JP2011238722A - Electrical device cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気機器冷却装置に係り、特に、筐体の中に収容される電気機器を搭載する基板を冷却する電気機器冷却装置に関する。 The present invention relates to an electric equipment cooling apparatus, and more particularly, to an electric equipment cooling apparatus that cools a substrate on which an electric equipment housed in a housing is mounted.
例えば、回転電機を搭載する車両には、回転電機に接続される電源回路等、様々な電気機器が設けられる。これらの電気機器はその作動に伴って発熱するので、その冷却が行われる。 For example, a vehicle equipped with a rotating electrical machine is provided with various electrical devices such as a power supply circuit connected to the rotating electrical machine. Since these electric devices generate heat with the operation thereof, the cooling is performed.
例えば、特許文献1には、電子機器の冷却として、ポンプで冷却された水を循環させる冷却体として、複数の平行な冷媒流路を屈曲した流路で連結した構造の冷却体を用い、上流側の冷媒流路から順に下流側流路に向かって流路容積を小さくし、上流側流路に比べ下流側流路の冷媒の速度を大きくすることで、均一の流路面積で屈曲させるよりも、全体として熱抵抗も圧力損失も下がることが述べられている。 For example, Patent Document 1 uses a cooling body having a structure in which a plurality of parallel refrigerant flow paths are connected by bent flow paths as a cooling body that circulates water cooled by a pump as cooling of an electronic device. By reducing the flow volume from the refrigerant flow path toward the downstream flow path in order and increasing the speed of the refrigerant in the downstream flow path as compared to the upstream flow path, it is bent with a uniform flow area. However, it is stated that the overall thermal resistance and pressure loss are reduced.
また、特許文献2には、モジュールの放熱構造として、ケーシングの片側開口をフィン付のラジエータで密閉し、反対側開口内周に突起と設けてモジュールの底面ヘッダを圧着固定し、密閉ケーシングの内部に不活性冷媒を封入する構造が開示されている。 Further, in Patent Document 2, as a module heat dissipation structure, one side opening of the casing is sealed with a radiator with fins, a protrusion is provided on the inner periphery of the opposite opening, and the bottom header of the module is fixed by crimping. Discloses a structure in which an inert refrigerant is sealed.
また、特許文献3には、メモリモジュールの冷却構造として、ポリイミドフィルムでメモリモジュールの周囲を密封し、中に不活性液体あるいはゲル上物質を充填する構成が開示されている。 Patent Document 3 discloses a structure in which the periphery of a memory module is sealed with a polyimide film and filled with an inert liquid or a gel substance as a cooling structure of the memory module.
また、特許文献4には、放熱構造体として、電気自動車のインバータにおける発熱を伴うデバイスが、厚さ0.3mm程度のアルミニウムまたは銅の金属箔の一表面に鉛−錫系判断材によって接合され、その金属箔の他表面が冷媒に直接接触して冷却されることが述べられている。 Further, in Patent Document 4, as a heat dissipation structure, a device that generates heat in an inverter of an electric vehicle is bonded to one surface of an aluminum or copper metal foil having a thickness of about 0.3 mm by a lead-tin-based judgment material. It is stated that the other surface of the metal foil is cooled in direct contact with the refrigerant.
また、特許文献5には、沸騰冷媒式冷却装置として、半導体スタック等の電気機器がフロン113等の沸騰性冷媒中に浸され電気機器の損失熱で冷媒が沸騰気化する密閉容器の冷媒沸騰部と、沸騰気化した冷媒の気相部分が流入し外気によって冷やされて凝縮する冷媒凝縮部とが設けられ、冷媒の気液の相変化を伴う循環を利用して電気機器の冷却を行うことが述べられている。 Further, in Patent Document 5, as a boiling refrigerant type cooling device, a refrigerant boiling part of an airtight container in which an electric device such as a semiconductor stack is immersed in a boiling refrigerant such as Freon 113 and the refrigerant evaporates by heat loss of the electric device. And a refrigerant condensing part that condenses by cooling and condensing in the vapor phase of the refrigerant that has been boiled and vaporized, and cooling the electrical equipment using circulation involving a phase change of the gas-liquid phase of the refrigerant. It is stated.
