JP2010073982A - Boiling type cooling unit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は沸騰冷却装置に係り、特に、沸騰冷却装置の収容部周辺の構成に関する。 The present invention relates to a boiling cooling device, and more particularly to a configuration around a housing portion of the boiling cooling device.
特許文献1には、電気自動車のインバータ回路を構成する素子を冷却するための沸騰冷却装置が開示されている。これによれば、沸騰冷却装置は、内部に冷媒が貯留された冷媒槽を備えており、冷媒槽の外部表面には、発熱体である素子が密着した状態で固定されている。冷媒槽内の冷媒は、発熱した素子に加熱されて沸騰するとともに、沸騰する際に素子から奪う熱、すなわち蒸発潜熱によって素子を冷却する。また、沸騰冷却装置は、冷媒槽の上部に配置され、複数の放熱管を内部に有する放熱器を備えている。冷媒槽で沸騰した冷媒の蒸気は放熱器の内部に導かれ、放熱管の一端側からその内部に流入する。放熱管内に流入した蒸気は、放熱管内を流通する間に冷却されて液化され、放熱管の他端側から再び冷媒槽内に戻される。
しかしながら、特許文献1に記載の沸騰冷却装置において、冷媒槽の内部表面のうち、素子と冷媒槽とが密着している部位である伝熱面には、冷媒が沸騰する際に生じた気泡が付着する。気体の熱伝達率は、液体や固体と比較すると低いため、伝熱面に気泡が付着した状態では素子から冷媒への熱伝達が阻害され、素子の冷却効率が低下するという問題点を有していた。
However, in the boiling cooling device described in
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、発熱体と冷媒との間の熱伝達率の低下を抑制し、発熱体の冷却効率を向上した沸騰冷却装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and provides a boiling cooling device that suppresses a decrease in heat transfer coefficient between the heating element and the refrigerant and improves the cooling efficiency of the heating element. For the purpose.
この発明に係る沸騰冷却装置は、内部に冷媒が収容される収容部と、収容部に設けられた伝熱面を介して、収容部内の冷媒と熱交換を行うことで冷却される発熱体とを備え、発熱体が冷媒を沸騰させる際の蒸発潜熱によって発熱体が冷却される沸騰冷却装置において、振動を生成する振動生成部をさらに備え、振動生成部で生成された振動を伝熱面に伝達して、伝熱面を振動させることを特徴とするものである。 The boiling cooling device according to the present invention includes an accommodating portion in which a refrigerant is accommodated, and a heating element that is cooled by exchanging heat with the refrigerant in the accommodating portion via a heat transfer surface provided in the accommodating portion. A boiling cooling device in which the heating element is cooled by latent heat of vaporization when the heating element boils the refrigerant, further comprising a vibration generating unit that generates vibration, and the vibration generated by the vibration generating unit is applied to the heat transfer surface. It transmits and vibrates a heat-transfer surface, It is characterized by the above-mentioned.
収容部の内部において、発熱体と冷媒とが伝熱面を介して熱交換を行なうと、加熱された冷媒が沸騰する際に生じた気泡が伝熱面に付着する。沸騰冷却装置は、振動を生成する振動生成部を備えており、振動生成部が伝熱面を振動させるので、伝熱面に付着した気泡は、振動によって剥離して除去される。伝熱面から気泡が除去されるため、発熱体が発する熱は、熱伝達率が低い気泡に阻害されることなく冷媒に伝達される。したがって、沸騰冷却装置において、発熱体と冷媒との間の熱伝達率の低下を抑制し、発熱体の冷却効率を向上することができる。 When the heat generating body and the refrigerant exchange heat through the heat transfer surface inside the housing part, bubbles generated when the heated refrigerant boils adhere to the heat transfer surface. The boiling cooling device includes a vibration generating unit that generates vibration, and the vibration generating unit vibrates the heat transfer surface, so that bubbles attached to the heat transfer surface are separated and removed by vibration. Since the bubbles are removed from the heat transfer surface, the heat generated by the heating element is transferred to the refrigerant without being blocked by the bubbles having a low heat transfer coefficient. Therefore, in the boiling cooling device, it is possible to suppress a decrease in the heat transfer coefficient between the heating element and the refrigerant and improve the cooling efficiency of the heating element.
