机25进行修理或更换。若故障由低温侧风扇电动机25的内部原因引起，则更换电动机25。此外，若驱动器27发生故障，则更换驱动器27。
根据上述结构，当驱动器27检测到低温侧风扇电动机25上的负载减小到低于设定值(90％)时，根据驱动器27的检测结果控制部分39断定热交换器16的阻塞百分率增大，并使低温侧风扇24反向旋转，于是空气以反方向吹向热交换器16中，借此除去沉积在热交换器上的灰尘或任何其它杂质。所以与在较短的周期内就需要进行清洁和维修的现有技术相比，本发明可延长清洁和维修热交换器的周期，因此可降低检查和维修所需的费用。
本发明并不限于上述实施例，还可作下述改变。还可以采用风门作为将吹向热交换器16的空气的流动方向改变为相反方向的部件，以便改变低温侧风扇24的送风流道。
也可用喷射清洗热交换器的清洗液的方法除去沉积在热交换器16上的灰尘或任何其它杂质。
热交换器可以是热管式热交换器。
也可以采用冷却电子设备2的冷却水或油作为高温流体。
可将故障信息从冷却装置5的控制单元21输出到电子设备2。
可采用显示信息的显示设备或声音报警作为故障报警组件。
尽管上面参照附图并结合优选实施例对本发明作了全面描述，但值得注意的是，本领域的普通技术人员仍然可以作出各种改变和改型，不难理解这些改变和改型均包括在由权利要求书所限定的本发明的范围内。

Claims (10)

1、一种沸腾和冷凝制冷剂的冷却装置，该冷却装置包括：
一个具有内部的外壳；
一块将上述内部分隔为封闭空间的第一流体通道和第二流体通道的流体隔板；
一个穿过上述流体隔板的热交换器，该热交换器用于从第一流体通道中流动的第一流体中吸收热，并将热量传给第二流体通道中流动的第二流体中；
用于使第一流体在上述第一流体通道中流动的第一流体流动形成设备；
用于使第二流体在上述第二流体通道中流动的第二流体流动形成设备；
一个用于检测第一流体通道中流动的第一流体的温度的温度传感器；
一个用于根据上述温度传感器检测的温度控制上述第一流体流动形成设备产生的流动流体输出和上述第二流体流动形成设备产生的流动流体输出的控制器；和
一根将所述第一流体流动形成设备送出的第一流体通过多个开口分配到上述封闭空间中的管道，
其中上述管道设置成可移动的，以改变流过上述开口之一的上述第一流体的流量与流过上述开口中另一开口的上述第一流体的流量之比。
2、如权利要求1所述的冷却装置，其中上述控制器可单独控制第一流体流动形成设备和第二流体流动形成设备。
3、如权利要求1所述的冷却装置，其中上述第一流体流动形成设备包括一台第一风扇和一台使第一风扇转动的第一电动机；上述第二流体流动形成设备包括一台第二风扇和一台使第二风扇转动的第二电动机。
4、如权利要求3所述的冷却装置，其中上述控制器控制第一电动机的转速和第二电动机的转速。
5、如权利要求4所述的冷却装置，其中上述控制器控制第一电动机的转速和第二电动机的转速。
6、如权利要求5所述的冷却装置，其中：当根据上述温度传感器检测的温度控制第一电动机的转速和第二电动机的转速时，上述控制器改变阈值，以便分别在上述温度增加和上述温度降低时进行控制。
7、如权利要求1-6中任一项所述的冷却装置，其中上述控制器确定非正常运行状态，并发出反映所确定的非正常运行状态的报警信号。
8、如权利要求3至6中任一项所述的冷却装置，其中当上述温度传感器检测的温度超过确定非正常状态的最高温度时，上述控制器驱动第一电动机和第二电动机，使它们在额定输出下运行。
9、如权利要求3至6中任一项所述的冷却装置，其中当控制器本身出现故障时，控制器驱动第一电动机和第二电动机，使它们在额定输出下运行。
10、如权利要求1所述的冷却装置，其中将上述管道设置成可相对于上述外壳竖直移动。
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