特許文献1に述べられているように、電子機器の冷却には、冷却水を循環させるポンプが用いられることが多い。この場合には冷却のためのポンプを設ける必要がある。特許文献5は沸騰冷媒の気液の相変化を伴う循環を用いているのでポンプを必要としないが、沸騰により発生する気泡により、電気機器が高電圧下で作動すると、放電を生じる恐れがある。特許文献2,3のように単に冷媒を封入しただけでは、冷却効果が不十分なことがある。 As described in Patent Document 1, a pump that circulates cooling water is often used for cooling electronic devices. In this case, it is necessary to provide a pump for cooling. Since Patent Document 5 uses a circulation accompanied by a gas-liquid phase change of a boiling refrigerant, a pump is not required, but if an electric device is operated under a high voltage due to bubbles generated by boiling, there is a risk of causing a discharge. . If the refrigerant is simply sealed as in Patent Documents 2 and 3, the cooling effect may be insufficient.
本発明の目的は、冷媒を循環させる特別な機器を要せずに電気機器の冷却に適した電気機器冷却装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electric device cooling apparatus suitable for cooling an electric device without requiring a special device for circulating a refrigerant.
本発明に係る電気機器冷却装置は、重力方向の上部側に放熱部を有する密閉筐体と、冷却対象の素子が搭載され、密閉筐体の中に上下方向に配置される複数段の素子搭載台と、密閉筐体内に封入される電気絶縁性の冷媒と、複数段の素子搭載台の間に、上下方向に蛇行して設けられ、冷媒が冷却対象の素子の発熱による対流によって上方に流れ、放熱部で冷却されて下方に戻る循環流路を形成する流路隔壁部と、を備えることを特徴とする。 The electrical equipment cooling device according to the present invention is equipped with a sealed casing having a heat radiating portion on the upper side in the direction of gravity and an element to be cooled, and a plurality of elements mounted in the vertical direction in the sealed casing Between the base, the electrically insulating refrigerant sealed in the hermetically sealed housing, and the multi-stage element mounting base, it is provided meandering in the vertical direction, and the refrigerant flows upward by convection due to heat generated by the element to be cooled. And a flow path partition that forms a circulation flow path that is cooled by the heat radiating section and returns downward.
また、本発明に係る電気機器冷却装置において、流路隔壁部は、蛇行の曲がり部の間の各流路について、冷媒の循環の上流側の圧力が下流側の圧力よりも高くなるように、上流側の流路断面積と下流側の流路断面積とに差を設けることが好ましい。 Further, in the electrical equipment cooling device according to the present invention, the flow path partitioning section is configured such that the upstream pressure of the refrigerant circulation is higher than the downstream pressure for each flow path between the meandering bends. It is preferable to provide a difference between the upstream channel cross-sectional area and the downstream channel cross-sectional area.
また、本発明に係る電気機器冷却装置において、冷媒は、飽和蒸気圧以上に加圧されて密閉筐体に封入されることが好ましい。 Moreover, in the electric equipment cooling device according to the present invention, it is preferable that the refrigerant is pressurized to a saturation vapor pressure or higher and sealed in a sealed casing.
上記構成により、電気機器冷却装置は、重力方向の上部側に放熱部を有し冷媒が封入される密閉筐体の中に、上下方向に複数段の素子搭載台が配置され、複数段の素子搭載台の間に、上下方向に蛇行して設けられ、冷媒が冷却対象の素子の発熱による対流によって上方に流れ、放熱部で冷却されて下方に戻る循環流路を形成する流路隔壁部を備える。このように、蛇行して設けられる流路隔壁部で冷媒が対流により循環して冷却対象の素子を冷却するので、冷媒を循環させる特別な機器を要しない。 With the above-described configuration, the electric device cooling apparatus includes a plurality of element mounting bases arranged in the vertical direction in a sealed casing that has a heat radiating portion on the upper side in the direction of gravity and encloses the refrigerant. Between the mounting bases, a flow path partition section is provided which is provided meandering in the vertical direction and forms a circulation flow path in which the refrigerant flows upward by convection due to heat generated by the element to be cooled and is cooled by the heat radiating section and returns downward. Prepare. In this way, the refrigerant circulates by convection in the meandering flow path partition wall portion to cool the element to be cooled, so that no special equipment for circulating the refrigerant is required.
