JP2015129594A - Airlift pump cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自然循環液冷方式を適用した気泡ポンプ型冷却装置に関する。 The present invention relates to a bubble pump type cooling device to which a natural circulation liquid cooling system is applied.
発電機や電気自動車等に用いられる電力変換装置に適用される冷却装置は、近年の低環境負荷の要請に応えるため、自然循環液冷方式を適用した気泡ポンプ型冷却装置に代表される沸騰の潜熱を利用した熱輸送形態をもつ冷却技術が適用されている。 Cooling devices applied to power converters used in generators, electric vehicles, etc., meet the recent demands for low environmental impacts, and the boiling devices typified by bubble pump type cooling devices using a natural circulation liquid cooling system Cooling technology with a heat transport form using latent heat is applied.
しかし、現行の沸騰の潜熱を利用した熱輸送形態を持つ冷却装置では、伝熱面積の大きな装置に適用しようとした場合、受熱面の冷媒の絶対容積が増大するため、沸騰が開始されるまでに時間を要していた。 However, in a cooling device having a heat transport mode that uses the latent heat of boiling, when it is applied to a device with a large heat transfer area, the absolute volume of the refrigerant on the heat receiving surface increases. It took time to.
実施形態に係る気泡ポンプ型冷却装置は、発熱体に接触した受熱面を有する受熱器を備えている。受熱器の内部には、冷媒が満たされた状態で封入されている。そして、発熱体によって受熱器内の冷媒が沸騰させられることにより気泡が発生し、第1流路を介して、この気泡とともに受熱器内の冷媒が重力方向上方に搬送される。第1流路を介して搬送された冷媒は、放熱器で熱を奪われる。放熱器で冷やされた冷媒は、第2流路を搬送されて受熱器へと還流する。第1流路および第2流路の途中には、第1流路内の冷媒の熱を第2流路内の冷媒へ伝えることにより、受熱器で発生した気泡を凝縮させる気液分離器が設けられている。この気液分離器は、放熱器で冷却された冷媒を予熱する第1予熱部としても機能する。さらに、前記受熱器に熱的に接触し第1予熱部で予熱された冷媒をさらに予熱する第2予熱部が設けられている。 The bubble pump type cooling device according to the embodiment includes a heat receiver having a heat receiving surface in contact with the heating element. The heat receiver is sealed in a state filled with refrigerant. Then, the refrigerant in the heat receiver is boiled by the heating element to generate bubbles, and the refrigerant in the heat receiver is conveyed upward along with the bubbles through the first flow path in the gravity direction. The refrigerant conveyed through the first flow path is deprived of heat by the radiator. The refrigerant cooled by the radiator is conveyed through the second flow path and refluxed to the heat receiver. In the middle of the first flow path and the second flow path, there is a gas-liquid separator that condenses the bubbles generated in the heat receiver by transferring the heat of the refrigerant in the first flow path to the refrigerant in the second flow path. Is provided. This gas-liquid separator also functions as a first preheating unit that preheats the refrigerant cooled by the radiator. Furthermore, a second preheating unit is provided that further preheats the refrigerant that is in thermal contact with the heat receiver and preheated in the first preheating unit.