発熱体が冷媒を沸騰させる際に生じた蒸気を冷却して液化する凝縮部をさらに備え、収容部と凝縮部とは、互いに離間することなく一体となって配置されていてもよい。 A condensing unit that cools and liquefies the vapor generated when the heating element boils the refrigerant may be further provided, and the storage unit and the condensing unit may be integrally arranged without being separated from each other.
振動生成部は音波発信部であり、音波発信部は、電気エネルギーを音波に変換して発信する音波発信機であってもよい。 The vibration generation unit may be a sound wave transmission unit, and the sound wave transmission unit may be a sound wave transmitter that converts electric energy into sound waves and transmits the sound waves.
振動生成部は音波発信部であり、音波発信部は、内部に蓄熱器が設けられる管状の音響管と、蓄熱器の一方の端部に設けられ、蓄熱器の一方の端部を加熱する高温側熱交換器と、蓄熱器の他方の端部に設けられ、蓄熱器の他方の端部を冷却する低温側熱交換器とを備え、高温側熱交換器と低温側熱交換器との間で蓄熱器に温度勾配を生じさせることによって、音響管内に音波を発信する熱音響音波発信機であってもよい。高温側熱交換器で蓄熱器の一端を加熱し、低温側熱交換器で蓄熱器の他端を冷却すると、熱音響現象による音波が蓄熱器から音響管内に発信される。沸騰冷却装置を利用するシステムには、高温側熱交換器を加熱することが可能な熱源が存在しているため、電源等を必要とすることなく音波を発信することができる。 The vibration generating unit is a sound wave transmitting unit, and the sound wave transmitting unit is provided at a tubular acoustic tube in which a heat accumulator is provided and one end of the heat accumulator, and is heated at one end of the heat accumulator. A side heat exchanger and a low-temperature side heat exchanger that is provided at the other end of the regenerator and cools the other end of the regenerator, between the high-temperature side heat exchanger and the low-temperature side heat exchanger Thus, a thermoacoustic sound transmitter that transmits sound waves into the acoustic tube by generating a temperature gradient in the heat accumulator may be used. When one end of the regenerator is heated by the high temperature side heat exchanger and the other end of the regenerator is cooled by the low temperature side heat exchanger, a sound wave due to a thermoacoustic phenomenon is transmitted from the regenerator into the acoustic tube. Since a heat source capable of heating the high-temperature side heat exchanger is present in the system using the boiling cooling device, sound waves can be transmitted without requiring a power source or the like.
音響管は、両端部が閉塞した筒状の部材であってもよい。両端部が閉塞された筒状の音響管内で音波を発信すると、音波が端部で反射することにより増幅された定在波を発生させることができる。そして、音響管の軸方向において振動が最大となる部位と収容部とを接触させることにより、収容部を最大限に振動させることができる。したがって、伝熱面に付着した気泡の除去を最も効率よく行なうことができる。 The acoustic tube may be a cylindrical member whose both ends are closed. When sound waves are transmitted in a cylindrical acoustic tube whose both ends are blocked, standing waves amplified by reflecting the sound waves at the ends can be generated. The housing portion can be vibrated to the maximum by bringing the housing portion into contact with the portion where the vibration is maximum in the axial direction of the acoustic tube. Therefore, the bubble adhering to the heat transfer surface can be most efficiently removed.
音響管は、ループ状になった筒状の部材であってもよい。例えば特開平10−325625の段落番号[0044]〜[0045]に記載されている考えを基にして、複数の蓄熱器をループ内に配置する等を行えば、音波は音響管内を循環する進行波となる。すなわち、収容部を音響管のどの部位に接触させても、収容部に所定の振動を与えることができる。したがって、収容部と音響管とを接触させる位置における配置上の自由度を大きくすることができる。 The acoustic tube may be a cylindrical member having a loop shape. For example, on the basis of the idea described in paragraph numbers [0044] to [0045] of Japanese Patent Laid-Open No. 10-325625, if a plurality of heat accumulators are arranged in the loop, etc., the sound wave is circulated in the acoustic tube. Become a wave. That is, a predetermined vibration can be applied to the housing portion regardless of which part of the acoustic tube is brought into contact with the housing portion. Therefore, the degree of freedom in arrangement at the position where the housing portion and the acoustic tube are brought into contact with each other can be increased.
