JP3091017B2

JP3091017B2 - 沸騰冷却式凝縮器

Info

Publication number: JP3091017B2
Application number: JP04134259A
Authority: JP
Inventors: 孝川上; 克彦飯島; 強中山; 実鈴木; 啓竹村
Original assignee: 三菱重工業株式会社; エム・エイチ・アイさがみハイテック株式会社; 三菱アルミニウム株式会社
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 2000-09-25
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: JPH05302774A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、小型で且つ冷却性能
の優れた沸騰冷却式凝縮器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体電力変換装置に使用され
るサイリスター等は、高温に加熱されるため、これを冷
却する必要がある。このような、高温のサイリスター等
を冷却するために、フロン、パーフロロカーボン、水等
の冷却液を使用した沸騰冷却式凝縮器が使用されてい
る。

【０００３】図５は、従来の沸騰冷却式凝縮器の一例を
示す概略垂直断面図、図６は、図５のＡ−Ａ線断面図で
ある。図５および図６に示すように、凝縮器は、水平断
面が長方形状の上タンク15および下タンク16と、上タン
ク15と下タンク16とを連結する、両者間にその全面にわ
たって列状に設けられた、その外周に多数のフィン18を
有する複数個の垂直な冷却管17とからなっている。下タ
ンク16内には、フロン、パーフロロカーボン、水等の冷
却液２が収容されている。

【０００４】下タンク16内の冷却液２中に浸漬された高
温の被冷却体10は、冷却液２によって冷却され、そし
て、冷却液２は、高温の被冷却体10により気化して蒸気
になる。このようにして、下タンク16内において発生し
た冷却液の蒸気は、複数個の冷却管17を通って上タンク
15内に上昇し、その間に、冷却管17により冷却されて凝
縮し液状になる。このように凝縮されて生じた冷却液
は、再び冷却管17を通って下降し、下タンク16内に戻さ
れる。

【０００５】図７は、従来の沸騰冷却式凝縮器の他の例
を示す概略垂直断面図、図８は、図７のＡ−Ａ線断面図
である。図７および図８に示すように、凝縮器は、水平
断面が長方形状の上タンク15および下タンク16と、上タ
ンク15と下タンク16とを連結する、両者間にその全面に
わたって列状に設けられた、その外周に多数のフィン18
を有する複数個の冷却管17とからなっており、下タンク
16内に、冷却液２が収容されているていることは、上述
した凝縮器と同様である。

【０００６】この例の凝縮器においては、その前面側ま
たは後面側のほぼ中央部に、複数個の冷却管17の列から
突出させて、上タンク15と下タンク16とを連結する大径
の気相管19が設けられている。下タンク16内の冷却液２
中に浸漬された高温の被冷却体10によって気化した冷却
液の蒸気は、大径の気相管19を通って上タンク15内に上
昇し、冷却管17により冷却されて凝縮し、液状になる。
このように凝縮されて生じた冷却液は、冷却管17を通り
下タンク16内に戻される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図５および図６に示し
た従来の装置には、次のような問題がある。上タンク15と下タンク16とを連結する複数個の冷却
管17内には、気化した冷却液の蒸気が上昇し、且つ、前
記蒸気が凝縮されて生じた冷却液が下降する。従って、
冷却管17内を上昇する冷却液の蒸気によって、同じ冷却
管17内を下降する凝縮された冷却液の流れが阻害される
結果、凝縮器の冷却性能が低下する。

【０００８】上述した構造の凝縮器を、例えば、大
型トラック、トラクタ、鉄道等の車両に搭載した場合、
車両の振動等によって、凝縮器が傾くことがある。凝縮
器が傾くと、下タンク16内における冷却液２の液面が傾
斜して、冷却液２が凝縮器の両側部の冷却管17内に侵入
し、冷却管17内を通る冷却液の蒸気の流れを阻害する結
果、凝縮器の冷却性能が低下する。

