JP2619707B2

JP2619707B2 - 放熱装置

Info

Publication number: JP2619707B2
Application number: JP63298782A
Authority: JP
Inventors: 正市松本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-11-26
Filing date: 1988-11-26
Publication date: 1997-06-11
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JPH02144904A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は冷媒を介して発熱体を空冷する放熱装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

第４図ａ及びｂは従来の放熱装置としての，容器の上
部に放熱器を設けた変圧器の筺体の正面図および側面図
である。図において，（１）は容器，（２）は容器
（１）に収納され，コイルと鉄心からなり，通電されて
発熱する発熱体，（３）は容器（１）内に充満された絶
縁油等の冷媒，（４）は冷媒（３）を効率良く自然対流
により循環させるために容器（１）内に設けたバリア，
（５）は容器（１）のカバー（天板），（６），（７）
は容器カバー（５）の両端部に設けられたフランジであ
る，（10）は放熱器であり，その詳細を第５図a,bに示
す。放熱器（10）は複数枚の中空の放熱板（11）と，こ
の複数枚の放熱板（11）の両端部に接合された共通ヘッ
ダ（12），（13），および共通ヘッダ（12），（13）の
それぞれに設けられ，上記カバー（５）のフランジ
（６），（７）と接続されたフランジ（14），（15）か
ら構成されている。なお，複数枚の放熱板（11）とカバ
ー（５）の間には冷却用空気（16）が流入するための間
隙A₁が設けられている。

次に第４図により，動作について説明する。容器
（１）内に収納されている発熱体（２）が発熱するとそ
の周辺の冷媒（３）がその発熱を奪って発熱体（２）を
冷却すると共に，それ自身は昇温して密度が小さくな
る。バリア（４）を境にして容器（１）内の発熱体
（２）側とその反対側では冷媒に比較的大きな密度差を
生じるので，密度の小さな発熱体（２）側の冷媒（３）
は上昇し，共通ヘッダー（12）で複数枚の放熱板（11）
に分流され，この放熱板（11）にて空冷され共通ヘッダ
（13）を通って再び容器（１）内に戻る自然対流による
循環が生じる。上記放熱板（11）の外側の空気（16）は
放熱板（11）を介して冷媒（３）より熱を奪って軽くな
り上昇すると共に，新たな空気がカバー（５）と放熱板
（11）の間の間隙A₁部より流入する。上記間隙A₁は複数
枚の放熱板（11）を冷却するための空気供給口の役目を
有するので十分な寸法を必要とする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の放熱装置は以上のように構成されているので，
容器（１）に収納された発熱体（２）を冷却する冷媒
（３）を，上記容器（１）の上側に並設された複数枚の
放熱板（11）を介して空冷する冷却空気（16）の供給
は，上記放熱板（11）の両側端が共通ヘッダー（12），
（13）でふさがれるために，その下側端と上記容器
（１）のカバー（５）間からだけに限定されるためこの
間隙寸法A₁を比較的大きくすることが必要で，放熱装置
の高さ寸法が大きなものとなり，屋内設置の場合に支障
を生ずるという問題点があったこの発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので，放熱装置の高さ寸法が比較的小さく，か
つ，同一体積では比較的大きな放熱面積を確保できる放
熱装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る放熱装置は、内部に発熱体を収納しこ
の発熱体を直接冷却する第一の冷媒を充填するとともに
上面を形成する天板に開口部を有する容器と、中空部が
形成されている複数枚の平板状放熱部材とを具備し、こ
の平板状放熱部材は、上記中空部と上記容器内部とを循
環する上記第一の冷媒が通過する連通開口部を下縁両端
部に有し、両側端部側及び下縁部側より第二の冷媒が流
入し外面を冷却するように上記容器の天板上部に対して
間隙を設けて、複数枚が並設されるとともに、上記容器
の開口部と上記平板状放熱部材の連通開口部とが全て上
下方向で連通するようにしたものである。

また、発熱体を収納して第一の冷媒を充填した容器
と、金属板を屈曲成形して、中空部が形成された複数の
コルゲートフインの下縁両端部に上記容器の内部と連通
し、上記第一の冷媒が通過する開口部がそれぞれ形成さ
れ、上記コルゲートフインの両側端部側より第二の冷媒
が流入し外面を冷却するように、上記容器の天板上部に
設置したコルゲート状放熱部材を具備するものである。