収容部内の冷媒を、収容部と低温側熱交換器との間で循環させる循環通路が設けられてもよい。 A circulation passage may be provided for circulating the refrigerant in the storage unit between the storage unit and the low temperature side heat exchanger.
この発明によれば、沸騰冷却装置において、発熱体と冷媒との間の熱伝達率の低下を抑制し、発熱体の冷却効率を向上することが可能となる。 According to the present invention, in the boiling cooling device, it is possible to suppress a decrease in the heat transfer coefficient between the heating element and the refrigerant and to improve the cooling efficiency of the heating element.
以下に、この発明の実施の形態について添付図に基づいて説明する。
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る沸騰冷却装置1の構成について、自動車に搭載されたインバータ回路の冷却用として適用した場合を例にして、図1〜3を用いて説明する。尚、沸騰冷却装置1における上下方向及び前後方向を、図1〜3に示す各矢印によって規定する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
The configuration of the boiling
図1に示すように、沸騰冷却装置1は、例えば水等の冷媒が内部に収容された収容部である冷媒槽11を備えている。冷媒槽11は、前後方向における厚さが薄い扁平な形状を有するとともに上方側及び下方側に開口する層本体12を有している。層本体12の下端部にはエンドキャップ13が接合されており、層本体12の下方側の開口を塞いでいる。以上のように構成される冷媒槽11内に冷媒が貯留されている。
As shown in FIG. 1, the
冷媒槽11の前方側の側面11aには、発熱体である複数の素子21が基板22上に配置されたインバータ回路23が設けられており、密着させた基板22と側面11aとをろう付けすることによって、これらが一体として固定されている。発熱した素子21は、冷媒槽11の内部表面のうち、基板22が外部に固定されている部位、すなわち素子21からの熱が伝達される部位である伝熱面11cを介して、冷媒槽11内の冷媒と熱交換を行うようになっている。したがって、発熱した素子21は、基板22及び伝熱面11cを介して冷媒槽11内の冷媒を加熱して沸騰させるようになっており、冷媒が沸騰する際に素子21から奪う熱である蒸発潜熱によって、素子21が冷却される。
An
一方、冷媒槽11の後方側の側面11bには、音波発信部として、図示しない電源から供給される電気エネルギーを音波に変換して発信する音波発信機24が設けられている。音波発信機24は、冷媒槽11に対して一体となるように側面11bに固定されており、音波発信機24が音波を発信すると、その音波が冷媒槽11に伝達されて、冷媒槽11及び内部の冷媒が振動するようになっている。すなわち、音波発信機24は、沸騰冷却装置1における振動生成部を構成する。
On the other hand, a
また、音波発信機24は、インバータ回路23に対向する部位に設けられている。したがって、音波発信機24が発信した音波によって生じる冷媒の振動は、冷媒槽11の内部表面のうち、基板22が外部に固定されている部位、すなわち素子21からの熱が伝達される部位である伝熱面11cに直接的に伝達されるように構成されている。
Further, the
冷媒槽11の上部には、インバータ回路23の素子21に加熱された冷媒が、冷媒槽11内で沸騰する際に生じた蒸気を冷却して液化するための凝縮部31が設けられている。凝縮部31は、層本体12の上端部に接合される連結管32、連結管32の後部に接合されるシェル33、及びシェル33内に収容される複数の凝縮管34を有しており、連結管32によって層本体12の上方側の開口が塞がれている。
In the upper part of the
図2に示すように、冷媒槽11の内部には、層本体12の上端部から下端部に延在する仕切り壁12aが設けられており、冷媒槽11内の大部分の領域を占める沸騰領域14と、残りの領域である還流領域15とに区画している。また、仕切り壁12aの下端部12bとエンドキャップ13の内部底面13aとの間には隙間16が形成されており、この隙間16を介して沸騰領域14と還流領域15とが連通している。