また、電気機器冷却装置において、流路隔壁部は、蛇行の曲がり部の間の各流路について、冷媒の循環の上流側の圧力が下流側の圧力よりも高くなるように、上流側の流路断面積と下流側の流路断面積とに差を設けるので、冷媒が下流側に向かって流れやすくなり、循環が促進され、放熱性が向上する。 Further, in the electrical equipment cooling device, the flow path partitioning section is configured so that the upstream side pressure of the refrigerant circulation is higher than the downstream pressure for each flow path between the meandering curved parts. Since a difference is provided between the cross-sectional area of the passage and the cross-sectional area of the downstream side, the refrigerant easily flows toward the downstream side, circulation is promoted, and heat dissipation is improved.
また、電気機器冷却装置において、冷媒は飽和蒸気圧以上に加圧されて封入れるので、冷却対象の素子の発熱によって冷媒が加熱されても気泡が発生しない。したがって素子で構成される電気機器が高電圧下で作動しても、気泡の空隙を介する放電の恐れがない。 Further, in the electric device cooling apparatus, since the refrigerant is pressurized and sealed above the saturated vapor pressure, no bubbles are generated even if the refrigerant is heated by the heat generated by the element to be cooled. Therefore, even if an electric device composed of elements operates under a high voltage, there is no risk of discharge through the air gap.
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、電気気機器冷却装置として、ハイブリッド車両に搭載されるものを説明するが、これは例示であって、ハイブリッド車両以外の車両に搭載されるものでもよい。例えば、燃料電池を備える電気自動車に搭載されるものであってもよい。また、車両用途以外の電気機器を冷却するために用いられてもよい。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Below, what is mounted in a hybrid vehicle is demonstrated as an electric air apparatus cooling device, However, This is an illustration and may be mounted in vehicles other than a hybrid vehicle. For example, it may be mounted on an electric vehicle equipped with a fuel cell. Moreover, you may use in order to cool electric equipment other than a vehicle use.
また、電気機器冷却装置の筐体内に収容される電気機器として、コンバータ、インバータ、平滑コンデンサを説明するが、これ以外の電気機器、電気回路、電子素子等であってもよい。電気機器を構成する素子を搭載する素子搭載台は、3段に配置されるものとして説明するが、冷媒が対流循環する流路が形成できる構造であればよく、したがって上下方向に複数段で配置されればよく、配置の段数は問わない。 In addition, a converter, an inverter, and a smoothing capacitor will be described as the electric device accommodated in the casing of the electric device cooling device, but other electric devices, electric circuits, electronic elements, and the like may be used. The element mounting base on which the elements constituting the electrical equipment are mounted will be described as being arranged in three stages, but any structure can be used as long as it can form a flow path through which the refrigerant circulates. The number of arrangement stages is not limited.
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。 Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the description in the text, the symbols described before are used as necessary.
