JP2013130332A - 気泡駆動冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液冷方式のメリットを活かしながら、小型化、軽量化、および、省エネルギー化を実現させるとともに信頼性を向上させた気泡駆動冷却装置を提供することにある。
【解決手段】気泡駆動冷却装置は、上部に冷媒流出口を有するとともに下部に冷媒流入口を有する複数の冷却器４と、冷却器４よりも上方に設けられた凝縮器６と、冷媒流出口および冷媒流入口に接続するとともに凝縮器６に接続する循環経路ＪＫと、循環経路ＪＫ内に充填された冷媒と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、気泡駆動冷却装置に関する。

最近の産業用分野や電子機器分野では、小型・軽量化や大容量化に伴う発熱密度の増大、昼夜にわたる連続運転でのエネルギー消費が課題となっている。特に発熱密度の高い機器として、電動機の電源であるコンバータやインバータなどの電力変換装置が挙げられる。これらの機器には半導体素子が用いられており、電力のオン・オフで電力変換を行う。その際、短時間で急激に発熱するため、その冷却方法には様々な手法が用いられている。すなわち、一般的な手法としてヒートシンクによる冷却が挙げられる他、発熱量の多い機器では、ヒートパイプやファンを用いた強制空冷、液冷、沸騰冷却などがある（例えば、特許文献１参照）。

ヒートパイプ方式では、一般的にヒートパイプとヒートシンクとファンを組み合わせたものが多く、冷却面積を拡大できるメリットがある。

液冷方式では、熱を輸送できるため、冷却部を自由に配置できるメリットがある。また、熱伝達率が空冷よりよ25倍程度高いため、発熱密度の高い機器に適している。

特開平０７−１９０６５５号公報

しかしながら、従来の装置では次のような解決すべき課題が存在する。一般的なヒートパイプ方式では、高温側を下部、低温側を上部とする配置上の制限があるため、占有スペースの拡大や、所望の配置を達成できない場合がある。液冷方式では、冷媒を駆動させるためのポンプが必要となること、配管やリザーブタンクが必要になることなど、付属の機器が必要となり、それらが故障すると所望の機能を果たせなくなる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、小型化を可能とする気泡駆動冷却装置を提供することにある。

本発明の実施形態に係る気泡駆動冷却装置は、上部に冷媒流出口を有するとともに下部に冷媒流入口を有する複数の冷却器と、冷却器よりも上方に設けられた凝縮器と、冷媒流出口および冷媒流入口に接続するとともに凝縮器に接続する循環経路と、循環経路内に充填された冷媒と、を備える。

第１実施形態に係る気泡駆動冷却装置の構成概念を示す正面図である。 第１実施形態において、一つの冷却器を拡大して内部構造を示した正面断面図である。 図１のＡ−Ａに沿った断面図である。 第２実施形態に係る気泡駆動冷却装置の構成概念を示す正面図である。 図４のＢ−Ｂに沿った断面図である。 第３実施形態に係る気泡駆動冷却装置の構成概念を示す正面図である。 第４実施形態に係る気泡駆動冷却装置の構成概念を示す正面図である。 第５実施形態に係る気泡駆動冷却装置の構成概念を示す正面図である。 第６実施形態に係る気泡駆動冷却装置の凝縮器の構成を示す断面図である。 第７実施形態に係る気泡駆動冷却装置の凝縮器の構成を示す断面図である。 第８実施形態に係る気泡駆動冷却装置の構成概念を示す正面図である。 第９実施形態に係る気泡駆動冷却装置の冷却器の厚さ方向に直交する断面図である。 第１０実施形態に係る気泡駆動冷却装置の冷却器の側面断面図である。 第１１実施形態に係る気泡駆動冷却装置の冷却器の側面断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、実施形態に係る気泡駆動冷却装置ついて説明する。なお、以下の説明では、すでに説明したものと同一または類似の構成要素には同一または類似の符号を付し、その詳細な説明を適宜省略している。また、図１、図４〜図８、図１１、図１４では、凝縮器のイメージを判り易くするために凝縮器の一部あるいは全部を斜視図で描いている。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る気泡駆動冷却装置の構成概念を示す正面図である。図２は、本実施形態において、一つの冷却器を拡大して内部構造を示した正面断面図である。図３は、図１のＡ−Ａに沿った断面図である。

