JP3750209B2 - Boiling cooler - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部が外部から密閉化されたハウジング内を強制循環する高温流体の熱をハウジング外を強制循環する低温流体へ移動させることにより高温流体を冷却する熱サイフォン式の熱交換装置を組み込んだ沸騰冷却装置に関するものである。
【0002】
【先行の技術】
従来より、埃、塵や水分等の異物の付着による作動不良を防止するために、半導体を用いた電子部品等の発熱体を密閉化されたハウジング内に収容して使用する場合がある。この場合、発熱体を冷却する方法として、ハウジング内部に直接外気を取り入れて換気することができないため、高温側送風機によってハウジング内を強制循環する高温空気と低温側送風機によってハウジング外を強制循環する空気との間で熱交換を行う方法が一般に行われている。
【0003】
本願発明者等は、この方式で小型化が可能な熱サイフォン式の熱交換装置を備えた沸騰冷却装置を特願平7−88988号(平成7年4月14日出願)として出願している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の沸騰冷却装置において、熱交換を促進するために設けた強制循環手段である高温側、低温側送風機の駆動モータは、メンテナンスのため熱交換装置から容易に取り外しできることが望ましいが、駆動モータを取り外す場合、高温側、低温側送風機のファンがファンケースと干渉するため、先にファンを駆動モータの出力軸から取り外す等の複雑な作業が必要であり、メンテナンス性の向上が望まれている。
【0005】
また、上記の沸騰冷却装置において、低温側送風機のファンは、高温流体側と低温流体側とを隔離するファンケース内に回転自在に収容されている。そのファンを回転駆動する駆動モータは、ファンケースに形成されたファン取付用開口孔を貫通した状態でファンケースに取り付けられている。このため、駆動モータとファンケースとの隙間から埃、塵や水分等の異物が高温流体側に侵入する可能性があった。なお、駆動モータ全体をファンケース内に収容することも考えられるが、そのようにすると駆動モータの交換作業がし難くなりメンテナンス性が悪化するという問題が生じる。
【0006】
【発明の目的】
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、第1の強制循環手段の第1のアクチュエータ、および第2の強制循環手段の第2のアクチュエータのメンテナンス性を向上することのできる沸騰冷却装置を提供することを目的とする。また、ファンを回転駆動する駆動モータのメンテナンス性を向上することのできる沸騰冷却装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明によれば、第1の強制循環手段一式が熱サイフォン式の熱交換装置よりも下部に配され、且つ第1のアクチュエータが熱交換装置の下方に着脱可能に固定されているので、熱交換装置と干渉することなく、第1のアクチュエータの沸騰冷却装置への取り付けや、沸騰冷却装置からの取り外しを行うことができる。
【0008】
同じように、第2の強制循環手段一式が熱交換装置よりも上部に配され、且つ第2のアクチュエータが熱交換装置の上方に着脱可能に固定されているので、熱交換装置と干渉することなく、第2のアクチュエータの沸騰冷却装置への取り付けや、沸騰冷却装置からの取り外しを行うことができる。それによって、複雑な作業を行うことなく、第1、第2のアクチュエータの取付作業および交換作業を行うことができるので、第1、第2のアクチュエータのメンテナンス性を向上できるという効果が得られる。
そして、ファンケースに孔径がファン外径よりも大きいファン取付用開口孔が設けられ、ファンケースと駆動モータとの間に配設した駆動モータ固定用伝熱促進プレートがファンケースに対して着脱自在に固定されているので、ファンを駆動モータから取り外す等の複雑な作業を行うことなく、駆動モータの取付作業および交換作業を行うことができるので、駆動モータのメンテナンス性を更に向上できるという効果が得られる。
