JP2006234202A - 冷却装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 被冷却装置に付属する付属モジュールと一緒にマウントできるようにして、設備のスペース効率向上を図るとともに、配管接続系のシンプル化及び無用な冷却能力の低下を回避する。
【解決手段】 規格化されたラックRにマウントできるように構成したキャビネット3を有し、このキャビネット3に、冷却部2により冷却した冷却液Wを被冷却装置Mに供給する供給口4及び被冷却装置Mから戻された冷却液Wを取込む取込口5を設けるとともに、キャビネット3の内部に、少なくとも、冷却部2と、冷却液Wを貯留する冷却液タンク6と、冷却液Wを送出する送液ポンプ7を配設する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、冷却部により冷却した冷却液を光学機器等の被冷却装置に循環させて当該被冷却装置の冷却を行う冷却装置に関する。
従来、サーモモジュールを用いた冷却部により冷却した冷却液を被冷却装置に循環させて当該被冷却装置の冷却を行う冷却装置としては、既に、本出願人が提案した特開2002−162058号公報で開示される冷却装置が知られている。
この冷却装置は、サーモモジュールの冷却面に、被冷却部に循環させる冷却側冷却液を冷却する冷却側熱交換器を付設し、かつサーモモジュールの放熱面に、当該放熱面を冷却する放熱側熱交換器を付設した冷却ユニットを備える冷却装置であって、放熱面に、内部に放熱側冷却液を通す液路を有し、かつ外部に多数の放熱フィンを有する放熱側熱交換器を付設するとともに、この放熱側熱交換器に通す放熱側冷却液を冷却する空冷式熱交換器を設け、送風機からの送風が空冷式熱交換器及び放熱フィンの双方に当たるように、放熱側熱交換器,空冷式熱交換器及び送風機を配設したものであり、被冷却部に冷却した冷却液を循環させて当該被冷却部の冷却を行うことができる。
特開2002−162058号
しかし、上述した公報開示の冷却装置をはじめ、従来のこの種冷却装置は、次のような問題点があった。
第一に、冷却液を貯留する冷却液タンクや冷却液を送出する送液ポンプ等の液処理系及び振動発生源を内蔵するため、光学機器(電子顕微鏡等)や精密機器等の被冷却部からできるだけ離して設置する必要があり、通常、フロア等に単独で設置可能な外観形態を有している。したがって、別途の設置スペースを確保する必要があり、設備のスペース効率低下を招くとともに、設置スペースが狭いときは、設置自体が困難になる。
第二に、フロア等に単独で設置する必要があることから、光学機器等の被冷却部に対して近接した場所に設置しにくい。したがって、冷却装置と被冷却部を接続する冷却液循環用の配管が無用に長くなってしまうなど、配管接続系の煩雑化、更には冷却能力の低下を招きやすい。
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した冷却装置の提供を目的とするものである。
本発明は、上述した課題を解決するため、冷却部2により冷却した冷却液Wを被冷却装置Mに循環させて当該被冷却装置Mの冷却を行う冷却装置1を構成するに際して、規格化されたラックRにマウントできるように構成したキャビネット3を有し、このキャビネット3に、冷却部2により冷却した冷却液Wを被冷却装置Mに供給する供給口4及び被冷却装置Mから戻された冷却液Wを取込む取込口5を設けるとともに、キャビネット3の内部に、少なくとも、冷却部2と、冷却液Wを貯留する冷却液タンク6と、冷却液Wを送出する送液ポンプ7を配設してなることを特徴とする。