（構成）
図１、図２に示すように、本実施形態に係る気泡駆動冷却装置１Ａは、上部に冷媒流出口４ｅを有するとともに下部に冷媒流入口４ｉを有する複数の冷却器４と、冷却器４よりも上方に設けられた凝縮器６と、冷媒流出口４ｅおよび冷媒流入口４ｉに接続するとともに凝縮器６に接続する循環経路ＪＫと、循環経路ＪＫ内に充填された冷媒Ｌ（図３参照）と、を備えている。

冷却器４の外壁面には発熱体１０が取付可能とされている。冷却器４の個数、寸法は、冷却対象の発熱体１０の発熱量、寸法などに応じて変更可能である。各冷却器４の内部には、所望の流路幅や形状を形成するように仕切り板１２が冷却器厚み方向（紙面に直交する方向）に複数個設けられている。仕切り板１２で仕切られた流路断面形状は、矩形や円形など自由に構成できる。冷却器４の内部は冷媒Ｌで満たされており、冷媒には水、不凍液、代替フロンなどが用いられる。冷媒Ｌでは、冷媒の沸点を超える温度になると気化し、多数の気泡１１が冷媒中から発生する。

循環経路ＪＫは、冷却器４の冷媒流出口４ｅと凝縮器６とを接続するリフト管５Ｌと、凝縮器６と後述の熱交換器３とを接続する冷却管５Ｒと、熱交換器３と冷却器４の冷媒流入口４ｉとを接続する輸送管５Ｙと、を有しており、冷媒Ｌを循環可能にしている。

上記の複数の冷却器４は垂直方向、水平方向に所望の数で配置され、上下方向に並列、水平方向に直列（平等に配列）で接続されている。垂直方向の輸送管５Ｙは各冷却器４へ分岐され、また、各冷却器４からのリフト管５Ｌは垂直方向のリフト管５Ｌに集約され、最上部に設けられた凝縮器６に接続されている。なお、リフト管５Ｌ同士の接続部が滑らかな曲面状であって角部が形成されていないと、冷媒Ｌが、分岐や合流する際にスムーズに流れる。この配置や管の接続方法は一例であり、凝縮器６が最上部にある構成であれば、直並列接続は自由に選択できる。

図３に示すように、凝縮器６の外周には複数個の冷却フィン７ａが互いに一定間隔となるように接続されている。この例では図示しないが、凝縮器内部の長手方向に冷却フィンを設ける構成としてもよい。またこの例では冷却フィン７ａを長手方向に複数個並べる構成としたが、冷却フィン７ａを長手方向に沿って設ける構成としてもよい。

なお、凝縮器６の一部に圧力調整が可能な機構を設けるとよい。また、凝縮器６の一部に内部監視用の窓を設けてもよい。図３では凝縮器６の断面形状を略円形としているが、この限りではなく、矩形や多角形としてもよい。

凝縮器６の下方には熱交換器３が設けられ、冷却管５Ｒで両者が接続されている。熱交換器３の近傍にはファン２が設置され、電源供給により回転させることができる。冷却管５Ｒの周りには図示しないがヒートシンクなどの冷却手段を設けることにより性能を向上させることが可能となる。熱交換器３としては、冷媒の熱を周りの空気に放熱し、冷媒の温度を所望の温度まで低減できる性能の機器を選択する。

熱交換器３の設置位置は、凝縮器６よりも下方位置である限り自由に選択でき、複数の冷却器４の近傍以外に限らず、装置枠９から外れた位置にして他の冷却装置と共通の冷却部とする構成も可能である。その際、冷却管５Ｒや輸送管５Ｙを延長し、基本構造から逸脱しない範囲で接続すればよい。