以下、本発明の実施形態1について図面を用いて説明する。
実施形態1に係る気泡ポンプ型冷却装置1(以下、単に冷却装置1と称する。)は、例えば、電力変換装置を構成するシステムに適用される半導体素子のような発熱体を冷却する冷却装置に適用される。たとえばこの冷却装置1は、筐体内にほぼ鉛直な平面に設置される(図示せず)。冷却装置1のサイズは、電力変換装置の出力容量に対する変換損失量に応じて適宜調整され、冷却装置1の内部に封入される冷媒11の量もそのサイズに応じて適宜調節される。
The bubble pump type cooling device 1 (hereinafter simply referred to as the cooling device 1) according to the first embodiment is, for example, a cooling device that cools a heating element such as a semiconductor element applied to a system that constitutes a power conversion device. Applied. For example, the
図1は、実施形態1の冷却装置1の全体の構成を概略的に図示した図である。図1では、気液分離器4は、二重管構造を説明するため断面図とした。冷却装置1は、発熱体7に接触した受熱面12を有するとともに内部に冷媒11が封入された受熱器2と、第1流路5を介して受熱器2から搬送された冷媒11の熱を奪う放熱器3とを有している。また、受熱器2と放熱器3の間には、冷媒11の沸騰により発生した気泡13とともに受熱器2内の冷媒11を放熱器3に向かって重力方向上方に搬送する第1流路5が設けられている。放熱器3で冷やされた冷媒11は、第2流路6を通って受熱器2へ戻される。第1流路5及び第2流路6の途中には、二重管構造を有する気液分離器4が設けられている。二重管構造とは、内側の管を第1流路5、外側の管を第2流路6として熱伝導が可能に二重に配置された管構造をいう。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the overall configuration of the
次に、実施形態1に係る気泡ポンプ型冷却装置1の各部について、さらに詳細に説明する。
Next, each part of bubble pump
図4及び図5に示すように、受熱器2は、有底の縦長で扁平な容器であり、その上部に第1流路5及び第2流路6へ向かって狭くなる屋根型カバー29(上壁)を有している。屋根型カバー29の上部に第1流路5と接続する流出口27及び第2流路6と接続する流入口28(図3)を有している。受熱器2の第1側壁20aの外側に受熱面12が設けられる。受熱面12には、熱源である発熱体7が受熱面12に熱伝導可能に面で接触して配置される。受熱面12は、発熱体7から受け取った熱を受熱器2の内部へ伝導し、発熱体7を冷却する。このとき、冷媒11は昇温する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
受熱器2の受熱面12と接触する発熱体7としては、半導体素子が挙げられるがこれに限られるものではない。図4に示すように受熱面12には、発熱体7を、2列で一定の間隔を空けて重力方向に並べて配置した。発熱体7の配置については、実装される発熱体7の発熱量及び発熱体7の大きさに応じて、受熱面12への配置を決定すればよい。また、受熱面12を有する受熱器2に用いられる材料としては、用いられる冷媒11の種類に応じて、例えばアルミニウム、銅などが使用される。さらに、受熱面12は、照射ビーム、サンドブラストおよび溶射皮膜等の外的処理を加えて、表面性状の改質を図ってもよい。
Although the semiconductor element is mentioned as the
図3は、図4の受熱器2をF3―F3に沿って切断した断面拡大図である。
受熱器2は、第1流路5および第2流路6を接続した屋根型カバー29と、底壁26と、屋根型カバー29および底壁26をつないだ受熱面12を有する側壁20a,20b,20c,20dとを含む。さらに、受熱器2の内部空間は、第1流路5が連通した受熱空間24と第2流路6が連通した予熱空間25に分けられるとともに、これらの空間を分ける重力方向に延びた隔壁22を有している。隔壁22の重力方向下端と底壁26との間に予熱空間25と受熱空間24を連通する隙間23が設けられている。なお、受熱器2内部に設けられる第2予熱部は予熱空間25と称する。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the
The
冷媒11は、予熱空間25の内部を隔壁22に沿って、受熱器2の下方へ搬送される。第1予熱部4において予め加熱されて受熱器2へ還流された冷媒11は、この搬送過程において隔壁22、屋根型カバー29および側壁20b,20c,20dから熱を受け取り沸点近くまで加熱される。つまり、これら予熱空間25を囲む部材である隔壁22、屋根型カバー29、側壁20b,20c,20dが第2予熱部として機能する。沸点近くまで加熱された冷媒11は、隔壁22の下方に設けられた隙間23を通過して、受熱空間24へ搬送される。
The