As shown in FIG. 2, a
一方、層本体12の上部に設けられた連結管32の内部にも仕切り壁32aが設けられており、連結管32の内部を、沸騰領域14に連通する第一連通室32bと、還流領域15に連通する第二連通室32cとに区画している。また、連結管32の後部壁面において、第一連通室32b内及び第二連通室32c内には、連結管32の後部に接合されたシェル33内に貫通する連通孔32d、32eがそれぞれ形成されている。
On the other hand, a
図3に示すように、凝縮管34は、一対のプレート34a及び34bを接合してなる扁平な部材であって、その内部には、空洞部34cが形成されている。また、各凝縮管34は、互いに隣り合う凝縮管34との間に隙間35を形成するとともに、その両端部で接触するように積層されている。さらに、凝縮管34の両端部には、隣り合う凝縮管34に連通する連通孔34d及び34eがそれぞれ形成されている。尚、最も前方側に位置する凝縮管34の連通孔34d、34eは、連結管32の連通孔32d、32eにそれぞれ連通している。また、最も後方側に位置する凝縮管34において、シェル33の内部表面に対向する部位には、連通孔34d及び34eは形成されない。
As shown in FIG. 3, the condensing
シェル33の両端部には、図示しないエンジンの冷却水が流通する冷却水通路に接続される接続ポート33a、33bがそれぞれ形成されている。接続ポート33aを介してシェル33内に流通した冷却水は、複数の凝縮管34の間の隙間35を通過して、接続ポート33bを介して冷却水通路に戻される。
また、図2に示すように、凝縮管34は、沸騰領域14側の端部の高さが、還流領域15側の端部の高さより上方側に位置するように配置されている。
At both ends of the
Further, as shown in FIG. 2, the condensing
次に、この発明の実施の形態1に係る沸騰冷却装置1の動作について説明する。
図1に示すように、インバータ回路23の素子21が発熱すると、その熱が基板22、及び冷媒槽11内の伝熱面11cを介して、冷媒槽11内の冷媒に伝達され、冷媒が加熱されて沸騰する。冷媒が沸騰すると、その際に生じた気泡は伝熱面11cに付着する。ここで、冷媒槽11の後方側の側面11bに設けられた音波発信機24が音波を発信すると、音波が伝達されて冷媒槽11の伝熱面11cが振動する。この振動によって、伝熱面11cに付着した気泡が剥離して、伝熱面11cから除去される。
Next, the operation of the boiling
As shown in FIG. 1, when the
図2に示すように、沸騰した冷媒の蒸気は、図2の矢印Aで示されるように沸騰領域14から連結管32の第一連通室32b、連結管32の連通孔32dを介して、凝縮管34内に流入する。図3に示すように、連通孔34dを介して各凝縮管34内に導かれた蒸気は、接続ポート33aを介してシェル33内に流入した冷却水によって冷却され、凝縮管34の空洞部34c内で液化する。液化した冷媒は、各凝縮管34の連通孔34e、連結管32の連通孔32dを介して第二連通室32c内(図2の矢印B参照)に流入し、冷媒槽11内の還流領域15、隙間16(図2の矢印C参照)を介して沸騰領域14に戻される。
As shown in FIG. 2, the boiling steam of the refrigerant flows from the boiling
このように、冷媒槽11の内部において、インバータ回路23の素子21と冷媒とが伝熱面11cを介して熱交換を行なうと、加熱された冷媒が沸騰する際に生じた気泡が伝熱面11cに付着する。沸騰冷却装置1は、振動を生成する音波発信機24を備えており、音波発信機24が伝熱面11cを振動させるので、伝熱面11cに付着した気泡は、振動によって剥離して除去される。伝熱面11cから気泡が除去されるため、素子21が発する熱は、熱伝達率が低い気泡に阻害されることなく冷媒に伝達される。したがって、沸騰冷却装置1において、インバータ回路23の素子21と冷媒との間の熱伝達率の低下を抑制し、素子21の冷却効率を向上することができる。
In this way, when the
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2に係る沸騰冷却装置について説明する。この実施の形態2に係る沸騰冷却装置51は、実施の形態1における音波発信機の代わりに、以下に説明する熱音響音波発信機を用いて構成したものである。尚、以下の実施の形態において、図1〜3の参照符号と同一の符号は、同一または同様の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