輸送管５Ｙ、リフト管５Ｌなどの接続用の管径は、５ｍｍ程度から数インチまで、所望のリフト効果が得られるように選択する。材質としては、冷媒に代替フロン系を使用する場合には軽量化やコストの観点でアルミ材がよく、冷媒に水を使用する場合には水素の発生を抑える観点で銅材を使用するのがよい。また、管内面には複数のフィン形状やウィック形状を施した物を適用してもよい。

（作用）
上記のように構成された気泡駆動冷却装置１Ａの作用について説明する。

冷却器４の側面（外壁面）に設けられた発熱体１０が稼動することにより発熱すると、発熱体１０と接触している冷却器４の内部の冷媒が加熱される。冷媒の沸点を超える温度まで加熱されると冷媒は気化し、多数の気泡１１が発生する。この気泡１１は冷媒よりも密度が低いため上昇し、リフト管５Ｌに流入する。この際、気泡１１の上昇に伴い、周りの冷媒も同時に上昇し、複数の仕切り板１２間では、冷媒の上昇する流れが発生する。それらの流れは、気泡１１と同様にリフト管５Ｌに流入する。リフト管５Ｌに冷却器４内の冷媒や気泡１１が流入することにより輸送管５Ｙから温度の低い冷媒が流入する。

リフト管５Ｌへ流入した気泡１１や温度が上昇した冷媒は、他のリフト管５Ｌと合流しながら略垂直方向に設けられたリフト管５Ｌを上昇し、上部に設けられた凝縮器６へ流入する。凝縮器６では外周に設けられた冷却フィン７ａにより、外部の空気に放熱され、気泡１１や冷媒の温度が低下し、気泡１１は一部が凝縮して冷媒になり、一部は凝縮器６内の上部空間へ滞留する。凝縮し気泡１１のない冷媒は冷却管５Ｒへ流れ、温度を下げながら熱交換器３に流入する。

熱交換器３ではファン２により強制空冷され、冷媒の温度が所望の温度まで低下し、輸送管５Ｙへ流れる。そして、冷却器４での沸騰現象で冷却器４内の冷媒が上昇することによる流動力によって、輸送管５Ｙへ流れた冷媒は再び冷却器４へ流入し、装置全体を循環する流れとなる。

（効果）
上記のように構成された気泡駆動冷却装置の効果について説明する。

冷却器４の側面に設けられた発熱体１０は、冷却器４内の冷媒に熱が伝導し、温度上昇が抑制され、許容温度以下の状態を維持できる。冷媒は発熱体１０からの熱により気化し、その際の潜熱により、冷媒の状態よりも高い熱量を奪う。気泡１１の周りの冷媒は、気泡１１の上昇に伴い、仕切り板１２間では上昇する流れが生まれる。上昇した気泡１１はリフト管５Ｌを通過し、凝縮器６に流入する。凝縮器６では内部の気泡１１や冷媒が冷却され、気泡１１は凝縮されて冷媒となる。一部凝縮しきれなかったものは、凝縮器６の上部に滞留した気泡溜りに滞留する。従って、気泡１１のない冷媒のみの状態で、冷却管５Ｒから熱交換器３に流入することで、熱交換器３での冷却性能を低下させずに、所望の温度以下を維持できる。よって、冷媒Ｌを循環させるポンプなどの駆動装置を用いなくてもよく、液冷方式のメリットを活かしながら、小型化、軽量化、および、省エネルギー化を実現させるとともに信頼性を向上させた気泡駆動冷却装置１Ａとすることができる。

また、複数の冷却器４が直並列で構成されていることにより、沸騰による気泡１１の発生にバラツキが生じても、リフト効果を装置全体でバランスさせるができ、冷媒の循環を効率よく行うことができる。また、仮に凝縮しきれない気泡１１が冷却管５Ｒへ流入したとしても、この部分での冷却で凝縮され、熱交換器３へは気泡１１が流入しない。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図４は、本実施形態に係る気泡駆動冷却装置の構成概念を示す正面図である。図５は図４で凝縮器６のＢ−Ｂに沿った断面図である。