この場合、発明の好適な態様により、キャビネット3には、ラックRにマウントするための取付部11p,11qを左右両側に有する前面パネル3fを設けることができる。また、キャビネット3の底部3dには、少なくとも冷却液タンク6に貯留する冷却液Wを含むキャビネット3内に存在する液体を受け取ることができる形状を有し、かつ少なくとも冷却液タンク6に貯留する冷却液Wを含むキャビネット3内に存在する全液体を収容できる容積に形成したドレンパン12を配することができる。この際、ドレンパン12には、供給口4及び取込口5の下方位置まで張り出した張出部12rを設けることができる。さらに、冷却装置1には、ドレンパン12に付設して当該ドレンパン12内の液体を検出する液体検出手段13と、この液体検出手段13により液体を検出したならその旨を報知する報知手段14を設けることができる。一方、送液ポンプ7とキャビネット3間及び当該キャビネット3とラックR間には防振手段15a…,15b…,15c…を介在させることができる。なお、ラックRとしては、電子機器等のモジュール機器をマウントするための19インチ型ラックに適用することができる。
このような構成を有する本発明に係る冷却装置1によれば、次のような顕著な効果を奏する。
(1) 基本形態として、規格化されたラックRにマウントできるように構成したキャビネット3を有するため、光学機器(電子顕微鏡等)や精密機器等の被冷却装置Mに併設するラックRに、この被冷却装置Mに付属する操作機器や計測機器等の付属モジュールと一緒にマウントでき、いわば被冷却装置Mに対して一体化することができる。したがって、設置スペースの別途の確保が不要となり、設備のスペース効率向上を図れるとともに、設置スペースの確保が困難な狭い場所でも容易に設置することができる。
(2) 光学機器等の被冷却装置Mに併設するラックRに、この被冷却装置Mに付属する操作機器や計測機器等の付属モジュールと一緒にマウントできるため、被冷却装置Mに対する近接位置に設置することができる。したがって、冷却装置1と被冷却装置Mを配管で接続する際に最短距離で行うことができ、配管接続系のシンプル化及び無用な冷却能力の低下を回避することができる。
(3) 好適な態様により、キャビネット3に、ラックRにマウントするための取付部11p,11qを左右両側に有する前面パネル3fを設ければ、被冷却装置Mに付属する操作機器や計測機器等の付属モジュールと同様、ラックRに対して確実に固定することができる。
(4) 好適な態様により、キャビネット3の底部3dに、少なくとも冷却液タンク6に貯留する冷却液Wを含むキャビネット3内に存在する液体を受け取ることができる形状を有し、かつ少なくとも冷却液タンク6に貯留する冷却液Wを含むキャビネット3内に存在する全液体を収容できる容積に形成したドレンパン12を配すれば、ラックRにマウントした際に、この下方にマウントした他の付属モジュールに対する冷却液W等の落下を確実に阻止することができる。
(5) 好適な態様により、ドレンパン12に、供給口4及び取込口5の下方位置まで張り出した張出部12rを設ければ、液漏れ等の発生する可能性の最も高い供給口4及び取込口5からの冷却液Wの落下をドレンパン12により確実に受け取ることができる。
(6) 好適な態様により、ドレンパン12に付設して当該ドレンパン12内の液体を検出する液体検出手段13と、この液体検出手段13により液体を検出したならその旨を報知する報知手段14を設ければ、液漏れや結露等の発生に対する対策を迅速に講じることができる。
(7) 好適な態様により、送液ポンプ7とキャビネット3間及び当該キャビネット3とラックR間に防振手段15a…,15b…,15c…を介在させれば、冷却装置1で発生する振動を吸収し、振動がラックR(他の付属モジュール等)に伝播する弊害を回避することができる。
(8) 好適な態様により、ラックRとして、電気機器等のモジュール機器をマウントするための標準化された19インチ型ラックに適用すれば、各種の被冷却機器Mに対してそのまま適用できるなど、汎用性を高めることができる。
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
まず、本実施形態に係る冷却装置1の構成について、図1〜図5を参照して具体的に説明する。
冷却装置1は、規格化されたラックRにマウントできるように構成したキャビネット3を備える。規格化されたラックRとしては、一般に、電気機器や電子機器等のモジュール機器をマウントする横幅が19〔inch〕となる標準化されている19インチ型ラックを適用することが望ましい。このような19インチ型ラックを用いることにより、各種の被冷却機器Mに対してそのまま適用できるなど、汎用性を高めることができる。このラックRは、図6(図7)に示すように、前面に開口部Roを有し、かつこの開口部Roの左右に取付用の縦フレームFfp,Ffqを有するとともに、左右側面部,上下面部及び後面部がパネルPsにより覆われた構成を有する。