受熱空間24において、冷媒11は、発熱体7からの熱によりさらに加熱され沸点に達すると沸騰が開始され、気泡13が発生する。気泡13と周囲の冷媒11との密度差により浮力が作用し、上昇流が誘起される。この上昇流によって周囲の冷媒11も気泡13に追従して受熱空間24内を上昇し、第1流路5へと搬送される。なお、この時の冷媒11の流れは、気相と液相の混合状態、すなわち気液二相流の状態となる。
In the
隔壁22に使用される材料については、特に限定されていないが、使用される冷媒の種類や受熱空間24から予熱空間25への熱伝導性能等を考慮して適宜決定される。例えば、受熱器2と同様にアルミニウムや銅等が使用される。ここで、隔壁22と隙間23との関係については、予熱空間25から受熱空間24へ搬送された冷媒11が沸騰手前の状態まで十分に加熱され沸騰の遅延が起きないようにすれば、隙間23の先端形状や大きさは問われない。
The material used for the
具体的には、実施形態1においては、隔壁22には、受熱空間24内の冷媒11を介して熱が伝えられる。予熱空間25内の冷媒11は、隔壁22の下端方向へ向かうにしたがい、温度が上昇する。冷媒11は、沸騰する手前において隙間23を越えて受熱空間24へ搬送されるように温度が調整される。よって、隔壁22の下端から底壁26までの隙間23の高さは、受熱面12の最も下方に配置された発熱体7の下端から底壁26までの間の距離の範囲で調整される。この時、受熱器2の材質や大きさ、隔壁22の材質や厚み、冷媒11の種類や還流される冷媒11の温度なども考慮される。
Specifically, in the first embodiment, heat is transmitted to the
図5は、図1の受熱器をF5−F5に沿って切断した断面拡大図である。図5に示すように、隔壁22の受熱空間24側には、重力方向に等間隔に並んだ複数枚の整流板21が設けられている。整流板21を配置することにより、沸騰により発生した気泡13は、整流板21に沿って重力方向上方に向かって搬送されていく。冷媒11の流速を高めるため、第1流路5へ向かうに従い流路が狭まる屋根型カバー29を設けた。整流板21の間隔は、受熱面12に接触される発熱体7の発熱量もしくは、受熱器2の大きさにより起因する熱流束に応じて調節可能であり、図5に示した間隔及び整流板21の数に限定されない。また、図5においては、鉛直方向に伸びる整流板21を複数枚配置したが、整流板21を第1流路5aに向かって収束するように斜めに配置してもよい。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the heat receiver of FIG. 1 cut along F5-F5. As shown in FIG. 5, on the
図1に示すように、第1流路5は、受熱器2の上方に延び放熱器3へ接続する流路である。第1流路5は、受熱空間24において発生した気泡13と冷媒11の気液二相流を放熱器3へと搬送する。第1流路5の途中には、気液分離器4が設けられている。第1流路5内部の気液二相流状態の冷媒11は、気液分離器4において、冷媒中の気泡13が凝縮され気液二相流状態から単相流状態へと流動様相が変化する。単相流状態(すなわち液相)へと変化した冷媒11は、第1流路5から放熱器3へ搬送され、第2流路6を介して、受熱器2へと還流される。なお、第2流路6は、放熱器3の出口から気液分離器4を通過して、予熱空間25の流入口28まで伸びる流路である。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、気液分離器4は、二重管構造を有し、第1流路5の壁を介して熱交換が行われる。気液分離器4は、受熱器2と放熱器3の間に設けられる第1流路5を二重管構造の内側の流路として設ける。一方、二重管構造の外側の流路として、放熱器3を経由した後の第2流路6を設けた。本実施形態1に示す気液分離器4の外側の第2流路6は、断面直径が第1流路5の約2倍の円筒形状を有する。第2流路6の内部を搬送される冷媒11は、放熱器3を経由後、気液分離器4の外側の流路の上部の流入口41から流入され、下部に設けられた流出口42から流出される。内側の第1流路を流れる冷媒11と外側を流れる冷媒11の流れる方向は逆方向である。なお、第1流路5と第2流路6の内部を搬送される冷媒11は混合されることはない。
As shown in FIG. 1, the gas-
実施形態1の気液分離器4は、2重管構造で表しているが、この構造に限られることはなく、内側の第1流路の冷媒11の気泡13が凝縮され、かつ外側の第2流路6を流れる冷媒11が加熱されればよい。例えば、内側の第1流路の周囲に第2流路を軸方向にコイル状に巻きつけて配置する構造(図示せず)等であってもよい。
Although the gas-
上記のように、第1流路5内を搬送される冷媒11は、気液分離器4の手前においては、気泡13を含む気液二相流である。これに対して、放熱器3を通過後の第2流路6を搬送される冷媒11は、第1流路5内の冷媒11と異なり、第1流路5内の冷媒11と比較して低温の単相流である。そして、受熱器2へ送り込まれる冷媒11は、放熱器3から出た直後の冷媒11よりわずかに昇温されている。つまり第1予熱部として機能する気液分離装置4が冷媒11を予熱する。
As described above, the refrigerant 11 conveyed through the