Next, a boiling cooling device according to
図4に示すように、沸騰冷却装置51は、実施の形態1における沸騰冷却装置1と同様に冷媒槽11、インバータ回路23及び凝縮部31を備えている。また、沸騰冷却装置51は、音波発信部として、図示しないエンジンの排気ガスの熱エネルギーを音波に変換して発信する熱音響音波発信機61を備えている。
As shown in FIG. 4, the boiling
熱音響音波発信機61は、両端が閉塞された円筒形状を有する音響管62と、音響管62内に音波を発信するための音波生成部63とを備えており、冷媒槽11と音響管62とが接触している。音波生成部63は、音響管62の内部に設けられた蓄熱器64、蓄熱器64の一方の端部に設けられた高温側熱交換器65、及び蓄熱器64の他方の端部に設けられた低温側熱交換器66から構成されている。
The thermoacoustic
高温側熱交換器65には、図示しないエンジンの排気管52から分岐した分岐通路52aが接続されており、排気管52内を流通する排気ガスの一部は、分岐通路52aに流入して高温側熱交換器65を通過し、排気管52に戻されるようになっている。一方、低温側熱交換器66にはエンジン内部を冷却するための冷却水が流通する冷却水通路53から分岐した分岐通路53aが接続されている。冷却水通路53は、凝縮部31にも接続されており、凝縮部31内に導かれた冷媒の蒸気も冷却するようになっている。また、冷却水通路53には、冷却水を冷却するためのラジエータ54が接続されている。
A
ここで、音波生成部63の構成について、図5〜図7を用いて説明する。
図5に示すように、音響管62は第一管部62a、第二管部62b及び第三管部62cの3つに分割されており、第一管部62aと第三管部62cとの間に位置する第二管部62b内に、蓄熱器64が設けられている。蓄熱器64は、例えばステンレス等の金属やセラミックからなる薄板を積層した部材、またはステンレス等の金属やセラミックからなるハニカム状の部材として提供され、その内部には、音響管62の軸方向に沿って延在する図示しない狭い流路が形成されている。
Here, the configuration of the
As shown in FIG. 5, the
高温側熱交換器65は、第一管部62aと第二管部62bとの間に一対の断熱部材67a、67bを介して挟持された伝熱板68と、コ字状の断面形状を有し、断熱部材67a、67b及び伝熱板68の外周部を覆うように接合された環状の流路形成部69とからなる。伝熱板68は、例えば銅(Cu)等、高い熱伝導率を有する材料から形成されたハニカム状または格子状の金網であって、蓄熱器64の一方の端部に接触している。図6に示すように、流路形成部69は伝熱板68の外周部に環状の流路69aを形成しており、この流路69aに分岐通路52aが接続されている。すなわち、排気管52から分岐通路52aに流入した排気ガスの熱エネルギーは、伝熱板68を介して蓄熱器64の一端に伝達されるようになっている。
The high temperature
低温側熱交換器66も同様に、第二管部62bと第三管部62cとの間に一対の断熱部材70a、70bを介して挟持された伝熱板71と、コ字状の断面形状を有し、断熱部材70a、70b及び伝熱板71の外周部を覆うように接合された環状の流路形成部材72を有している。伝熱板71は、蓄熱器64の他方の端部に接触している。図7に示すように、流路形成部材72は伝熱板71の外周部に環状の流路72aを形成しており、この流路72aに冷却水通路53が接続されている。すなわち、蓄熱器64の他方側の端部は、伝熱板71を介して、流路72a内を流通する冷却水によって冷却されるようになっている。
Similarly, the low temperature
以上のように構成される音波生成部63において、分岐通路52aに導入された排気ガスの熱エネルギーは、高温側熱交換器65を介して蓄熱器64の一端に伝達され、蓄熱器64の一端が加熱される。一方、蓄熱器64の他端は、低温側熱交換器66を介して、冷却水通路53内を流通する冷却水によって冷却される。したがって、蓄熱器64の高温側熱交換器65側の端部は高温となり、低温側熱交換器66側の端部は低温となり、蓄熱器64の両端部間に温度勾配が生じる。蓄熱器64の両端部間に温度勾配が生じると、蓄熱器64内の作動流体(例えば、大気圧空気や、加圧したヘリウム−アルゴン混合気体等)が自励振動して音波が発生する。音波が発生するメカニズムについては、例えば、特開2006−2738の段落番号[0002]に記載されている。
In the
また、図8に示すように、音響管62の両端部は閉塞されているため、音響管62内には、音波生成部63から発信された音波と音響管62の端部で反射した音波とが重なりあうことによって、波形が進行せずに、あたかもその場で止まって振動しているように見える定在波Wが発生する。冷媒槽11と音響管62とは、音響管62の端部から、定在波Wの波長λの1/4となる距離を隔てた部位Pにおいて接触するように配置されている。