〔作用〕

この発明における複数枚の平板状放熱部材は発熱体を
収納して冷媒を充填した容器の天板上部に間隙を設けて
並設されており、この間隙を通り平板状放熱部材の下縁
部側より流入する第二の冷媒と、その両側端部側より流
入する第二の冷媒とが平板状放熱部材の外面を介して第
一の冷媒を冷却する。

また、コルゲート状放熱部材を容器の天板上部に設置
されており、そのコルゲート状放熱部材の両側端部側か
ら流入する第二の冷媒がコルゲート状放熱部材の外面を
介して第一の冷媒を冷却する。

〔発明の実施例〕

第１図ａおよびｂはこの発明の一実施例を示す放熱装
置としての，容器の上部に放熱器を設けた変圧器筺体の
正面図および側面図である。なお，図中，従来例のもの
と同一符号で示したものは同一又は相当部分を示す。

第１図a,bにおいて，（20）は放熱器であり，その詳
細を第２図ａ〜ｃに示す。放熱器（20）は中空部が形成
された複数枚の放熱板（21），連通開口部としての機能
を有する共通ヘッダ（22），（23），および共通ヘッダ
にそれぞれ形成されたフランジ（24），（25），から構
成されており、第２図ｃに示すように，その中央部にお
いて複数の中空部に仕切られ，両端部において統合され
ておりかつ，下縁両端部において共通ヘッダ（22），
（23）とそれぞれ一体に結合されている。上記放熱板
（21）の下縁両端部における共通ヘッダ（22），（2
3），との結合部分は開口されて両者間は連通している
と共に，上記共通ヘッダ（22），（23）にはそれぞれフ
ランジ（24），（24）が設けられ，容器（１）のカバー
（５）のフランジ（６），（７），にそれぞれ取り付け
られることにより，上記放熱板（21）の中空部は容器
（１）の内部と連通される。そして，放熱板（21）の中
空部および共通ヘッダ（22），（23）には容器（１）内
と同様に冷媒（３）が充満されている。また，複数枚の
放熱板（21）の下端部と容器（１）のカバー（５）間に
は共通ヘッダ（22），（23）およびそのフランジ（2
4），（25），カバー（５）のフランジ（６），（７）
により間隙A2が形成されている。

次に動作について説明する。なお，この実施例と先に
説明した従来例とは放熱器（20）の構造が異なるもので
あり，従来例の場合と同様に，容器（１）内のバリア
（４）で仕切られた発熱体（２）側の冷媒（３）が発熱
体（２）の発熱した熱を奪って自からは昇温し，密度が
小さくなり軽くなって上昇し，共通ヘッダ（22）を通
り，複数枚の放熱板（21）に分流され，また，各放熱板
（21）において，第２図ｃに示すように分割された空隙
を流路として平行に分流する。上記発熱体（２）から熱
を奪って昇温した冷媒（３）は放熱板（21）を介してそ
の外周部の空気により冷却され，共通ヘッダ（23）を通
って容器（１）内のバリア（４）で仕切られた発熱体
（２）が存在しない側に下降し，バリア（４）の下部を
通って発熱体（２）を再び冷却する。

複数枚の放熱板（21）の外周の空気（16）は，放熱板
（21）を介して冷媒（３）より熱を奪ってこれを冷却す
ると共に，自からは昇温して密度が小さくなつて軽くな
り上昇する。そして上記上昇した空気を補うように，新
たな空気（16）が放熱板（21）の下縁部とカバー（５）
間の間隙A2および放熱板（21）の両側端部より流入す
る。

複数枚の放熱板（21）の下端部側からだけでなく両側
端部側からも冷却空気が流入し，放熱板（21）から熱を
奪って昇温し，上部へ流出する自然対流が生じる構造で
あるために，従来例の場合に比較して，放熱板（21）と
カバー（５）間の間隙A2の寸法がこの間隙A2を通過する
放熱板（21）の冷却用空気（16）が少なくて済む分小さ
くて良い。

第３図ａおよびｂはこの発明の別の実施例における放
熱器（30）および容器（１）のカバー（５）の平面図お
よび正面図である。発熱体（２）を収納した容器（１）
の内部構造は，第１図に示した実施例と同一であり，図
示することを省略している。図において，（31）は１枚
の板から製作された複数枚のコルゲートフィンであり，
容器（図示せず）のカバー（５）に配設されている。カ
バー（５）の所定の間隙で並設された各フィン（31）の
下縁両端部に対応する箇所において，コルゲートフィン
（31）の中空部と上記容器の内部のバリア（図示せず）
で仕切られた各室とが連通するように，上記カバー
（５）に一対の穴が形成されており，かつ各フィン（3
1）の両側端縁部およびカバー（５）との当接部は溶接
により接合され，密封されている。上記所定の間隙で並
設されたコルゲートフィン（31）が溶接されたカバー
（５）は上記容器に取り付けられ，各フィン（31）の中
空部には上記容器内に充填されたものと同じ冷媒（３）
が充満されている。