第1流路5の内部を流れる冷媒11は、気液分離器4において外側に位置する第2流路6の内部を流れる冷媒11に熱が移動することにより冷却される。これにより、第1流路5の内部を流れる冷媒11中の気泡13が凝縮して単相流へ変化する。一方、外側に位置する第2流路6の内部を搬送される冷媒11は、第1流路5を流れる冷媒11から熱を受け取ることで加熱される。言い換えれば、第1流路5と第2流路6とを流れる冷媒11の温度差を利用した顕熱輸送により、気液分離器4は第1予熱部として機能する。
The refrigerant 11 flowing inside the
図1に示すように、放熱器3は、第1流路5と第2流路6との間に位置する第3流路32に沿って設けられる。第3流路32は、図1に示すように、U字状に折り返えされている。放熱器3の放熱板31には、第3流路32を通すための穴が設けられ、一定の間隔で複数枚並べられている。第3流路32は、放熱板31を2回通過するように配置される。複数の放熱板31は、互いに略平行に配置され、それぞれ、第3流路32に溶接等により固定される。これにより、第3流路32を流れる冷媒11の熱は、放熱器31から外気へ放出されて冷媒11を冷却する。冷却効率を上げるため、放熱器3に対向する位置にファン8を設けている。放熱器3の内部の配管数および放熱板の数、ファンの大きさ等は必要な冷却性能に合わせて調整される。
As shown in FIG. 1, the radiator 3 is provided along a
すなわち、放熱器3で冷却された冷媒11は、その後第1予熱部4及び予熱空間25において予熱されて沸騰手前まで加熱される必要がある。したがって、放熱器3における冷媒11の冷却量は、第1予熱部4及び予熱空間25における予熱性能とのバランスも考慮して最大限の効果を発揮できる状態を決定する。ここで言う最大限の効果とは、受熱器2へ還流された冷媒11が隙間23を通った直後に沸騰し、潜熱輸送を開始できることを意味し、受熱空間24内で最も多くの気泡を発生できる状態を指す。なお、実施形態1においては、放熱器3として空冷式の場合を示しているが、放熱器3の位置にウォータージャケットを設置して水冷式としてもよい。
That is, the refrigerant 11 cooled by the radiator 3 needs to be preheated in the
上記のように、実施形態1においては、還流する冷媒11に対し、気液分離器4(第1予熱部)において第1の予熱をし、受熱器2の内部に設けた予熱空間25(第2予熱部)においてさらに第2の予熱を与えている。この2段階の予熱システムを用いることにより、冷媒11がより沸騰しやすい(サブクール度が低い)状態で、受熱空間24へ冷媒11を搬送することができる。
As described above, in the first embodiment, the recirculating
このため、実施形態1の冷却装置1を大伝熱面積に適用する場合においても、受熱器2内部の冷媒11は、第1予熱部4及び予熱空間25で十分に加熱されてから、サブクール度が低い状態で受熱空間24へ搬送される。これにより、隙間23を越えた直後から沸騰が開始されるため、受熱空間24内において沸騰が遅延することがない。さらに、冷媒11はサブクール度が低い状態で受熱空間24へ流入するため、発生する気泡13の量が増加して沸騰を促進させ、気泡13の上昇力を増加させることができる。
For this reason, even when the
実施形態1に用いられる冷媒11としては、純水、炭化水素系、アンモニア水溶液、不凍液、蓄熱マイクロカプセル、ナノフルイド等、一般的に化学的に安定したものを使用し、その熱物性として、特に、蒸発潜熱、熱伝導率、粘性係数が小さいもの、また漏えいしても毒性が少なく、不燃性を有したものが望ましい。さらに、昨今の環境性能への配慮を鑑みた場合、オゾン破壊係数(ODP)や地球温暖化係数(GWP)が低いものも望ましい。 As the refrigerant 11 used in the first embodiment, a generally chemically stable material such as pure water, hydrocarbon-based, aqueous ammonia solution, antifreeze liquid, heat storage microcapsule, nanofluid, etc. is used. Those having low latent heat of vaporization, thermal conductivity and viscosity coefficient, and those having little toxicity even if leaked and having nonflammability are desirable. Furthermore, in view of recent considerations for environmental performance, those having a low ozone depletion potential (ODP) and global warming potential (GWP) are also desirable.