図1は、ハイブリッド車両6に搭載される電気機器冷却装置10の様子を説明する図である。ハイブリッド車両6は、駆動源として内燃機関と回転電機とが搭載される車両で、電気機器冷却装置10は、ハイブリッド車両6に設けられる電気回路等の電気機器を構成する素子を搭載した素子搭載台を収容し、電気機器、または電気機器を構成する素子を冷却対象として、これらを冷却する機能を有する装置である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a state of the electric
電気機器冷却装置10は、密閉筐体12と、密閉筐体12の上部に設けられる放熱部14と、密閉筐体12の内部に封入される冷媒20と、蛇行形状に冷媒流路を形成する流路隔壁部16と、冷却対象の素子19が搭載される素子搭載台18とを含んで構成される。電気機器冷却装置10は、ハイブリッド車両6において、内燃機関と回転電機とが配置されるエンジンルーム8に配置される。勿論、エンジンルーム8以外の場所に配置するものとしてもよい。
The electrical
図2は、電気機器冷却装置10の詳細な構造図と、これに収容される電気機器および電気機器を構成する素子の内容を説明するための電源回路60の構成図である。先に、電源回路60の内容を説明する。電源回路60は、高電圧蓄電装置50と低電圧蓄電装置56の直流電力を、高電圧交流電力で作動する2つの回転電機52,54と、低電圧で作動するLV機器58に対し、それぞれの作動に適した電圧、交流等の状態に変換して供給する機能を有する回路である。また、逆に、例えば2つの回転電機52,54からの回生電力を高電圧蓄電装置50に適した電圧、直流に変換して充電する機能も有する。
FIG. 2 is a detailed structural diagram of the electrical
電源回路60に接続される高電圧蓄電装置50は、充放電可能な高電圧2次電池である。かかる高電圧蓄電装置50としては、例えば、約200Vから約300Vの端子電圧を有するリチウムイオン組電池あるいはニッケル水素組電池、またはキャパシタ等を用いることができる。低電圧蓄電装置56は、充放電可能な低電圧2次電池である。かかる低電圧蓄電装置56としては、公称電圧12Vから14Vの鉛蓄電池等を用いることができる。
The high voltage
電源回路60に接続される2つの回転電機52,54は、車両に搭載されるモータ・ジェネレータ(M/G)であって、電力が供給されるときはモータとして機能し、制動時には発電機として機能する三相同期型回転電機である。
The two rotating
図1では、2つの回転電機52,54を区別して、MG1として示される回転電機52と、MG2として示される回転電機54が図示されている。ここで、MG1として示される回転電機52は、エンジンに接続され、主として発電機として用いられて交流電力を発電し、後述するMG1用のインバータ68によって直流電力に変換されて高電圧蓄電装置50を充電する機能を有する。MG2として示される回転電機54は、主として車両の力行時の走行駆動に用いられ、高電圧蓄電装置50の直流電力をMG2用のインバータ70によって変換された交流電力によって作動する機能を有する。また、回転電機54は、車両の制動時にはその回生エネルギを回収して、MG2用のインバータ70によって直流電力に変換し高電圧蓄電装置50を充電する機能も有する。このときには、回転電機54は発電機として機能することになる。
In FIG. 1, the two rotating
電源回路60に低電圧蓄電装置56と並列に接続されるLV機器58は、低電圧蓄電装置56の電圧で作動する機器で、オーディオ機器、照明機器、小型モータ等の機器と、マイクロプロセッサ等の電子機器および電気回路等である。
An
電源回路60は、平滑コンデンサ62,66,74と、高電圧側の電圧変換器であるHVコンバータ64、低電圧側の電圧変換器であるLVコンバータ72、回転電機52に接続されるMG1用のインバータ68、回転電機54に接続されるMG2用のインバータ70を含んで構成される。
The
高電圧蓄電装置50と、HVコンバータ64との間に設けられる平滑コンデンサ62は、高電圧蓄電装置50側における電圧、電流の変動を抑制するために用いられる容量素子である。HVコンバータ64と2つのインバータ68,70との間に設けられる平滑コンデンサ66はインバータ68,70側における電圧、電流の変動を抑制するために用いられる容量素子である。LVコンバータ72と低電圧蓄電装置56との間に設けられる平滑コンデンサ74は、低電圧蓄電装置56側における電圧、電流の変動を抑制するために用いられる容量素子である。