Further, as shown in FIG. 8, since both ends of the
次に、この発明の実施の形態2に係る沸騰冷却装置51の動作について説明する。尚、冷媒槽11内の冷媒を沸騰させる際の蒸発潜熱によってインバータ回路の素子を冷却する動作については実施の形態1と同様であるため、その説明は省略する。
図4に示すように、図示しないエンジンから排気管に排出された排気ガスの一部は、分岐通路52aを介して高温側熱交換器65内に導入され、音響管62の外周部を通過した後、排気管52内に戻される。高温側熱交換器65を通過する際に、排気ガスの熱エネルギーは高温側熱交換器65の伝熱板68を介して蓄熱器64の一端に伝達され、蓄熱器64の一方の端部が加熱される。一方、冷却水通路53を循環する冷却水が低温側熱交換器66を通過する際に、蓄熱器64の他方の端部が冷却される。高温側熱交換器65側の端部が過熱され、低温側熱交換器66側の端部が冷却されることによって、蓄熱器64の両端部間に温度勾配が生じる。蓄熱器64の両端部間に温度勾配が生じると、蓄熱器64内の作動流体が自励振動して音波が発信される。音響管62の両端部は閉塞しているため、図8に示すように、音響管62の内部には波長λを有する定在波Wが発生する。
Next, the operation of the boiling
As shown in FIG. 4, a part of the exhaust gas discharged from the engine (not shown) into the exhaust pipe is introduced into the high temperature
ここで、冷媒槽11と音響管62とは、音響管62の端部から定在波Wの波長λの1/4となる距離を隔てた部位P、すなわち音響管62内の振動が最大となる位置(すなわち定在波Wの腹が位置する部分)において接触している。したがって、発信された音波による最大限の振動が冷媒槽11に伝達され、冷媒槽11及び冷媒槽11内の冷媒が振動して、冷媒槽11内の伝熱面11c(図1参照)に付着した気泡が除去される。
Here, the
このように、高温側熱交換器65で蓄熱器64の一端を加熱し、低温側熱交換器66で蓄熱器64の他端を冷却すると、熱音響現象による音波が蓄熱器64から音響管62内に発信されるため、その音波を冷媒槽11に伝達することにより、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、沸騰冷却装置51を利用するシステムには、排気ガスを排出するエンジン等、高温側熱交換器65を加熱することが可能な熱源が存在しているため、電源等を必要とすることなく音波を発信することができる。
As described above, when one end of the
また、音響管62を両端部が閉塞した筒状の部材としたので、音響管62内で音波を発信すると、音波が端部で反射することにより増幅された定在波Wを発生させることができる。そして、音響管62の軸方向において振動が最大となる部位Pと冷媒槽11とを接触させることにより、冷媒槽11を最大限に振動させることができる。したがって、伝熱面11cに付着した気泡の除去を最も効率よく行なうことができる。
また、一般的な振動生成装置は磨耗等により消耗するが、熱音響音波発信機は磨耗等が少ないため、消耗しにくいという利点を有している。
In addition, since the
In addition, a general vibration generator is consumed due to wear or the like, but a thermoacoustic sound wave transmitter has an advantage that it is difficult to wear because there is little wear or the like.
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3に係る沸騰冷却装置について説明する。この実施の形態3に係る沸騰冷却装置81は、実施の形態2における沸騰冷却装置に対して、熱音響音波発信機の音響管の代わりに、以下に説明する音響管を用いて構成したものである。
図9に示すように、沸騰冷却装置81は、熱音響音波発信機91を備えている。熱音響音波発信機91は、ループ状になった管状の音響管92と、実施の形態2と同様の音波生成部63とを有しており、冷媒槽11と音響管92とが接触するように配置されている。その他の構成については実施の形態2と同様である。
Embodiment 3 FIG.