続いて、実施形態2に係る気泡ポンプ型冷却装置10(以下、冷却装置10と称する。)を説明する。
Next, the bubble pump type cooling device 10 (hereinafter referred to as the cooling device 10) according to
図2は、実施形態2の冷却装置10の全体の構成の概略図である。図2においては、気液分離器4の部分については二重管構造をわかりやすく説明するため断面図としている。なお、実施形態1と同様の構成要素については、同じ符号を付している。また、冷媒11の冷却装置10内の移動経路は実施形態1と同様であるため、この説明については省略する。
FIG. 2 is a schematic diagram of the overall configuration of the cooling device 10 according to the second embodiment. In FIG. 2, the gas-
図2に示すように、実施形態2の冷却装置10は、実施形態1との構成上の相違点として、第1流路5の終端部である放熱器3の手前に逆止弁9aが設けられている。逆止弁9aは、気液分離器4から放熱器3への送出方向へ開弁する向きで設けられている。また、第2流路6の流入口28の手前に逆止弁9bが設けられている。逆止弁9bは、気液分離器4の流出口42から第2予熱部25の流入口28への送出方向へ開弁する向きに設けられている。この部分以外の構成については、上記の実施形態1の冷却装置1と同一であるため、ここでは同様に機能する構成についての説明は省略する。
As shown in FIG. 2, the cooling device 10 according to the second embodiment is different from the first embodiment in that the check valve 9 a is provided in front of the radiator 3 that is the terminal portion of the
逆止弁9a及び9bは、定常的な冷媒11の循環が困難な場合に効果的に作用する。定常的な冷媒11の循環が困難な場合とは、出力変動が大きく、熱負荷の偏りが発生するような装置の冷却を行う場合等、受熱器2の内部の冷媒11の沸騰様相が間欠的になりやすい場合をいう。
The
例えば、太陽光発電や風力用発電における電力変換装置等においては、日照時間の変動や風向きの変化等により、使用される半導体素子の熱負荷変動が比較的大きく、熱負荷に偏りが発生しやすい。このため、受熱器2内部の沸騰様相が間欠的になり、定常的な冷媒11の循環流動が困難になる場合が想定される。
For example, in a power conversion device for solar power generation or wind power generation, due to fluctuations in sunshine hours or changes in wind direction, the thermal load fluctuations of the semiconductor elements used are relatively large, and the thermal load tends to be biased. . For this reason, it is assumed that the boiling state inside the
上記のような場合であっても、冷却装置10には逆止弁9a,9b設けられているため、第1流路5及び第2流路6内の冷媒11が、受熱器2へ戻ることを防ぐとともに、冷媒11の逆流を防止する。
Even in the above case, since the cooling device 10 is provided with the
一方、発熱体7が再度発熱を開始し受熱面12を介して受熱空間24へ熱が伝達され、冷媒11から気泡13の発生が始まると、気泡13の上昇力により冷媒11が、第1流路5を介して気液分離器4へと流入する。気液分離器4において気泡13が凝縮され熱交換が開始されると、冷媒11は逆止弁9aを通過して、放熱器3へ搬送される。逆止弁9aが開弁したと同時に、第2流路6内の運動量保存の観点から、逆止弁9bも開弁され、冷媒11の循環流が開始される。
On the other hand, when the
逆止弁9a,9bを配置しておくことにより、冷媒11の流動が一方向に規制されることから冷媒11の流路内における温度差を小さく抑えることができるため、間欠的な沸騰を抑制し、冷却装置1内の冷媒11の循環を安定化することができる。
By arranging the
逆止弁9a及び9bの冷却装置内における位置については、自然循環駆動水頭に対して、システム全体の圧力損失水頭が下回るように、作動差圧を考慮して設けられる。
The positions of the