The smoothing
HVコンバータ64は、高電圧蓄電装置50と2つのインバータ68,70の間に設けられ、高電圧蓄電装置50の端子間電圧と2つのインバータ68,70側の電圧との間の電圧変換を行う機能を有するコンバータ回路である。かかるHVコンバータ64としては、リアクトルとスイッチング素子とを含むコンバータを用いることができる。
The
LVコンバータ72は、高電圧蓄電装置50と低電圧蓄電装置56の間に設けられ、高電圧蓄電装置50の端子間電圧と低電圧蓄電装置56の電圧との間の電圧変換を行う機能を有するコンバータ回路である。かかるLVコンバータ72も、リアクトルとスイッチング素子とを含むコンバータを用いることができる。
The
2つのインバータ68,70は、高電圧直流電力を交流三相駆動電力に変換し、回転電機52,54に供給する機能と、逆に回転電機52,54からの交流三相回生電力を高電圧直流充電電力に変換する機能とを有する回路である。図2では、2つの回転電機52,54をMG1、MG2と示すように区別することに対応し、MG1として示される回転電機52に接続される方を、MG1用のインバータ68、MG2として示される回転電機54に接続される方を、MG2用のインバータ70としてある。かかる2つのインバータ68,70は、スイッチング素子とダイオード等を含む回路で構成することができる。
The two
このように、電気機器冷却装置10の内部に収容される電源回路60の構成要素は、コンバータ、インバータの電気機器と、コンデンサに大別できるが、コンバータ、インバータである電気機器は、スイッチング素子、ダイオード、リアクトルの素子で構成されるので、結局、電源回路60の構成要素は、複数の素子で構成されることになる。これらの素子は作動によって発熱するので、電気機器冷却装置10の冷却対象は、電気機器ということもでき、電気機器を構成する複数の素子ということもできる。以下では、特に断らない限り、冷却対象を素子として説明を進める。
As described above, the components of the
次に電気機器冷却装置10の内容について説明する。電気機器冷却装置10の密閉筐体12は、内部空間が外部から遮断されている密閉空間となる容器である。具体的には、組み合わせることで内部を気密空間とできる下部容器体と上部容器体を用いて密閉筐体12を構成することができる。
Next, the content of the electric
放熱部14は、密閉筐体12の重力方向の上部側に設けられ、ラジエータとして外気と熱交換を行う放熱機能を有する部分である。具体的には、放熱フィンが設けられる部分である。
The
流路隔壁部16は、密閉筐体12の内部に上下方向に蛇行形状の冷媒流路が形成されるように配置される複数の空間仕切り部材である。 図2の例では、流路隔壁部16は、コの字形状の部材と、コの字形状の開口の中に挿入される板材とで構成される。すなわち、流路隔壁部16は、冷媒20が冷却対象の素子19の発熱による対流によって上方に流れ、放熱部14で冷却されて下方に戻る循環流路を形成する複数の部材である。上下方向とは重力方向に平行な方向で、上方とは、重力方向に沿って地表側を下方としたときに、地表側と反対側のことである。
The
なお、複数の隔壁支持スペーサ24は、密閉筐体12の内壁と流路隔壁部16とによって蛇行形状の流路が形成されるように、流路隔壁部16を密閉筐体12に対して支持する機能を有する複数の支持部材である。
The plurality of partition
素子搭載台18は、冷却対象の素子19が搭載される基板である。上記のように、電源回路60は、複数の素子で構成されるので、これらの素子が複数の素子搭載台18に分かれて搭載される。図2の例では、3枚の素子搭載台18に分かれて搭載される。電源回路60を構成するコンバータ、インバータ、コンデンサは、作動電圧が相互に異なり、また発熱性も異なるので、素子を分けるには、電源回路60のブロックごとに分けることがよい。また、素子の種類ごとに分けてもよい。例えば、複数のコンデンサは、1つの素子搭載台18にまとめ、スイッチング素子は、別の素子搭載台18にまとめるものとしてもよい。
The
素子搭載台18は、密閉筐体12と流路隔壁部16とで形成される蛇行形状の流路の中に配置される。換言すれば、流路隔壁部16は、複数段の素子搭載台の間に、上下方向に蛇行して設けられる循環流路を形成させる部材である。図2の例では、蛇行形状の循環流路の3つの流路部のそれぞれに1つの素子搭載台18が配置される。別の見方をすれば、密閉筐体12の内部において、底面部から天井部に向かって、密閉筐体12の底面部、素子搭載台18、流路隔壁部16、素子搭載台18、流路隔壁部16、素子搭載台18、流路隔壁部16、密閉筐体12の天井部というように、素子搭載台18と流路隔壁部16とが交互に配置される。