【0009】
請求項2に記載の発明によれば、一方の伝熱空間側に配される一方のアクチュエータに、第1の伝熱空間と第2の伝熱空間とを隔離するロータケースの一部を形成する隔離部を設けることにより、一方の伝熱空間から他方の伝熱空間へ埃、塵や水分等の異物が侵入することはない。また、一方のアクチュエータ全体をロータケース内に収容することなく、異物の侵入を防止できるので、一方のアクチュエータの取付作業および交換作業を簡単に行うことができ、一方のアクチュエータのメンテナンス性を向上できるという効果が得られる。
【0010】
請求項3に記載の発明によれば、一方のアクチュエータの隔離部が浸水防止壁の一部を形成することにより、一方の伝熱空間から他方の伝熱空間へ水が浸入することはない。これにより、一方のアクチュエータの内部部品や、密閉ハウジング内の電子部品が故障する等の不具合を防止できるという効果が得られる。
【0012】
請求項4に記載の発明によれば、駆動モータ固定用伝熱促進プレートを熱伝導性に優れた材料により構成しているので、その良好な熱伝導性により駆動モータの発熱を効率良くファンケースに逃がすことができる。それによって、駆動モータの耐熱性を向上でき、あるいは伝熱促進効果により駆動モータを小型化できるという効果が得られる。
【0013】
請求項5に記載の発明によれば、駆動モータ固定用伝熱促進プレートをアルミニウムを主成分とする金属材料により構成しているので、その良好な熱伝導性により駆動モータの発熱を効率良くファンケースに逃がすことができる。それによって、駆動モータの耐熱性を向上でき、あるいは伝熱促進効果により駆動モータを小型化できるという効果が得られる。
【0014】
請求項6に記載の発明によれば、駆動モータ固定用伝熱促進プレートのファン側面に円周方向に形成された溝を持った放熱促進部位を設けたので、駆動モータから駆動モータ固定用伝熱促進プレートを介して雰囲気流体への放熱効果が助長されるため、更に駆動モータの耐熱性を向上でき、あるいは駆動モータを小型化できるという効果が得られる。
【0015】
請求項7に記載の発明によれば、サイドプレートのファン側面に、一体形成された凸凹形状、または波型形状、もしくは鋸歯形状をした流体攪拌部位を設けたので、流体攪拌部位とファンの旋回流との相乗効果により良好に攪拌された低温流体が駆動モータ固定用伝熱促進プレートからの熱を効率良く奪うため、駆動モータ固定用伝熱促進プレートの放熱性能が向上し、更に駆動モータの耐熱性を向上でき、あるいは駆動モータを小型化できるという効果が得られる。
【0016】
請求項8に記載の発明によれば、ファンケース底部に低温流体(外気)に含まれる液滴を捕滴し、その液滴がファンケース底部から熱交換装置側へ漏れないための堰部と、ファンケース底部に滞留した液滴を沸騰冷却装置の外部に排出するための液滴吐出口が低温流体の流体吐出口と一体に形成されているので、特別な部品や装備を設けることなく、簡単な構造で、低温流体に含まれる雨水等の液滴を確実に捕滴し、且つ排水することができ、沸騰冷却装置内、すなわち、熱交換装置への雨水等の液滴の浸入を防止することができるという効果が得られる。
【0017】
請求項9に記載の発明によれば、液滴吐出口の底部形状が外部に向けて下方に傾斜しているので、雨水等の液滴が多い場合でも液滴を確実に排水することができ、液滴がファンケース底部から漏れ出すことにより、沸騰冷却装置内、すなわち、熱交換装置への雨水等の液滴の浸入することを確実に防止することができるという効果が得られる。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の沸騰冷却装置を電子機器装置に組み込んだ実施例を図面に基づいて説明する。
【0019】
〔第1実施例の構成〕