【０００９】上述した、凝縮器の傾きにより、下タ
ンク16内の冷却液２の液面が傾斜しても、冷却液２が両
側部の冷却管17内に侵入しないようにするためには、下
タンク16内における、冷却液２の液面と冷却管17の下端
との間に十分な空間を設ければよい。しかしながら、こ
のように、冷却液２の液面と冷却管17の下端との間に十
分な空間を設けるためには、凝縮器全体を大型にしなけ
ればならず、その結果、凝縮器のコストが上昇し、且
つ、下タンク16内の空間が大きくなることにより、凝縮
器全体が不安定になる。

【００１０】上タンク15および下タンク16を必要と
するので、装置全体が更に大型になる。

【００１１】図７および図８に示した従来の装置には、
次のような問題がある。複数個の冷却管17とは別に、上タンク15と下タンク
16とを連結する大径の気相管19が設けられていることに
よって、下タンク16内において発生した蒸気の流れと、
凝縮された冷却液の流れとが分離されるので、凝縮器の
冷却性能は向上するが、一方、大径の気相管19が複数個
の冷却管17の列から突出して設けられているために、凝
縮器の形状が大きくなる結果、凝縮器のコストが上昇す
る。また、複数個の冷却管17とは別に、上タンク15と下
タンク16との間に気相管19を取り付ける作業が必要にな
るので、製造作業が煩雑になる。

【００１２】上述した構造の凝縮器を車両に搭載し
た場合、車両の振動等によって凝縮器が傾き、下タンク
16内における冷却液２の液面が、凝縮器の前後方向に傾
斜した際に、冷却液２が気相管19内に侵入して、気相管
19内を通る冷却液の蒸気の流れを阻害する結果、凝縮器
の冷却性能が低下する。上述した問題を防止するためには、下タンク16内に
おける、冷却液２の液面と気相管19の下端との間に十分
な空間を設ければよいが、そのためには、凝縮器全体を
大型にしなければならず、その結果、コストが一段と上
昇する。

【００１３】上タンク15および下タンク16を必要と
するので、装置全体が更に大型になる。

【００１４】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、小型でしかも冷却性能が優れ、車両に搭載し
た場合、車両の振動等によって傾斜しても、冷却液が冷
却管や気相管内に流れ込んで冷却性能が劣化することが
なく、しかも低コストで製造し得る沸騰冷却式凝縮器を
提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の沸騰冷却式凝
縮器は、その中に冷却液が収容されるタンクと、前記タ
ンクの頂壁の長さ方向中央部に、その幅方向に形成され
た開口と、前記開口の周囲にその下部が固定された、所
定高さの垂直な気相管と、前記タンクの幅方向の相対向
する側壁の各々に形成された、その下部に前記タンク内
に向けた排出口を有する、所定深さの垂直な溝と、前記
側壁の各々の上面の、前記溝の開口周囲にその下部が固
定された、前記気相管と同じ高さの垂直な戻り管と、前
記気相管の、前記戻り管の各々に向けた両面に、その高
さ方向に所定間隔をあけて形成された複数個の開口と、
前記戻り管の各々の前記気相管に向けた面に、その高さ
方向に所定間隔をあけて形成された複数個の開口と、前
記気相管と前記戻り管の各々との間に設けられた、その
一端が前記気相管の前記開口に接続され、その他端が前
記戻り管の各々の前記開口に接続された、その外周に多
数のフィンを有する、実質的に水平な複数段の冷却管と
からなることに特徴を有するものである。

【００１６】

【作用】この発明の凝縮器においては、タンク内の冷却
液中に浸漬された高温の被冷却体を冷却することによっ
て気化した冷却液の蒸気は、タンクの頂壁の長さ方向中
央部に形成された開口にその下端が固定された垂直な気
相管を通って上昇し、気相管にその一端が接続された、
実質的に水平な複数段の冷却管に導かれ、冷却管により
冷却されて凝縮し液状になる。そして、凝縮されて生じ
た冷却液は、冷却管の他端に接続された垂直な戻り管を
通り、タンク内の冷却液中に排出される。