The
冷媒20は、密閉筐体内に封入される冷却用流体で、電気絶縁性と熱伝導性に優れた流体が用いられる。かかる冷媒20としては、フッ素系不活性液体を用いることができる。冷媒20は、飽和蒸気圧以上に加圧されて密閉筐体12に封入される。このようにすることで、冷却対象の素子19の発熱によって冷媒20が加熱されても、気泡を発生しないものとできる。これによって、インバータ、コンバータ等の電気機器が高電圧で作動しても、気泡の空隙による放電によって素子19が損傷等の影響を受けることを防止できる。
The refrigerant 20 is a cooling fluid sealed in a sealed casing, and a fluid excellent in electrical insulation and thermal conductivity is used. As the refrigerant 20, a fluorine-based inert liquid can be used. The refrigerant 20 is pressurized to the saturated vapor pressure or higher and sealed in the sealed
かかる構成の電気機器冷却装置10は、以下のような作用を有する。すなわち、密閉筐体12の内部に配置された素子搭載台18に搭載された冷却対象の素子19が作動すると、これらの素子が発熱する。その発熱によって冷媒20が暖められ、対流によって蛇行形状の流路に沿って蛇行しながら上方に流れる。そして、密閉筐体12の内部の最上部まで流れてくると、放熱部14において外気と熱交換が行われ、冷却されて下方に戻る。下方に戻った冷たい冷媒20は、発熱している素子19を冷却しながら自らは暖められて、上記のように対流の上昇と放熱部14における冷却とによる循環が繰り返される。
The electric
このように、冷媒20を循環させる特別な機器を要せずに、冷却対象の素子19を冷却することができる。また、冷媒20は飽和蒸気圧以上に加圧されて密閉筐体12の内部に封入されるので、素子19の発熱で冷媒20が加熱されても気泡を発生することがない。
Thus, the
図3は、さらに効率よく冷媒20の循環を行うことができる電気機器冷却装置80の構成を示す図である。図2の電気機器冷却装置10では、密閉筐体12の内部の底面部と天井部は、互いに平行で、水平方向である。そして、流路隔壁部16は、密閉筐体12の底面部および天井部に平行に配置されている部材と、これに垂直に配置されている部材で構成されている。つまり、流路隔壁部16によって形成される蛇行形状の流路は、冷媒20が水平方向に平行またはこれに垂直方向である。そして、その水平方向に流れる流路部についての冷媒20の流れる上流側の流路断面積と、下流側の流路断面積とが同じである。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the electric
これに対し、図3の電気機器冷却装置80の流路隔壁部86は、水平方向から傾けてあり、その水平方向に流れる流路部についての冷媒20の流れる上流側の流路断面積88と、下流側の流路断面積89とに差が設けてある。なお、これに対応して隔壁支持スペーサ84の寸法も図2の場合と異なっている。
On the other hand, the flow path
上流側の流路断面積88と、下流側の流路断面積89との差は、冷媒20の循環の上流側の圧力が下流側の圧力よりも高くなるように設定される。すなわち、上流側の流路断面積88は、下流側の流路断面積89よりも小さく設定される。これによって、冷媒20は、循環の上流側から下流側に、より流れやすくなり、冷却性能が向上する。
The difference between the upstream-side channel
本発明に係る電気機器冷却装置は、発熱する素子を含む電気機器の冷却に利用できる。 The electrical equipment cooling device according to the present invention can be used for cooling electrical equipment including an element that generates heat.