図1ないし図10は本発明の第1実施例を示したもので、図1は電子機器装置の全体構造を示した図で、図2は沸騰冷却装置の具体的構造を示した図で、図3は沸騰冷却装置の上端側構造を示した図で、図4は沸騰冷却装置の下端側構造を示した図である。
【0020】
電子機器装置1は、例えば携帯電話や自動車電話等の移動無線電話の無線基地局装置であって、内部に電子部品11、12を気密的に収容するハウジング13、およびこのハウジング13内に組み込まれ、電子部品11、12を冷却する沸騰冷却装置(冷却器)14等から構成されている。
【0021】
電子部品11は、電気が流れると所定の作動を行うと共に、発熱する発熱体(例えば送受信器に組み込まれる高周波スイッチング回路を構成する半導体スイッチング素子等)である。電子部品12は、電気が流れると所定の作動を行うと共に、発熱する発熱体(例えばパワーアンプに組み込まれるパワートランジスタ等の半導体増幅素子等)である。
【0022】
ハウジング13は、内部を外部から気密化する筐体であって、内部には密閉空間15が形成されている。この密閉空間15は、電子部品11、12に塵、埃や水等の異物が付着することにより電子部品11、12の性能が低下することを防止するために、後記する沸騰冷却装置14の流体隔離板等により外部と完全に気密的に区画されている。
【0023】
そして、密閉空間15は、沸騰冷却装置14の流体隔離板および沸騰冷却装置14のケーシングによって、電子部品11、12を収容する電子部品収容空間16と筐体内通路としての高温側伝熱空間(第1の伝熱空間)17とに区画されている。この高温側伝熱空間17は、風上側が沸騰冷却装置14の奥行き寸法を小さくするために流路面積が狭く、風下側が風上側よりも流路面積が広くなっている。さらに、ハウジング13は、流体隔離板によって高温側伝熱空間17と気密的に区画された筐体外通路としての低温側伝熱空間(第2の伝熱空間、一方の伝熱空間)18を形成している。
【0024】
次に、沸騰冷却装置14を図1ないし図6に基づいて説明する。ここで、図5および図6は沸騰冷却装置14の具体的構造を示した図である。
沸騰冷却装置14は、半導体を用いた電子部品11、12等の発熱体を冷却する冷却器である。
【0025】
この沸騰冷却装置14は、ハウジング13に一体的に設けられたキャビネット2、密閉空間15内の空気温度を上限温度(例えば65℃)以下にするための熱交換装置3、筐体内空気(内気)である高温空気(高温流体)を強制循環させる2個の高温側遠心式送風機4、筐体外空気(外気)である低温空気(低温流体)を強制循環させる2個の低温側遠心式送風機5、密閉空間15内の空気温度を下限温度(例えば0℃)以上にするための電気ヒータ6、および沸騰冷却装置14の各電気機器を通電制御するコントローラ7等から構成されている。
【0026】
キャビネット2は、本発明のケーシングであって、電子機器装置1の最も外側に配されるドア板21、このドア板21の後面に取り付けられた前面側区画板(前板)22、および高温側伝熱空間17を囲む背面側区画板(背板)23等からなり、これらはスポット溶接等の手段による接合、あるいはねじやボルト等の締結具による締結によりハウジング13に固定されている。また、キャビネット2の上部には、2個の低温側遠心式送風機5を収容する上端側ファンカバー8が着脱自在に取り付けられており、キャビネット2の下部には、2個の高温側遠心式送風機4を収容する下端側ファンカバー9を着脱自在に取り付けられている。
【0027】
ドア板21および前面側区画板22の中央部には、図2および図5に示したように、外部より低温空気(埃、塵または水分等の異物を含む汚れた外気)を低温側伝熱空間18内に吸い込むための1個の方形状低温側吸込口21aが開口している。ドア板21および上端側ファンカバー8には、図2および図5に示したように、2個の低温側遠心式送風機5より外部に低温空気を吐出するための2個の方形状低温側吐出口21bが開口している。
【0028】