以上のように、第1予熱部4と第2予熱部25が設けられた冷却装置1,10は、受熱器2の内部における潜熱輸送において、サブクール度が低い状態を維持することが可能であるため、沸騰の遅延が発生しないばかりか、受熱空間24において発生する気泡量が増加するため、冷媒11の上昇力が高まり、循環流路内の冷媒11の循環流量が向上する。この結果、同一熱流束下で放熱することを検討した場合に、受熱面12の伝熱面積を小さくすることができ、最終的に冷却装置1,10のサイズおよび製造コストを低減することを可能とするものである。
As described above, the
次に、第2流路6と受熱器2の変形例について図6〜図8を用いて説明する。
Next, modified examples of the
図6は、受熱器2と受熱器2へ還流する第2流路6の変形例の断面図である。
図6に示した受熱器は、第1流路5を接続した上壁29(図4)と、底壁26と、上壁29および底壁26をつないだ受熱面12を有する第1側壁20aと、受熱器2の内部空間を第1流路5が連通した受熱空間24とを有している。第2流路6は、受熱器2の長手方向に沿って配置される。受熱面12と対向する第2側壁20bに、第2流路6の排出口を含む複数の分岐した分岐第2流路6a,6b・・・6nが設けられる。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a modification of the
The heat receiver shown in FIG. 6 includes a
第2流路6と受熱器2は分岐第2流路6a,6b・・・6nを介して熱伝導可能に連結されている。すなわち、第2流路6の一部が第2予熱部25として機能する。なお、図8に示すように、第2流路6と受熱器2を直接的に接触させてもよい。第2流路6と受熱器2との接触面積については、第2流路6の内部を還流する冷媒11に必要な予熱量により適宜調整可能である。
The
受熱器2へ接続される分岐第2流路6a,6b・・・6nは、受熱器2の受熱面12に配列される発熱体7と対向する位置に合わせて、複数の管に分岐されて第2側壁20bに設置される。したがって、各分岐第2流路6a,6b・・・6nは、放出口から放出された冷媒11が第1側壁20aの受熱面12に配置された各発熱体7の接触面に吹き付けられる位置に固定される。
The branched
さらに別の変形例として、図7に示すように、分岐第2流路6a,6b・・・6nは、その先端部を受熱器2の内部に貫入させた略円錐形のノズル状の噴射端61を有する。これにより、冷媒11の局所流速を上げて発熱体7の接触面へ吹き付けるようにしている。このため、受熱面12における噴流の効果から、沸騰における過熱による温度境界層の厚さを薄くすることで大幅な熱伝達率向上につながる。なお、並列配置された分岐第2流路6a,6b・・・6nの本数は、受熱面12に取り付けられる発熱体7のサイズ、配列パターン、個数及び発熱量によって適宜調整される。
As another modification, as shown in FIG. 7, the branched
分岐第2流路6a,6b・・・6nから送出される冷媒11の流量は、受熱器2の底壁26に近づくにつれて増加する。このため、例えば、重力方向下方に位置する分岐第2流路6nから排出される冷媒11の流量は、分岐第2流路6aから排出される冷媒11の流量よりも多くなる。しかしながら、流量が多くなる下方の分岐第2流路6cから排出される冷媒11は、受熱器2に沿って配置される第2流路6内を搬送される過程で十分な予熱がされているため、分岐第2流路6cから排出後にすぐに沸騰可能な状態となっている。一方、第2流路6の上流部の分岐第2流路6aから排出される冷媒11は、予熱距離は短くなるが、排出量が少ないことに加えて発熱体7に向かって直接に冷媒11を吹き付けることにより、沸騰までの時間がかからないように調節されている。なお、上部の局所流速が上がらない場合には、分岐第2流路6aにのみノズル61を取り付けてもよい。
The flow rate of the refrigerant 11 sent out from the branched
図6、図7および図8に示したような、第2流路6を分岐して冷媒11を受熱空間24へ噴射する方式にすることにより、第2予熱部25のための予熱空間を受熱器の内部に設ける必要がないため、受熱器2を薄く設計することが可能となる。さらに、受熱器2を薄くすることにより、使用する冷媒11の絶対容積が減少することができる。そして、受熱器2を薄くし、使用される冷媒11を減らすことにより、装置全体の小型化も可能となる。
As shown in FIGS. 6, 7 and 8, the preheating space for the
本発明の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、発明の範囲を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、種々の変更、置き換え、変更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、特許請求の範囲に含まれるものである。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various changes, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention.