キャビネット3は、ボックス状のキャビネット本体3mと、このキャビネット本体3mの前端に設けた前面パネル3fを備える。前面パネル3fには、把手21,通気窓部22,表示部23dを含む操作部23,警報部24等を配設する。また、前面パネル3fの左右両側には、キャビネット本体3mの側面よりも所定幅だけ左右外方に突出させた取付部11p,11qを一体形成する。この取付部11p,11qは、ラックRにマウントした際に、裏面が各縦フレームFfp,Ffqに当接する。このため、各取付部11p,11qの端辺における上下二個所には、それぞれ横U形に形成したネジ止用の切欠凹部25p,26p,25q,26qを設ける。これにより、被冷却装置Mに付属する操作機器Maや計測機器Mb等の付属モジュール(図4参照)と同様、ラックRに対して確実に固定することができる。
さらに、各取付部11p,11qの裏面には、図1及び図2に示すように、ゴムシート等の防振シート(防振手段)15a…を取付ける。これにより、ラックRにマウントした際には、取付部11p,11qと縦フレームFfp,Ffq間に防振シート15a…が介在し、冷却装置1(送液ポンプ7等)で発生する振動を吸収するため、振動がラックR(他の付属モジュール等)に伝播する弊害を回避できる。また、キャビネット本体3mの底部3d下面における四個所には、ゴムブロック等の防振脚(防振手段)15b…を取付ける。これにより、ラックRにマウントした際には、キャビネット3と後述する支持レールFrp,Frq間に防振脚15b…が介在し、冷却装置1(送液ポンプ7等)で発生する振動を吸収するため、振動が支持レールFrp,Frqを介してラックR(他の付属モジュール等)に伝播する弊害を回避できる。
一方、キャビネット3の内部には冷却回路31を内蔵する。冷却回路31において、2は冷却部であり、図5に示すように、ペルチェ素子を用いたサーモモジュール32…の冷却面に、後述する被冷却部Mに循環させる冷却液Wを冷却する熱交換器33を付設するとともに、サーモモジュール32…の放熱面に、当該放熱面を冷却(空冷)するヒートシンク34を付設して構成した冷却ユニット35を備えるとともに、ヒートシンク34に対して送風する送風ファン36を備える。また、6は冷却液Wを貯留する冷却液タンクであり、冷却液タンク6の下部は送液ポンプ7を介して熱交換器33の流入口33iに連通接続する。送液ポンプ7は、図8に示すように、キャビネット3の内部シャーシ3sに固定した支持ベース37の上面に、防振用のゴムブッシュ(防振手段)15c…を介在させて取付ける。これにより、送液ポンプ7で発生する振動は、送液ポンプ7とキャビネット3間のゴムブッシュ15c…により吸収され、振動がキャビネット3に伝播する弊害を回避できる。
他方、キャビネット3の背面3rには、冷却部2により冷却した冷却液Wを、後述する被冷却装置Mに供給する供給口4を後方に突出させて設けるとともに、被冷却装置Mから戻された冷却液Wを取込む取込口5を後方に突出させて設ける。そして、供給口4は熱交換器33の流出口33oに連通接続するとともに、取込口5は冷却液タンク6の上部に連通接続する。また、背面3rには、冷却液タンク6に冷却液Wを補給するための補給口38,冷却液タンク6内の冷却液Wを排出するためのドレン口39及び冷却液タンク6におけるオーバーフローした冷却液Wを排出するためのオーバーフロー口40をそれぞれ設け、冷却液タンク6における対応する位置にそれぞれ連通接続する。