【００１７】従って、冷却液の蒸気の上昇通路と、凝縮
されて生じた冷却液の下降通路とは完全に分離されるの
で、冷却性能が向上する。そして、このような凝縮器を
車両等に搭載した場合、車両の振動等によって凝縮器が
傾き、タンク内の冷却液の液面が傾斜しても冷却液が気
相管および冷却管内に侵入して、冷却性能を低下させる
ようなことはなく、且つ、凝縮器全体を小型化すること
ができる。

【００１８】

【実施例】次に、この発明を、図面を参照しながら説明
する。図１は、この発明の第１実施態様を示す概略垂直
断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図１お
よび図２に示すように、その中に、フロン、パーフロロ
カーボン、水等の冷却液２が収容される水平断面が長方
形状のタンク１の頂壁1aの長さ方向ほぼ中央部には、そ
の幅方向に開口３が形成されており、開口３の周囲に
は、所定高さの垂直な気相管４の下端が固定されてい
る。

【００１９】タンク１の幅方向の相対向する側壁1bおよ
び1cの各々には、その下部がタンク１内に収容された冷
却液２中に位置する深さの垂直な溝８、８’が形成され
ており、溝８、８’の各々の下部には、タンク１内の冷
却液２中に向けた排出口９、９' が設けられている。タ
ンク１の側壁1b、1cに形成された溝８、８’の開口周囲
には、気相管４と同じ高さの垂直な戻り管５、５’の下
端が固定されている。

【００２０】気相管４の、戻り管５、５’の各々に向け
た両面には、その高さ方向に所定間隔をあけて複数個の
開口4aが形成されている。戻り管５、５’の各々の、気
相管４に向けた面には、その高さ方向に所定間隔をあ
け、上述した気相管４の開口4aと対称の位置に、複数個
の開口5a、5a' が形成されている。

【００２１】気相管４と戻り管５、５’との間には、そ
の一端が気相管４の開口4aに接続され、その他端が戻り
管５、５’の各々開口5a、5a' に接続された、外周に多
数のフィン７を有する実質的に水平な冷却管６が、気相
管４および戻り管５、５’の高さ方向に複数段にわたっ
て設けられている。なお、冷却管６は、多少の傾斜を有
していてもよい。

【００２２】タンク１内の冷却液２中に浸漬された、高
温の被冷却体10は、冷却液２よって冷却され、そして、
冷却液２は、高温の被冷却体10により気化されて蒸気に
なる。生成した蒸気は、気相管４を通って上昇し、そし
て、気相管４の開口4aにその一端が接続された水平な冷
却管６内に導かれ、冷却管６により冷却されて凝縮し液
状になる。このように凝縮されて生じた冷却液は、冷却
管６の他端に接続された戻り管５、５’を通り、溝８、
８’および排出口９、９' を経て、タンク１内の冷却液
２中に排出される。

【００２３】図３は、この発明の第２実施態様を示す概
略垂直断面図、図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。
図３および図４に示すように、第２実施態様の凝縮器に
おいては、タンク１の幅方向の相対向する側壁1bおよび
1cの各々に、浅い垂直な溝11、11’が形成されており、
溝11、11’の、タンク１内に向けた排出口12、12' に
は、水平な連結管13の両端が接続され、連結管13の中央
部下面には、下端がタンク１内の冷却液２中に浸漬され
ている排出管14が設けられている点が、第１実施態様の
凝縮器と相違する。

【００２４】タンク１内の冷却液２中に浸漬された、高
温の被冷却体10を冷却することにより気化した冷却液２
の蒸気は、上述したように、気相管４を通って上昇し、
そして、気相管４の開口4aにその一端が接続された水平
な冷却管６内に導かれ、冷却管６により冷却されて凝縮
し液状になる。このように凝縮されて生じた冷却液は、
冷却管６の他端に接続された戻り管５、５’を通り、溝
11、11’、連結管13および排出管14を経て、タンク１内
の冷却液２中に戻される。