（構成）
本実施形態では、図４に示すように、気泡駆動冷却装置１Ｂの凝縮器６は鉄道車両Ｖの外部に設けられており、気泡駆動冷却装置１Ｂの凝縮器６以外の構成要素は鉄道車両Ｖの内部に搭載されている。凝縮器６はリフト管５Ｌや冷却管５Ｒと連結されている。凝縮器６の外周には車両長手方向に沿って複数枚の走行風冷却フィン７ｂが設けられている。図４では走行風冷却フィン７ｂが７方向に向くように７枚設置されているが、所望の冷却性能を満たすような枚数とすればよい。

（作用）
次に、本実施形態の気泡駆動冷却装置１Ｂの作用について説明する。

気泡駆動冷却装置１Ｂの凝縮器以外の装置全体が鉄道車両に搭載され、凝縮器６が車両の外部に設けられたことにより、列車走行時には凝縮器６や走行風冷却フィン７ｂの周りに走行風１０１が流れる。従って、凝縮器６内の気泡１１や冷媒が冷却され、気泡１１は凝縮し、冷媒となる。これ以外の作用については第１実施形態と同様である。

（効果）
本実施形態により、第１実施形態で奏する効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、凝縮器６が車両外部に設置されていることにより、走行風１０１で凝縮器６を十分に冷却できるため、効率よく気泡１１を凝縮させ、冷媒にすることが可能となる。したがって、大容量化や高温発熱体にも対応可能となる。また、凝縮器６が車両外（車両の外側）に設置されるため、車両内（車両の内側）での気泡駆動冷却装置１Ｂの占有スペースを低減することができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図６は、本実施形態に係る気泡駆動冷却装置の構成概念を示す正面図である。

（構成）
本実施形態では、気泡駆動冷却装置１Ｃが建物１６内に設置されている。凝縮器６は建物１６の外部に設けられており、リフト管５Ｌや冷却管５Ｒと連結されている。図６では、冷却フィン７ａが、凝縮器６の外表面に、配列方向が凝縮器６の長手方向となるように配置された例で描いているが、図４、図５に示したように凝縮器６の長手方向に沿った形状としてもよい。さらに図６では凝縮器６が建物の上部に設けられているが、この限りではなく、冷却器４よりも上部であれば、建物のサイドに設置する構造としてもよい。

（作用）
上記のように構成された気泡駆動冷却装置１Ｃの作用について説明する。建物外部に設けられた凝縮器６や冷却フィン７ａの周りには自然風（自然に流れる風）１０２が流れる。また、風のない時には、自然対流により上昇気流が発生する。これ以外の作用については、第１実施形態と同様である。

（効果）
本実施形態では、第１実施形態で奏する効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、凝縮器６が建物外部に設置されていることにより、自然風で凝縮器６を冷却できるため、効率よく気泡１１を凝縮させ、冷媒にすることが可能となる。したがって、大容量化や高温発熱体にも対応可能となる。また、凝縮器６が建物外に設置されるため、建物１６内の占有スペースを低減することができる。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係る気泡駆動冷却装置の構成概念を示す正面図である。

（構成）
本実施形態では、第１実施形態に比べ、気泡駆動冷却装置１Ｄには、凝縮器６の近傍に１個以上の小型の冷却ファン１７が設けられている。図７では、凝縮器６の長手方向に対して垂直方向に冷却風が流れるように描かれているが、凝縮器６の長手方向に冷却風が流れるような構成としてもよい。

（作用）
次に、気泡駆動冷却装置１Ｄの作用について説明する。凝縮器６の近傍に設置された冷却ファンの駆動により、凝縮器６の外表面に冷却風が流れる。図示しないが、冷却ファンの回転を制御できる構成とすることにより、過冷却を防止することが可能となる。