さらに、キャビネット3の内部にはコントローラ41及び電源部42を配設する。この場合、コントローラ41及び電源部42は電気系を構成するため、キャビネット3の内部に仕切プレート43を配設することにより、冷却部2,冷却液タンク6及び送液ポンプ7等の水処理系に対して完全に遮断する。これにより、電気系に対する防水性を確保する。また、送液ポンプ7,サーモモジュール32…及び送風ファン36は、電源部42(コントローラ41)に接続する。これにより、送液ポンプ7,サーモモジュール32…,及び送風ファン36は、コントローラ41により作動制御される。なお、44は熱交換器33と供給口4間を接続する内部配管ラインに流れる冷却液Wの温度を検出する温度センサであり、この温度センサ44はコントローラ41に接続する。
一方、キャビネット3の底部3dにはドレンパン12を配設する。このドレンパン12は、少なくとも冷却液タンク6に貯留する冷却液Wを含むキャビネット3内に存在する液体(結露や霜等による水滴)を受け取ることができる形状を有し、かつ少なくとも冷却液タンク6に貯留する冷却液Wを含むキャビネット3内に存在する全液体を収容できる容積に形成する。したがって、ドレンパン12は、キャビネット3の底部3d上のできるだけ広い面積(形状)を確保することが望ましい。これにより、ラックRにマウントした際に、この下方にマウントした他の付属モジュールに対する冷却液W等の落下を確実に阻止することができる。また、ドレンパン12には、図1及び図2に示すように、供給口4及び取込口5の下方位置まで張り出した張出部12rを連続して一体に形成する。これにより、液漏れ等の発生する可能性の最も高い供給口4及び取込口5からの冷却液Wの落下をドレンパン12により確実に受け取ることができる。なお、張出部12rの後側面12rsには、ドレンパン12内の液体を抜き取るための抜取口45を設ける。
さらに、ドレンパン12には、ドレンパン12内の液体(冷却液W等)を検出する漏液センサ46(液体検出手段13)を付設し、この漏液センサ46はコントローラ41に接続する。コントローラ41は、この漏液センサ46により液体を検出したなら、前述した警報部24から警報を発する。なお、警報部24には、警報ブザーや警報ランプ等を用いることができる。したがって、コントローラ41及び警報部24は、漏液センサ46により液体を検出したならその旨を報知する報知手段14を構成する。これにより、液漏れや結露等の発生に対する対策を迅速に講じることができる。また、液体検出手段13としては、図1に仮想線で示すように、ワイヤ式漏液センサ46eを用いてもよく、このワイヤ式漏液センサ46eは、ドレンパン12内のほぼ全域にわたって張り巡らすことができるため、僅かの液漏れも速やかに検出できる利点がある。
次に、本実施形態に係る冷却装置1をラックRにマウントする際の取付方法について、図6及び図7を参照して説明する。
例示のラックR(19インチ型ラック)は、図7に示すように、例えば、電子顕微鏡Mo等の被冷却装置Mの一部を構成することにより被冷却装置Mに併設されている。したがって、このラックRには、図4に示すように、被冷却装置M(電子顕微鏡Mo等)に付属する操作機器Maや計測機器Mb等の付属モジュールがマウントされる。冷却装置1は、これら操作機器Ma等の付属モジュールと一緒に、このラックRをそのままマウントすることができる。
まず、ラックRの内部には、支持レールFrp,Frqを取付ける。勿論、取付済の支持レールFrp,Frqを有する場合には、そのまま利用することができる。そして、図6に示すように、矢印Di方向から冷却装置1を開口部Roを通してラックRの内部に収容する。冷却装置1を完全に収容すれば、キャビネット本体3mの底部下面に設けた防振脚15b…が支持レールFrp,Frq上に当接するとともに、取付部11p,11qの裏面に設けた防振シート15a…が縦フレームFfp,Ffqに当接する。したがって、前述したように、冷却装置1(送液ポンプ7等)で発生する振動が防振脚15b…及び防振シート15a…により吸収され、振動がラックRを介して操作機器Maや計測機器Mb等の付属モジュールに伝播する弊害を回避できる。