なお、2個の方形状低温側吐出口21bには、外部から2個の低温側遠心式送風機5内に雨水等の液滴が浸入し難いように複数のルーバ24、メッシュ25等の水滴浸入防止手段が取り付けられている。そして、ドア板21の上端部の背面側には、パッキン21cを介して2個の低温側遠心式送風機5のファンケースがねじやワッシャ等の締結具21dにより締め付け固定されている。
【0029】
そして、前面側区画板22の天板部分には、図3に示したように、パッキン22aを介して2個の低温側遠心式送風機5のファンケースがねじ等の締結具22bにより締め付け固定されている。また、前面側区画板22の底板部分には、図4に示したように、パッキン22cを介して2個の高温側遠心式送風機4のファンケースがねじ等の締結具22dにより締め付け固定されている。
【0030】
背面側区画板23の上部側には、図2および図6に示したように、電子部品収容空間16より高温空気(埃、塵または水分等の異物を含まない清浄な内気)を高温側伝熱空間17に吸い込むための1個の方形状高温側吸込口23aが開口している。また、背面側区画板23の下側には、一方の高温側遠心式送風機4から電子部品11に冷却された高温空気を導くダクト23b、および他方の高温側遠心式送風機4から電子部品12に冷却された高温空気を導くダクト23cがスポット溶接等の手段により接合されている。ダクト23b、23cは、2個の高温側遠心式送風機4のファンケースにそれぞれ一体的に接続されている。なお、背面側区画板23は、図4に示したように、前面側区画板22の底板部分にねじ等の締結具23dにより締め付け固定されている。
【0031】
上端側ファンカバー8は、図1ないし図3に示したように、天板部分に密閉空間15より内部に冷却風を吸い込む吸込口24a、および背面部分に内部より密閉空間15内に冷却風を吐出する吐出口24bを有している。そして、上端側ファンカバー8は、背面側区画板23にねじ等の締結具24cにより締め付け固定されており、キャビネット2の本体側(ドア板21、前面側区画板22、背面側区画板23)と着脱自在に取り付けられている。
【0032】
下端側ファンカバー9は、図1、図2および図4に示したように、底面部分に密閉空間15より内部に冷却風を吸い込む吸込口(図示せず)、および背面部分に内部より密閉空間15内に冷却風を吐出する吐出口25bを有している。そして、下端側ファンカバー9は、前面側区画板22にねじ等の締結具25cにより締め付け固定されており、キャビネット2の本体側(ドア板21、前面側区画板22、背面側区画板23)と着脱自在に取り付けられている。また、下端側ファンカバー9は、コントローラ7をボルトやナット等の締結具26aにより固定する支持台26をねじ等の締結具25dにより締め付け固定している。
【0033】
次に、熱交換装置3を図1、図2、図7および図8に基づいて詳細に説明する。ここで、図7は沸騰冷却器の具体的構造を示した図で、図8は沸騰冷却器の概略構造を示した図である。
【0034】
熱交換装置3は、ハウジング13内を循環する内部空気(筐体内部流体、所謂内気)である高温空気とハウジング13外を循環する外部空気(筐体外部流体、所謂外気)である低温空気とを気密的に隔離する流体隔離板13a、およびこの流体隔離板13aを貫通した状態で流体隔離板13aに組み付けられた多段式(3段式)の沸騰冷却器30等から構成されている。
【0035】
流体隔離板13aは、内部が高温となる密閉空間15の一壁面および内部が低温となる低温側伝熱空間18の一壁面を構成する、ハウジング13の一壁面(筐体の一部)を成すものである。例えばアルミニウム等の熱伝導性に優れる金属材料よりなる薄板からなり、高温側伝熱空間17を含む密閉空間15と低温側伝熱空間18を含む外部とを気密的に区画するように、沸騰冷却器30およびキャビネット2と一体的に接合(ろう付け)されている。この流体隔離板13aには、後記する沸騰冷却器30の各連結管を貫通させるための細長い長方形状または長円形状の貫通孔が一定の間隔をおいて複数開けられている。なお、流体隔離板13aを分割体(例えば二分割)としても良い。