（効果）
本実施形態では、第１実施形態で奏する効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、冷却ファンの駆動により、凝縮器６の外表面には冷却風が流れ、凝縮器６の性能を向上させることができる。また、仮に冷却ファンが故障しても、凝縮器６本来の冷却性能で冷却風不足を補うことができる。温度の高い環境下においても、設置可能となり、列車や建物など設置可能な範囲が広がる。更に、凝縮器６の性能そのものを向上させることになるので、発熱体の大容量化が可能となる。また、冷却ファンは占有スペースが少ないため、従来と同等の占有スペースで対応できる。

［第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明する。図８は、本実施形態に係る気泡駆動冷却装置の構成概念を示す正面図である。

（構成）
本実施形態では、気泡駆動冷却装置１Ｅには凝縮器６が複数個設置されており、各凝縮器６が複数の冷却器４に並列、あるいは直列で接続されている。なお、図８では、複数の凝縮器６が熱交換器３に１本の冷却管５Ｒで接続されている例で描いているが、冷却管５Ｒを凝縮器６と同数の並列とし、各凝縮器６毎に冷却管５Ｒで熱交換器３に接続する構成としてもよい。

（作用）
次に、気泡駆動冷却装置１Ｅの作用について説明する。冷却器４で発生した気泡１１とその周りの冷媒は装置上部に設けられた複数の凝縮器６へ流入する。

（効果）
本実施形態では、第１実施形態で奏する効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、複数の凝縮器６を設けることにより、凝縮器６全体としての冷却性能を向上させることができる。したがって、走行風やファンによる風を用いなくても、自然対流による冷却が可能となり、省エネ、低騒音化、信頼性向上につながる。また、第２〜第４実施形態と同様に大容量化、発熱体の高温化が可能となる。

［第６実施形態］
次に、第６実施形態について説明する。図９は、本実施形態に係る気泡駆動冷却装置の凝縮器６の構成を示す断面図である。

（構成）
本実施形態では、リフト管５Ｌに代えてリフト管５Ｕが設けられており、リフト管５Ｕの凝縮器６との接続箇所が、凝縮器６内の冷媒Ｌよりも上部の気体部分となるように、リフト管５Ｕは逆流防止管部１８を上部に有する。図９では、逆流防止管部１８の位置が水平方向となるように描かれているが、この限りではなく、凝縮器６内の気体領域であれば自由に接続できる。

（作用）
次に、上記のように構成された気泡駆動冷却装置の作用について説明する。リフト管５Ｕを下部から上部に向かって流れてきた気泡１１や冷媒は逆流防止管部１８を通過し、凝縮器６内の気体領域に流入する。そこで冷媒は流れ落ち、冷媒Ｌに混ざる。気泡１１は気体領域に拡散し、一部は冷却され凝縮して冷媒Ｌに混ざる。

（効果）
本実施形態では、第１実施形態で奏する効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、逆流防止管部１８が凝縮器６の気体領域と接続されていることにより、凝縮器６内の冷媒Ｌがリフト管５Ｕへ逆流することがない。それにより冷媒の循環効率が改善され、装置全体の冷却効率を向上させることができる。

［第７実施形態］
次に、第７実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係る気泡駆動冷却装置の凝縮器６の構成を示す断面図である。

（構成）
本実施形態では、凝縮器６内に気泡仕切り板１９が１個あるいは複数個設けられている。気泡仕切り板１９の下端は冷媒Ｌの液中にある。気泡仕切り板１９を形成する材料は、凝縮器６と同一の材料であっても、その他の材料であってもよい。また、気泡仕切り板１９は、凝縮器６の長手方向に複数個を一定の間隔となるように設置するのがよい。気泡仕切り板１９の厚みは数ｍｍ程度であることが多く、仕切りが構成できる構成であればよい。