【００２５】この発明の凝縮器においては、上述したよ
うに、タンク１内の冷却液２中に浸漬された高温の被冷
却体10を冷却することによって気化した冷却液の蒸気
は、タンク１の頂壁1aの長さ方向中央部に形成された開
口３にその下端が固定された垂直な気相管４を通って上
昇し、気相管４にその一端が接続された、実質的に水平
な複数段の冷却管６に導かれ、冷却管６により冷却され
て凝縮し液状になる。そして、凝縮されて生じた冷却液
は、タンク１の幅方向の相対向する側壁1b、1cの各々に
形成された垂直な溝８、８’の開口周囲にその下部が固
定された、垂直な戻り管５、５’を通り、タンク１内の
冷却液中２に排出される。

【００２６】従って、冷却液の蒸気の上昇通路と、凝縮
されて生じた冷却液の下降通路とは完全に分離されるの
で、冷却性能が向上する。そして、このような凝縮器を
車両等に搭載した場合、車両の振動等によって凝縮器が
傾き、タンク１内における冷却液２の液面が傾斜して
も、冷却液２が、気相管４および冷却管６内に侵入する
ことがない。従って、タンク１内における、冷却液２の
液面とタンク１の頂壁1aとの間に余計な空間を設けなく
ても冷却性能が低下することはなく、しかも、図５およ
び図６に示した従来の装置のように上タンクを設ける必
要がないので、凝縮器全体を小型化することができる。
また、実質的に水平な冷却管６は、剛性の高い垂直な気
相管４と戻り管５、５’とによって支持されているの
で、耐振性に優れている。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の沸騰冷却
式凝縮器によれば、小型でしかも冷却性能が優れ、車両
に搭載した場合、車両の振動等によって傾斜しても、冷
却液が気相管内に流れ込んで冷却性能が劣化することが
なく、耐振性に優れ、且つ、低コストで製造し得る等、
多くの工業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施態様の凝縮器の概略垂直断
面図である。

【図２】図１の、Ａ−Ａ線断面図である。

【図３】この発明の第２実施態様の凝縮器の概略垂直断
面図である。

【図４】図３の、Ａ−Ａ線断面図である。

【図５】従来の凝縮器の一例を示す概略垂直断面図であ
る。

【図６】図５の、Ａ−Ａ線断面図である。

【図７】従来の凝縮器の他の例を示す概略垂直断面図で
ある。

【図８】図７の、Ａ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１タンク 1a 頂壁 1b 側壁 1c 側壁２冷却液３開口４気相管 4a 開口５，５’戻り管 5a,5a' 開口６冷却管７フィン８，８’溝９, ９’排出口 10 被冷却体 11,11' 溝 12,12' 排出口 13 連結管 14 排出管 15 上タンク 16 下タンク 17 冷却管 18 フイン 19 気相管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者飯島克彦神奈川県相模原市田名3000番地エム・エイチ・アイさがみハイテック株式会社内 (72)発明者中山強神奈川県鎌倉市岡本120−50 (72)発明者鈴木実静岡県田方郡修善寺町大平685−１ (72)発明者竹村啓東京都調布市緑ケ丘２−27−１ (56)参考文献特開昭61−177757（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−120434（ＪＰ，Ａ) 特開平３−113255（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25D 9/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】その中に冷却液が収容されるタンクと、
前記タンクの頂壁の長さ方向中央部に、その幅方向に形
成された開口と、前記開口の周囲にその下部が固定され
た、所定高さの垂直な気相管と、前記タンクの幅方向の
相対向する側壁の各々に形成された、その下部に前記タ
ンク内に向けた排出口を有する、所定深さの垂直な溝
と、前記側壁の各々の上面の、前記溝の開口周囲にその
下部が固定された、前記気相管と同じ高さの垂直な戻り
管と、前記気相管の前記戻り管の各々に向けた両面に、
その高さ方向に所定間隔をあけて形成された複数個の開
口と、前記戻り管の各々の前記気相管に向けた面に、そ
の高さ方向に所定間隔をあけて形成された複数個の開口
と、前記気相管と前記戻り管の各々との間に設けられ
た、その一端が前記気相管の前記開口に接続され、その
他端が前記戻り管の各々の前記開口に接続された、その
外周に多数のフィンを有する、実質的に水平な複数段の
冷却管とからなることを特徴とする沸騰冷却式凝縮器。