【0036】
沸騰冷却器30は、キャビネット2内に所定の角度だけ傾斜した状態で多段(3段)に組み付けられ、内部にフロロカーボン系またはフロン系の冷媒が封入された高温側熱交換器(内気側熱交換器)3aおよび低温側熱交換器(外気側熱交換器)3bとに2分割され、さらにこれらの高温側、低温側熱交換器3a、3bを2本の冷媒循環用第1、第2連結管3c、3dで連結している。
【0037】
高温側熱交換器3aは、複数本の沸騰冷却管27a、高温側上端タンク28a、高温側下端タンク29a、および隣合う沸騰冷却管27a間に介在された受熱フィン30a等から構成されたマルチフローパス型の熱交換器(筐体内熱交換器である。この高温側熱交換器3aの両側には、流体隔離板13aおよびキャビネット2に締結具により締結する役目と複数本の沸騰冷却管27aや複数の受熱フィン30aを補強する役目のサイドプレート3eが接合されている。そして、高温側熱交換器3aは、ハウジング13により外部から密閉化された高温側伝熱空間17内に配されているので、埃、塵または水分等の異物を含んだ外気に晒される心配はない。
【0038】
複数本の沸騰冷却管27aは、例えばアルミニウムや銅等の熱伝導性に優れた金属材料を断面形状が細長い長方形状または長円形状を成す偏平管(例えば幅が1.7mmで、長さが16.0mm)に形成したものである。これらの沸騰冷却管27aよりなる高温側熱交換器3aは、高温空気から受熱して内部に封入された冷媒が沸騰気化する冷媒液槽(沸騰部)Xとして構成される。
【0039】
高温側上端タンク28a、高温側下端タンク29aは、沸騰冷却管27a側に設けられたコアプレートとこのコアプレートに接合する略逆U字状のタンクプレートとから構成されている。なお、何れか一方の高温側上端タンク28a、高温側下端タンク29aには、沸騰冷却器30内に冷媒を封入するための冷媒封入口(図示せず)が1箇所だけ設けられている。冷媒は、その液面がほぼ沸騰冷却管27aの上端部の位置と一致する高さまで、すなわち、沸騰部Xの高さまで高温側熱交換器3aの各沸騰冷却管27a内に封入されている。但し、冷媒の封入は、沸騰冷却管27aに受熱フィン30aをろう付け接合した後に行われる。
【0040】
受熱フィン30aは、例えばアルミニウム等の熱伝導性に優れる金属材料よりなる薄い板(例えば板厚0.02〜0.50mm程度)を交互に押し返して波形状に形成したコルゲートフィンであり、沸騰冷却管27aの平坦な外壁面にろう付けされている。すなわち、沸騰冷却管27aの外壁面と受熱フィン30aとが融合した状態で接合されている。
【0041】
低温側熱交換器3bは、複数本の沸騰冷却管27b、低温側上端タンク28b、低温側下端タンク29b、隣合う沸騰冷却管27b間に介在された放熱フィン30b、およびサイドプレート3f等から構成されたマルチフローパス型の熱交換器(筐体外熱交換器)である。この低温側熱交換器3bは、埃、塵または水分等の異物を含んだ外気に晒される低温側伝熱空間18内において高温側熱交換器3aと略同一平面上に位置するように配されている。
【0042】
複数本の沸騰冷却管27bは、沸騰冷却管27aと同一形状に形成したものである。これらの沸騰冷却管27bよりなる低温側熱交換器3bは、沸騰部Xで沸騰した冷媒蒸気の熱を低温空気に放出して冷媒蒸気を凝縮液化させる冷媒蒸気槽(凝縮部)Yとして構成される。
【0043】
低温側上端タンク28b、低温側下端タンク29bは、高温側上端タンク28a、高温側下端タンク29aと同様に、コアプレートと略逆U字状のタンクプレートとから構成されている。なお、低温側下端タンク29bを第2連結管3d側が下方となるように傾斜しても良い。
【0044】
放熱フィン30bは、受熱フィン30aと同様な形状に形成したコルゲートフィンであり、沸騰冷却管27bの平坦な外壁面にろう付けされている。すなわち、沸騰冷却管27bの外壁面と放熱フィン30bとが融合した状態で接合されている。