（作用）
次に、上記のように構成された気泡駆動冷却装置の作用について説明する。リフト管５Ｌから凝縮器６へ流入した気泡１１は、一部は凝縮し、一部は気体のまま隣り合う気泡仕切り板１９の間に滞留する。

（効果）
本実施形態では、第１実施形態で奏する効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、気泡仕切り板１９により、気泡１１は隣り合う気泡仕切り板１９の間に滞留し、冷媒Ｌのみが冷却管５Ｒへと流れる。従って、凝縮器６内で完全に気体と冷媒とを分離でき、熱交換器３での冷却性能を向上させることができる。

［第８実施形態］
次に、第８実施形態について説明する。図１１は、本実施形態に係る気泡駆動冷却装置の構成概念を示す正面図である。

（構成）
本実施形態の気泡駆動冷却装置１Ｆでは、輸送管５Ｙから各冷却器４への接続配管が個別輸送管５Ｙａで設けられている。また、冷却器４から凝縮器６への接続が個別リフト管５Ｌａで設けられている。したがって、輸送管５Ｙから凝縮器６までの間は、各冷却器４が完全に並列で接続された構造となっている。

（作用）
次に、上記のように構成された気泡駆動冷却装置１Ｆの作用について説明する。各冷却器４で発熱体１０により沸騰し、気泡１１が発生すると、個別リフト管５Ｌａを上昇し、凝縮器６に周りの冷媒とともに到達する。また、個別輸送管５Ｙａから温度の低い冷媒が冷却器４へ流入する。

（効果）
本実施形態では、第１実施形態で奏する効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、個別輸送管５Ｙａ、個別リフト管５Ｌａで各冷却器４が並列に接続されていることにより、各冷却器４での気泡発生量の差の影響が互いに影響しない。そのため、過冷却や冷却性能低下が少なく、効率のよい冷却を達成できる。

［第９実施形態］
次に、第９実施形態について説明する。図１２は、本実施形態に係る気泡駆動冷却装置の冷却器の厚さ方向に直交する断面図である。

（構成）
本実施形態では、図１２に示すように、冷却器１４の片面に複数個の発熱体１０が設置可能な構成となっている。輸送管５Ｙとリフト管５Ｌの配置は、図１２では両者が離れた位置に配置されて冷媒流れ１０３が形成されるように描かれているが、この限りではなく、垂直方向に並んだ配置としてもよい。

本実施形態では、図１２に示すように、複数の発熱体１０を一つの冷却器１４の片面に設けたことにより、一つの冷却器１４での気泡発生量が増加する。

本実施形態では、第１実施形態で奏する効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、一つの冷却器１４に複数の発熱体１０が設けられたことにより、気泡の発生量が増加し、リフト効果が向上する。したがって、装置内の冷媒循環が向上し、装置全体の冷却性能を向上させることができる。また、冷却器１４の個数や配管数を低減でき、装置全体のコスト低減につながる。また、複数の発熱体１０が冷却器１４の同一の片面側に配置されており、冷却器１４の両面側で互いに対向する位置に配置されている場合に比べ、冷却器１４内の冷媒全体に熱を伝え易い。

［第１０実施形態］
次に、第１０実施形態について説明する。図１３は、本実施形態に係る気泡駆動冷却装置の冷却器の側面断面図である。

本実施形態では、図１３に示すように、冷却器１４の両面に複数個の発熱体１０が設置可能な構成となっている。本実施形態では、一つの冷却器１４での気泡発生量が増加する。

本実施形態では、第１実施形態で奏する効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、一つの冷却器１４に複数の発熱体１０が設けられたことにより、気泡の発生量が増加し、リフト効果が向上する。したがって、装置内の冷媒循環が向上し、装置全体の冷却性能を向上させることができる。また、冷却器１４の個数や配管数を低減でき、装置全体のコスト低減につながる。また、冷却器１４の両面に発熱体１０を設置しているので、占有スペースが低減し、装置を小型化できる。