6 ハイブリッド車両、8 エンジンルーム、10,80 電気機器冷却装置、12 密閉筐体、14 放熱部、16,86 流路隔壁部、18 素子搭載台、19 素子、20 冷媒、24,84 隔壁支持スペーサ、50 高電圧蓄電装置、52,54 回転電機、56 低電圧蓄電装置、58 LV機器、60 電源回路、62,66,74 平滑コンデンサ、64 HVコンバータ、68,70 インバータ、72 LVコンバータ、88 (上流側)流路断面積、89 (下流側の)流路断面積。
6 Hybrid Vehicle, 8 Engine Room, 10, 80 Electric Equipment Cooling Device, 12 Sealed Case, 14 Heat Dissipation Part, 16, 86 Channel Partition Part, 18 Element Mount, 19 Element, 20 Refrigerant, 24, 84
Claims (3)
冷却対象の素子が搭載され、密閉筐体の中に上下方向に配置される複数段の素子搭載台と、
密閉筐体内に封入される電気絶縁性の冷媒と、
複数段の素子搭載台の間に、上下方向に蛇行して設けられ、冷媒が冷却対象の素子の発熱による対流によって上方に流れ、放熱部で冷却されて下方に戻る循環流路を形成する流路隔壁部と、
を備えることを特徴とする電気機器冷却装置。 A sealed housing having a heat dissipation part on the upper side in the direction of gravity;
A plurality of element mounting bases on which elements to be cooled are mounted and arranged vertically in a sealed housing;
An electrically insulating refrigerant sealed in a sealed housing;
A flow that is provided meandering in the vertical direction between the multi-stage element mounting bases, so that the refrigerant flows upward by convection due to heat generated by the element to be cooled and forms a circulation flow path that is cooled by the heat radiating portion and returns downward. A partition wall,
An electrical equipment cooling device comprising:
流路隔壁部は、
蛇行の曲がり部の間の各流路について、冷媒の循環の上流側の圧力が下流側の圧力よりも高くなるように、上流側の流路断面積と下流側の流路断面積とに差を設けることを特徴とする電気機器冷却装置。 In the electric equipment cooling device according to claim 1,
The channel partition is
For each flow path between meandering bends, there is a difference between the upstream flow path cross-sectional area and the downstream flow path cross-sectional area so that the upstream pressure of the refrigerant circulation is higher than the downstream pressure. An electrical equipment cooling device characterized by comprising:
冷媒は、飽和蒸気圧以上に加圧されて密閉筐体に封入されることを特徴とする電気機器冷却装置。 In the electric equipment cooling device according to claim 1,
The electrical equipment cooling device, wherein the refrigerant is pressurized to a saturation vapor pressure or higher and sealed in a sealed casing.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0262732U (en) * | 1988-10-27 | 1990-05-10 | ||
JPH04214656A (en) * | 1990-12-12 | 1992-08-05 | Nec Kyushu Ltd | Semiconductor device |
JP2002261219A (en) * | 2001-03-02 | 2002-09-13 | Sanyo Electric Co Ltd | Cooling device for semiconductor element |
JP2003060371A (en) * | 2001-08-16 | 2003-02-28 | Nec Corp | Radiating structure of communication apparatus cabinet |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0262732U (en) * | 1988-10-27 | 1990-05-10 | ||
JPH04214656A (en) * | 1990-12-12 | 1992-08-05 | Nec Kyushu Ltd | Semiconductor device |
JP2002261219A (en) * | 2001-03-02 | 2002-09-13 | Sanyo Electric Co Ltd | Cooling device for semiconductor element |
JP2003060371A (en) * | 2001-08-16 | 2003-02-28 | Nec Corp | Radiating structure of communication apparatus cabinet |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220111038A (en) * | 2021-02-01 | 2022-08-09 | 한국수력원자력 주식회사 | Pulsating heat pipe improving the operation limit |
KR102547414B1 (en) * | 2021-02-01 | 2023-06-22 | 한국수력원자력 주식회사 | Pulsating heat pipe improving the operation limit |
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