【0045】
第1連結管3cは、沸騰冷却管27a、27bと同じ金属材料によって断面形状が円形状に形成された金属パイプであって、沸騰部Xの上端部に設けられる高温側上端タンク28aと凝縮部Yの上端部に設けられる低温側上端タンク28bとを連通している。この第1連結管3cは、沸騰部Xで沸騰気化した冷媒蒸気を凝縮部Yに導く高温低温誘導手段である。
【0046】
第2連結管3dは、第1連結管3cと同じ金属材料によって断面形状が円形状に形成された金属パイプであって、凝縮部Yの下端部に設けられる低温側下端タンク29bと沸騰部Xの下端部に設けられる高温側下端タンク29aとを連通している。この第2連結管3dは、凝縮部Yで凝縮液化した冷媒液を沸騰部Xに導く低温高温誘導手段である。
【0047】
次に、高温側遠心式送風機4を図1、図2および図4に基づいて詳細に説明する。
【0048】
2個の高温側遠心式送風機4は、本発明の第1の強制循環手段であって、熱交換装置3よりも下方に取り付けられ、下端側ファンカバー9とキャビネット2の下端部との間に収容されている。これらの高温側遠心式送風機4は、高温側伝熱空間17内に高温空気を強制循環させる遠心式ファン31、この遠心式ファン31を回転駆動する駆動手段としての駆動モータ32、および遠心式ファン31を回転自在に収容するファンケース33をそれぞれ有している。
【0049】
遠心式ファン31は、本発明の第1のロータであって、多数の翼とこれらの翼を支持する円板形状の支持板34とからなり、この支持板34は遠心式ファン31の出力軸35に固定されている。
【0050】
駆動モータ32は、本発明の第1のアクチュエータであって、最も遠心式ファン31側に位置するサイドプレート36の外周に伝熱促進プレート37を嵌め合わしている。また、駆動モータ32の下端部には、駆動モータ32に雰囲気空気(高温空気)を当てて冷却するための冷却ファン38が出力軸35に組み付けられている。
【0051】
ファンケース33は、内部に渦巻き状の強制循環流路39を形成している。このファンケース33は、強制循環流路39に高温空気を吸い込むための流体吸込口33a、電子部品収容空間16に向かって開口した流体吐出口33b、および底板部分に遠心式ファン31の外径よりも大きい孔径のファン取付用開口孔33c等を有している。
【0052】
なお、流体吸込口33aは、ファンケース33の天板部分に設けられたベルマウス部40内に形成されている。また、流体吐出口33bは、下端側ファンカバー9より突出しているダクト23b、23c内の流体通路に連通する。そして、ファンケース33の天板部分は、図4に示したように、キャビネット2の前面側区画板22の底板部分の下面にパッキン22cを介してねじ等の締結具22dを用いて締め付け固定されている。
【0053】
サイドプレート36は、駆動モータ32のフロント側フレームを構成するもので、遠心式ファン側面に凸凹形状、波型形状または鋸歯形状の流体攪拌部36aを有している。この流体攪拌部36aは、遠心式ファン31の旋回流との相乗効果により、遠心式ファン31の支持板34と伝熱促進プレート37との間に存する低温流体を効率良く攪拌する部位である。
【0054】
伝熱促進プレート37は、本発明の駆動モータ固定用伝熱促進プレートであって、サイドプレート36を貫通した状態で駆動モータ32のステー部32aをねじ等の締結具37bを用いて締め付け固定するモータ取付手段であると同時に、駆動モータ32の発熱を効率良くファンケース33に伝達する伝熱促進手段である。この伝熱促進プレート37は、サイドプレート36が貫通する円形状の貫通穴(図示せず)を有し、ファンケース33の底板部分にねじ等の締結具37dを用いて締め付け固定される。
【0055】
次に、低温側遠心式送風機5を図1ないし図3、図9および図10に基づいて詳細に説明する。ここで、図9は低温側遠心式送風機5の取付構造を示した図で、図10は低温側遠心式送風機5の概略構造を示した図である。