Next, a boiling cooling device according to Embodiment 3 of the present invention will be described. The boiling
As shown in FIG. 9, the boiling
以上のように構成される沸騰冷却装置81において、排気管52内を流通する排気ガスは、高温側熱交換器65を介して蓄熱器64の一端を加熱し、且つ冷却水通路53内を流通する冷却水は、低温側熱交換器66を介して蓄熱器64の他端を冷却する。このようにして蓄熱器64に温度勾配が生じると、蓄熱器64は、ループ状の音響管内に、図9の矢印Dで示す方向に進行する音波を発信する。この音波が、冷媒槽11と音響管92との接触部を介して冷媒槽11に伝達され、冷媒槽11が振動することによって、冷媒が沸騰する際に生じた気泡が伝熱面11cから除去される。
In the boiling
このように、ループ状の音響管92内で音波を発信すると、音波は音響管92内を循環する進行波となる。すなわち、冷媒槽11を音響管92のどの部位に接触させても、冷媒槽11に所定の振動を与えることができる。したがって、冷媒槽11と音響管92とを接触させる位置における配置上の自由度を大きくすることができる。
Thus, when sound waves are transmitted in the loop-shaped
実施の形態4.
次に、この発明の実施の形態4に係る沸騰冷却装置について説明する。この実施の形態4に係る沸騰冷却装置101は、実施の形態2に係る沸騰冷却装置51に対して、低温側熱交換器に冷媒槽内の冷媒を供給するように構成したものである。
図10に示すように、沸騰冷却装置101は、冷媒槽11と熱音響音波発信機61の低温側熱交換器66とを接続する循環通路111を備えている。循環通路111は、実施の形態2における冷却水通路53の代わりに、低温側熱交換器66の環状の流路72a(図7参照)に接続されている。すなわち、蓄熱器64の、排気ガスによって加熱される方とは反対側の端部が、循環通路111を介して冷媒槽11から導入される冷媒によって冷却されるようになっている。その他の構成については、実施の形態2と同様である。
以上のように、熱音響音波発信機61の低温側熱交換器66を冷媒槽11内の冷媒によって冷却するように構成しても、実施の形態2と同様の効果を得ることができる。
Next, a boiling cooling apparatus according to
As shown in FIG. 10, the boiling
As described above, even when the low temperature
実施の形態1〜4において、インバータ回路は、その基板が冷媒槽に密着するように固定され、発熱体である素子の発する熱が、基板を介して冷媒槽に伝達されるように構成されたが、インバータ回路を配置する向きを限定するものではなく、冷媒槽と素子とが直接接触するように構成することも可能である。
また、実施の形態1〜4において、凝縮部は、エンジンの冷却水を内部に導入して冷媒の蒸気を冷却する水冷式として構成されたが、冷媒の冷却方法を限定するものではなく、凝縮部に冷却ファンを設けて空冷式とすることも可能である。
In the first to fourth embodiments, the inverter circuit is fixed so that the substrate is in close contact with the refrigerant tank, and the heat generated by the element that is a heating element is transmitted to the refrigerant tank through the substrate. However, the direction in which the inverter circuit is arranged is not limited, and the refrigerant tank and the element can be directly in contact with each other.
In the first to fourth embodiments, the condensing unit is configured as a water-cooled type that cools the refrigerant vapor by introducing engine cooling water into the interior, but the cooling method for the refrigerant is not limited. It is also possible to provide a cooling fan in the part and to make it air-cooled.
実施の形態1〜4において、冷媒が内部に貯留される冷媒槽として収容部が構成されたが、冷媒が内部に貯留される構成に限定するものではない。冷媒が収容部内に貯留されない構成、すなわち冷媒が収容部内で滞留することなく流通するような構成とすることも可能である。
また、実施の形態1〜4において、発熱体は収容部である冷媒槽の外部に配置されたが、発熱体を冷媒槽の中に配置することも可能である。
In
In the first to fourth embodiments, the heating element is arranged outside the refrigerant tank that is the housing portion. However, the heating element can be arranged in the refrigerant tank.
音波発信部は冷媒槽11の前方側の側面11a(発熱体である複数の素子21が基板22上に配置されたインバータ回路23が設けられている面)に設けられていても良い。伝熱面を直接振動させることにより、気泡の除去を効率良く行うことができる。
また、実施の形態2〜4において、熱音響音波発信部の低温側熱交換器は、冷却水通路内を流通する冷却水、または循環通路内を流通する冷媒によって冷却される水冷式として構成されたが、冷却方法を限定するものではなく、空冷式の構造であっても良い。
The sound wave transmitting unit may be provided on the
In the second to fourth embodiments, the low-temperature side heat exchanger of the thermoacoustic sound wave transmitting unit is configured as a water-cooled type that is cooled by cooling water that circulates in the cooling water passage or refrigerant that circulates in the circulation passage. However, the cooling method is not limited, and an air-cooled structure may be used.