These embodiments and modifications thereof are included in the scope of the invention as well as included in the scope and spirit of the invention.
1…気泡ポンプ型冷却装置、10…気泡ポンプ型冷却装置、11…冷媒、12 …受熱面、2…受熱器、20a,20b,20c,20d…側壁、21…整流板、22…隔壁、23…隙間、24…受熱空間、25…第2予熱部、26…底壁、27…流出口、28…流入口、29…屋根型カバー、3…放熱器、31…放熱板、32…第3流路、4… 気液分離器(第1予熱部)、41…流入口、42…流出口、5…第1流路、6 …第2流路、6a…分岐第2流路、6b…分岐第2流路、6n…分岐第2流路、61…噴射端、7…発熱体、8…ファン、9a…逆止弁、9b…逆止弁、13 …気泡。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記受熱器内の冷媒の沸騰により発生した気泡とともに前記受熱器内の冷媒を重力方向上方に搬送する第1流路と、
前記第1流路を介して搬送された冷媒から熱を奪う放熱器と、
前記放熱器で冷やされた冷媒を前記受熱器へ戻す第2流路と、
前記第1および第2流路の途中に設けられ、前記第1流路を通る冷媒の熱を前記第2流路を通る冷媒へ伝えることで、前記受熱器で発生した気泡を凝縮させるとともに、前記放熱器で冷却された冷媒を予熱する第1予熱部を備えた気液分離器と、
前記受熱器に熱的に接触し前記第1予熱部で予熱された冷媒をさらに予熱する第2予熱部と、
を有する気泡ポンプ型冷却装置。 A heat receiver having a heat receiving surface in contact with the heating element and having a refrigerant sealed therein;
A first flow path that conveys the refrigerant in the heat receiver together with bubbles generated by the boiling of the refrigerant in the heat receiver in the direction of gravity;
A radiator that takes heat away from the refrigerant conveyed through the first flow path;
A second flow path for returning the refrigerant cooled by the radiator to the heat receiver;
In the middle of the first and second flow paths, by transferring the heat of the refrigerant passing through the first flow path to the refrigerant passing through the second flow path, the bubbles generated in the heat receiver are condensed, A gas-liquid separator comprising a first preheating unit for preheating the refrigerant cooled by the radiator;
A second preheating unit that is in thermal contact with the heat receiver and further preheats the refrigerant preheated in the first preheating unit;
A bubble pump type cooling device.
前記隔壁の重力方向下端と前記底壁との間に前記予熱空間と前記受熱空間を連通する隙間を設け、前記予熱空間が前記第2予熱部として機能する請求項2に記載の気泡ポンプ型冷却装置。 The heat receiver includes an upper wall connecting the first flow path and the second flow path, a bottom wall, a side wall having the heat receiving surface connecting the upper wall and the bottom wall, and an internal space of the heat receiver. A partition wall extending in the direction of gravity that divides the heat receiving space communicated with the first flow path and the preheating space communicated with the second flow path;
The bubble pump type cooling according to claim 2, wherein a gap is provided between the lower end in the gravitational direction of the partition wall and the bottom wall to communicate the preheating space and the heat receiving space, and the preheating space functions as the second preheating portion. apparatus.
前記第2流路が前記受熱器に沿って延びるとともに、前記第1側壁と対向する第2側壁に少なくとも一つの前記第2流路の排出口を設け、前記第2流路の一部が前記第2予熱部として機能する請求項1に記載の気泡ポンプ型冷却装置。 The heat receiver includes an upper wall connected to the first flow path, a bottom wall, a first side wall having the heat receiving surface connecting the upper wall and the bottom wall, and an internal space of the heat receiver as the first wall. A heat receiving space in which the flow path communicates,
The second flow path extends along the heat receiver, and at least one second flow path outlet is provided on the second side wall facing the first side wall, and a part of the second flow path is The bubble pump type cooling device according to claim 1, which functions as a second preheating unit.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2014000594A JP2015129594A (en) | 2014-01-06 | 2014-01-06 | Airlift pump cooling device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019082273A (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-30 | 下田 一喜 | Cooling system |
JP2020161655A (en) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 株式会社ケーヒン | Cooling system |
-
2014
- 2014-01-06 JP JP2014000594A patent/JP2015129594A/en active Pending
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