そして、図1及び図2に示すように、ネジS…とナットN…により取付部11p,11qを縦フレームFfp,Ffqに固定する。この際、各ネジS…は切欠凹部25p,26p,25q,26q及び縦フレームFfp,Ffqを貫通し、縦フレームFfp,Ffqの裏側でナットN…に螺着する。また、図3(図5)に示すように、供給口4及び取込口5は、それぞれ供給配管51及び戻り配管52を介して被冷却装置Mに接続する。なお、図7において、53は冷却装置1の下側に配した前面接続パネルであり、冷却装置1と同様に縦フレームFfp,Ffqに固定した例である。この前面接続パネル53は、少なくとも前面供給口4fと前面取込口5fを備えており、前面供給口4fは、図に現れない接続配管を介して、キャビネット3の背面3rに設けた供給口4に接続するとともに、前面取込口5fは、図に現れない接続配管を介して、キャビネット3の背面3rに設けた取込口5に接続する。この前面接続パネル53を用いれば、被冷却装置Mに対する前面側からの接続も容易に行うことができる。
このような冷却システムにより、冷却装置1により冷却された冷却液(冷却水)Wは、供給配管51から被冷却装置Mにおける発熱部位に供給され、被冷却装置Mの発熱部位に対する冷却が行われるとともに、熱交換により温められた冷却液Wは戻り配管52から冷却装置1に戻されて再度冷却される循環が繰り返される。この際、冷却装置1の取込口5に戻された冷却液Wは、冷却液タンク6に一時貯留されるとともに、冷却液タンク6内の冷却液Wは、送液ポンプ7により熱交換器33に送られ、この熱交換器33により冷却された冷却液Wは、供給口4に送られる。
よって、このような本実施形態に係る冷却装置1によれば、基本形態として、規格化されたラックRにマウントできるように構成したキャビネット3を有するため、電子顕微鏡Mo等の光学機器や精密機器等の被冷却装置Mに併設するラックRに、この被冷却装置Mに付属する操作機器Maや計測機器Mb等の付属モジュールと一緒にマウントでき、いわば被冷却装置Mに対して一体化することができる。したがって、設置スペースの別途の確保が不要となり、設備のスペース効率向上を図れるとともに、設置スペースの確保が困難な狭い場所でも容易に設置することができる。また、被冷却装置Mに対する近接位置に設置することができるため、冷却装置1と被冷却装置Mを配管で接続する際に最短距離で行うことができ、配管接続系のシンプル化及び無用な冷却能力の低下を回避することができる。
次に、本発明の変更実施形態に係る冷却装置1について、図9〜図11を参照して説明する。
図9に示す変更実施形態は、前面パネル3fの一部にヒンジ部61を介して開閉する開閉カバー62を設け、この開閉カバー62の内側に、供給口4及び取込口5を配設したものである。したがって、開閉カバー62の内方には、供給口4及び取込口5を配設する配設空間63が設けられる。これにより、被冷却装置Mに対する前面側からの接続も容易に行うことができ、利便性を高めることができる。
また、図10に示す変更実施形態は、張出部12rの形態を異ならせたものである。前述の張出部12rは、ドレンパン12に対して連続して一体形成した場合を示したが、変更実施形態では、張出部12rをドレンパン本体12mに対して別体に形成し、ドレンパン本体12mの後上端に取付けたものである。この場合、張出部12rは、ドレンパン本体12mに対して着脱式とすることができ、必要に応じて装着することができる。したがって、抜取口45はドレンパン本体12mの後側面に設ける。
さらに、図11に示す変更実施形態は、ドレンパン12の底面部12dを前上がりに傾斜させるとともに、ドレンパン12の後側面に設けた抜取口45に、ドレン配管64を接続したものである。これにより、ドレンパン12上の液体は、ドレンパン12の後端に集められ、抜取口45及びドレン配管64を介して外部に排出される。図11は、張出部12rの無いドレンパン12を例示するが、勿論、張出部12r付のドレンパン12であってもよい。なお、図9〜図11において、図1〜図7と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