1、51,81,101 沸騰冷却装置、11 冷媒槽(収容部)、11c 伝熱面、21 インバータ回路の素子(発熱体)、24 音波発信機(振動生成部、音波発信部)、31 凝縮部、61,91 熱音響音波発信機(振動生成部、音波発信部)、62,92 音響管、64 蓄熱器、65 高温側熱交換器、66 低温側熱交換器、111 循環通路。 1, 51, 81, 101 Boiling cooler, 11 Refrigerant tank (container), 11c Heat transfer surface, 21 Inverter circuit element (heating element), 24 Sonic generator (vibration generator, sonic transmitter), 31 Condensation Part, 61,91 thermoacoustic sound wave transmitter (vibration generation part, sound wave wave transmission part), 62,92 acoustic tube, 64 heat accumulator, 65 high temperature side heat exchanger, 66 low temperature side heat exchanger, 111 circulation path.
Claims (7)
前記収容部に設けられた伝熱面を介して、前記収容部内の前記冷媒と熱交換を行うことで冷却される発熱体と
を備え、
前記発熱体が前記冷媒を沸騰させる際の蒸発潜熱によって前記発熱体が冷却される沸騰冷却装置において、
振動を生成する振動生成部をさらに備え、
前記振動生成部で生成された前記振動を前記伝熱面に伝達して、前記伝熱面を振動させることを特徴とする沸騰冷却装置。 An accommodating portion in which a refrigerant is accommodated;
A heating element that is cooled by exchanging heat with the refrigerant in the housing portion via a heat transfer surface provided in the housing portion;
In the boiling cooling device in which the heating element is cooled by latent heat of vaporization when the heating element boils the refrigerant,
A vibration generator for generating vibration;
The boiling cooling device, wherein the vibration generated by the vibration generating unit is transmitted to the heat transfer surface to vibrate the heat transfer surface.
前記収容部と前記凝縮部とは、互いに離間することなく一体となって配置されている請求項1に記載の沸騰冷却装置。 Further comprising a condensing unit that cools and liquefies the vapor generated when the heating element boils the refrigerant;
The boiling cooling device according to claim 1, wherein the housing portion and the condensing portion are integrally arranged without being separated from each other.
内部に蓄熱器が設けられる管状の音響管と、
前記蓄熱器の一方の端部に設けられ、前記蓄熱器の前記一方の端部を加熱する高温側熱交換器と、
前記蓄熱器の他方の端部に設けられ、前記蓄熱器の前記他方の端部を冷却する低温側熱交換器と
を備え、前記高温側熱交換器と前記低温側熱交換器との間で前記蓄熱器に温度勾配を生じさせることによって、前記音響管内に前記音波を発信する熱音響音波発信機である請求項1または2に記載の沸騰冷却装置。 The vibration generating unit is a sound wave transmitting unit, and the sound wave transmitting unit is
A tubular acoustic tube provided with a heat accumulator inside;
A high temperature side heat exchanger that is provided at one end of the regenerator and heats the one end of the regenerator;
A low temperature side heat exchanger that is provided at the other end of the heat accumulator and cools the other end of the heat accumulator, between the high temperature side heat exchanger and the low temperature side heat exchanger. The boiling cooling device according to claim 1, wherein the boiling cooling device is a thermoacoustic acoustic wave transmitter that transmits the sound wave into the acoustic tube by generating a temperature gradient in the heat accumulator.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2014024946A1 (en) * | 2012-08-07 | 2014-02-13 | 京セラ株式会社 | Hybrid system |
WO2023181608A1 (en) * | 2022-03-22 | 2023-09-28 | 株式会社デンソー | Heat-sound converter |
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- 2008-09-19 JP JP2008241264A patent/JP2010073982A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014024946A1 (en) * | 2012-08-07 | 2014-02-13 | 京セラ株式会社 | Hybrid system |
JP5941148B2 (en) * | 2012-08-07 | 2016-06-29 | 京セラ株式会社 | Hybrid system |
US9620793B2 (en) | 2012-08-07 | 2017-04-11 | Kyocera Corporation | Hybrid system |
WO2023181608A1 (en) * | 2022-03-22 | 2023-09-28 | 株式会社デンソー | Heat-sound converter |
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