［第１１実施形態］
次に、第１１実施形態について説明する。図１４は、本実施形態に係る気泡駆動冷却装置の冷却器の側面断面図である。

本実施形態の気泡駆動冷却装置１Ｈでは、図１４に示すように、凝縮器６と熱交換器３との間に補助ポンプ２０が設けられている。補助ポンプの設置箇所はこの限りではなく、熱交換器３と冷却器４との間など、適切に選択すればよい。

補助ポンプ２０を追加したことにより、気泡１１による循環量が不足して発熱体の温度が上昇した場合においても、装置内の冷媒を循環させることができる。

本実施形態では、第１実施形態で奏する効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、気泡１１の発生が少なく、循環量が所望の量を満たさない時にも、補助ポンプ２０を駆動させることにより、冷却不足を補うことができる。また、補助ポンプ２０が冷媒循環力の一部を補うポンプであるため、電力の消費が少なく、自然循環ではない液冷方式のポンプよりもランニングコストを低減できる。

なお、以上の第１〜第１１実施形態では、冷媒Ｌとして沸点の異なる複数種の冷媒を用いてもよい。これにより、１種の冷媒を用いた場合に比べ、気泡の発生量が急激に増えることが抑えられる。

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲はそれらに限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、適宜の組み合わせを行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。また、これらの実施形態は、産業用、家庭用などの冷却にも適用可能である。

１Ａ 気泡駆動冷却装置
１Ｂ 気泡駆動冷却装置
１Ｃ 気泡駆動冷却装置
１Ｄ 気泡駆動冷却装置
１Ｅ 気泡駆動冷却装置
１Ｆ 気泡駆動冷却装置
３ 熱交換器
４ 冷却器
４ｅ 冷媒流出口
４ｉ 冷媒流入口
６ 凝縮器
１０ 発熱体
１２ 仕切り板
１７ 冷却ファン
１６ 建物
２０ 補助ポンプ
ＪＫ 循環経路
Ｌ 冷媒

Claims (13)

1. 上部に冷媒流出口を有するとともに下部に冷媒流入口を有する複数の冷却器と、
   前記冷却器よりも上方に設けられた凝縮器と、
   前記冷媒流出口および前記冷媒流入口に接続するとともに前記凝縮器に接続する循環経路と、
   前記循環経路内に充填された冷媒と、
   を備えたことを特徴とする気泡駆動冷却装置。
2. 前記冷却器には、冷却器内部を仕切る１枚以上の仕切り板が冷却器厚み方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項１記載の気泡駆動冷却装置。
3. 前記凝縮器よりも下方で前記凝縮器に接続されて前記循環経路を形成し前記冷媒を冷却する熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の気泡駆動冷却装置。
4. 前記凝縮器が鉄道車両外部に設置され、前記凝縮器以外の構成要素が鉄道車両内部に搭載されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の気泡駆動冷却装置。
5. 前記凝縮器が建物外部に設置され、前記凝縮器以外の構成要素が建物内部に搭載されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の気泡駆動冷却装置。
6. 前記凝縮器を空冷する冷却ファンが、前記凝縮器の近傍に１個以上設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の気泡駆動冷却装置。
7. 前記凝縮器が複数設けられたことを特徴とする請求項６記載の気泡駆動冷却装置。
8. 前記凝縮器と接続する前記輸送管の位置が前記凝縮器内の冷媒面よりも上部に設けられたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の気泡駆動冷却装置。
9. 前記冷却器が前記循環経路によって並列で接続されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の気泡駆動冷却装置。
10. 前記冷却器の同一面側に複数の発熱体が設置されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の気泡駆動冷却装置。
11. 前記冷却器の両面側に複数の発熱体が設置されたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の気泡駆動冷却装置。
12. 前記循環経路の途中に、前記冷媒の循環を補助する補助ポンプを設けたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の気泡駆動冷却装置。
13. 前記冷媒として、沸点の異なる複数種の冷媒を前記循環経路内に充填したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の気泡駆動冷却装置。

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