以上、最良の実施形態(変更実施形態)について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。例えば、実施例は、規格化されたラックRとして、19インチ型ラックを例示したが、他の任意タイプの規格化されたラックRに適用できる。なお、規格とは、JIS等の公的な規格のみならず一部の企業が社内規格として採用する規格等も含む概念である。また、ラックRにマウントするための取付部11p,11qを左右両側に有する前面パネル3fを用いた場合を示したが、この取付部11p,11q…は、キャビネット3の底面に有し、前述した支持レールFrp,Frqに固定するタイプであってもよいし、取付部11p,11q…が無いタイプであってもよい。さらに、被冷却装置Mは、例示した電子顕微鏡Mo等の光学装置をはじめ、MRI等の医療機器やレーザ加工機等の産業機器など、冷却装置1を接続可能な各種の被冷却装置Mを適用できる。
本発明の最良の実施形態に係る冷却装置におけるキャビネット内部の平面構成図、 同冷却装置の側面図、 同冷却装置の斜視図、 同冷却装置をラックに取付けた状態を示す正面図、 同冷却装置の冷却回路図、 同冷却装置をラックにマウントする際における取付方法の説明図、 同冷却装置をラックにマウントした状態の説明図、 同冷却装置における送液ポンプの取付構造図、 本発明の変更実施形態に係る冷却装置の一部を示す側面図、 本発明の他の変更実施形態に係る冷却装置の一部断面側面図、 本発明の他の変更実施形態に係る冷却装置の一部断面側面図、
符号の説明
1 冷却装置
2 冷却部
3 キャビネット
3f 前面パネル
3d キャビネットの底部
4 供給口
5 取込口
6 冷却液タンク
7 送液ポンプ
11p 取付部
11q 取付部
12 ドレンパン
12r 張出部
13 液体検出手段
14 報知手段
15a 防振手段
15b 防振手段
15c 防振手段
W 冷却液
M 被冷却装置
R ラック

Claims (7)

  1. 冷却部により冷却した冷却液を被冷却装置に循環させて当該被冷却装置の冷却を行う冷却装置において、規格化されたラックにマウントできるように構成したキャビネットを有し、このキャビネットに、前記冷却部により冷却した冷却液を前記被冷却装置に供給する供給口及び前記被冷却装置から戻された冷却液を取込む取込口を設けるとともに、前記キャビネットの内部に、少なくとも、前記冷却部と、前記冷却液を貯留する冷却液タンクと、前記冷却液を送出する送液ポンプを配設してなることを特徴とする冷却装置。
  2. 前記キャビネットは、前記ラックにマウントするための取付部を左右両側に有する前面パネルを備えることを特徴とする請求項1記載の冷却装置。
  3. 前記キャビネットの底部には、少なくとも前記冷却液タンクに貯留する冷却液を含むキャビネット内に存在する液体を受け取ることができる形状を有し、かつ少なくとも前記冷却液タンクに貯留する冷却液を含むキャビネット内に存在する全液体を収容できる容積に形成したドレンパンを備えることを特徴とする請求項1記載の冷却装置。
  4. 前記ドレンパンは、前記供給口及び前記取込口の下方位置まで張り出した張出部を有することを特徴とする請求項3記載の冷却装置。
  5. 前記ドレンパンに付設して当該ドレンパン内の液体を検出する液体検出手段と、この液体検出手段により液体を検出したならその旨を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項3又は4記載の冷却装置。
  6. 前記送液ポンプと前記キャビネット間及び当該キャビネットと前記ラック間には防振手段を介在させてなることを特徴とする請求項1記載の冷却装置。
  7. 前記ラックは、電子機器等のモジュール機器をマウントするための19インチ型ラックであることを特徴とする請求項1記載の冷却装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106979650A (zh) * 2017-05-09 2017-07-25 合肥天鹅制冷科技有限公司 海水换热与配电机柜
CN114531836A (zh) * 2022-04-24 2022-05-24 徐州恒远高新技术有限公司 一种网络信息传输器
WO2024087882A1 (zh) * 2022-10-27 2024-05-02 阳光电源股份有限公司 增补电柜和储能电站

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