この実施例は第１図に示した実施例における共通ヘッ
ダ（22），（23），が省略されたものと等価であり，冷
媒（３）は容器（図示せず）とコルゲートフィン（31）
間で自然対流により循環し，発熱体（図示せず）より熱
を奪い，コルゲートフィン（31）からなる放熱器（30）
より放熱することにより，上記発熱体を冷却する。ただ
し複数枚のコルゲートフィン（31）を冷却する空気（1
6）は各フィン（31）の両側端部から流入し，各フィン
（31）から熱を奪って冷却して上側へ流出するような自
然対流を生じる。

この実施例は第１図に示した実施例と比較して放熱板
（21）の下端とカバー間の間隙A2に相当する冷却用流入
空気の供給口が存在しないので，その分，冷却効率が悪
くなるが，上記間隙A2が存在しないために，容器および
放熱器（30）を含めた全高さ寸法が比較的小さくなり，
屋内設置等の設置空間に制約が存在する場合に大きなメ
リットとなる〔発明の効果〕以上説明したように、この第１の発明による放熱装置
は、複数枚の平板状放熱部材を、発熱体を収納して第一
の冷媒を充填した容器の天板上部に間隙を設けて並設
し、平板状放熱部材の下縁部側のみでなく両側端部側か
らも第二の冷媒が平板状放熱部材の外面へ流入し冷却す
るようにしたので、冷却効率が良く、かつ平板状放熱部
材下縁部と容器天板との間隙を小さくすることができ、
小型の、特に高さ寸法の小さい放熱装置が得られる、と
いった効果を奏する。

また第２の発明による放熱装置は、コルゲート状放熱
部材を、発熱体を収納して冷媒を充填した容器の天板上
部に設置し、両側端部側より第二の冷媒が流入しコルゲ
ート状放熱部材の外面を冷却するようにしたので、冷却
効率が良く、かつ小型の、特に高さ寸法の小さい放熱装
置が得られる、といった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂはこの発明の一実施例による放熱装置
としての，放熱器を上部に取り付けた変圧器の正面図お
よび側面図，第２図a,b,cは第１図に示した放熱器の詳
細を示す，それぞれ平面図正面図および断面図，第３図
a,b,cはこの発明の別の実施例による放熱装置の放熱器
の平面図，正面図および側面図，第４図a,bは従来の放
熱器を設けた変圧器の正面図および側面図，第５図a,b
は第４図の放熱器の平面図および正面図である。図にお
いて，（１）は容器，（２）は発熱体，（３）は冷媒，
（４）はバリア，（５）はカバー，（16）は冷却用空
気，（20,（30）は放熱器，（21）は複数枚の放熱板，
（22），（23）は共通ヘッダー，（31）はコルゲートフ
ィンを示す。なお，図中，同一符号は同一，又は相当部分を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に発熱体を収納しこの発熱体を直接冷
却する第一の冷媒を充填するとともに上面を形成する天
板に開口部を有する容器と、中空部が形成されている複
数枚の平板状放熱部材とを具備し、この平板状放熱部材
は、上記中空部と上記容器内部とを循環する上記第一の
冷媒が通過する連通開口部を下縁両端部に有し、両側端
部側及び下縁部側より第二の冷媒が流入し外面を冷却す
るように上記容器の天板上部に対して間隙を設けて、複
数枚が並設されるとともに、上記容器の開口部と上記平
板状放熱部材の連通開口部とが全て上下方向で連通する
ようにしたことを特徴とする放熱装置。
【請求項２】発熱体を収納して第一の冷媒を充填した容
器と、金属板を屈曲成形して、中空部が形成された複数
のコルゲートフインの下縁両端部に上記容器の内部と連
通し、上記第一の冷媒が通過する開口部がそれぞれ形成
され、上記コルゲートフインの両側端部側より第二の冷
媒が流入し外面を冷却するように、上記容器の天板上部
に設置したコルゲート状放熱部材を具備することを特徴
とする放熱装置。