【0056】
2個の低温側遠心式送風機5は、本発明の第2の強制循環手段であって、熱交換装置3よりも上方に取り付けられ、上端側ファンカバー8とキャビネット2の上端部との間に収容されている。これらの2個の低温側遠心式送風機5は、遠心式ファン41、この遠心式ファン41を回転させる駆動モータ42、および遠心式ファン41を回転自在に収容するファンケース43をそれぞれ有している。
【0057】
遠心式ファン41は、本発明の第2のロータであって、低温側伝熱空間18内に低温空気を強制循環させるもので、遠心式ファン31と同様に、多数の翼とこれらの翼を支持する円板形状の支持板44とからなり、この支持板44は遠心式ファン41の出力軸45に固定されている。
【0058】
駆動モータ42は、本発明の第2のアクチュエータであって、駆動モータ32と同様に、最も遠心式ファン41側に位置するサイドプレート46の外周に伝熱促進プレート47を嵌め合わせている。また、駆動モータ42の上端部には、駆動モータ42に雰囲気空気(高温空気)を当てて冷却するための冷却ファン48が出力軸45に組み付けられている。
【0059】
ファンケース43は、本発明のロータケースであって、遠心式ファン41を回転自在に収容すると共に、高温側伝熱空間17と低温側伝熱空間18とを隔離する。ファンケース43の内部には、渦巻き状の強制循環流路49が形成されている。このファンケース43は、図3、図9および図10に示したように、強制循環流路49に低温空気を吸い込むための流体吸込口43a、キャビネット2の低温側吐出口21bに連通する流体吐出口43b、および天板部分に遠心式ファン41の外径よりも大きい孔径のファン取付用開口孔43c等を有している。
【0060】
なお、流体吸込口43aは、ファンケース43の底板部分に設けられたベルマウス部50内に形成されている。このベルマウス部50は、図10に示したように、流体吐出口43bから浸入する雨水等の液滴がファンケース43の底板部分からキャビネット2(低温側伝熱空間18)内へ漏らさないための堰部としても働く。また、流体吐出口43bは、図10に示したように、ファンケース43の底部に滞留した液滴を外部に排出するための液滴吐出口としても働く。
【0061】
そして、ファンケース43の底板部分は、図3に示したように、キャビネット2の前面側区画板22の天板部分の上面にパッキン22aを介してねじ等の締結具22bを用いて締め付け固定されている。また、ファンケース43の前面部分は、キャビネット2のドア板21にパッキン21cを介してねじ等の締結具21dを用いて締め付け固定されている。
【0062】
サイドプレート46は、サイドプレート36と同様に、駆動モータ42のフロント側フレームを構成するもので、遠心式ファン側面に凸凹形状、波型形状または鋸歯形状の流体攪拌部46aを有している。この流体攪拌部46aは、遠心式ファン41の旋回流との相乗効果により、遠心式ファン41の支持板44と伝熱促進プレート47との間に存する低温流体を効率良く攪拌する部位である。
【0063】
伝熱促進プレート47は、本発明の駆動モータ固定用伝熱促進プレートであって、サイドプレート46を貫通した状態で駆動モータ42のステー部42aをねじ等の締結具47bを用いて締め付け固定するモータ取付手段であると同時に、駆動モータ42の発熱を効率良くファンケース43に伝達する伝熱促進手段である。この伝熱促進プレート47は、サイドプレート46が貫通する円形状の貫通穴(図示せず)を有し、ファンケース43の天板部分にパッキン47cを介してねじ等の締結具47dを用いて締め付け固定される。なお、伝熱促進プレート47および駆動モータ42のステー部42aは、ファンケース43の一部を形成する隔離部を構成し、且つ低温側伝熱空間18から高温側伝熱空間17への水等の浸入を防止する浸水防止壁を構成する。
【0064】
電気ヒータ6は、ハウジング13の高温側伝熱空間17において沸騰冷却器30の高温側熱交換器3aよりも高温空気の流れ方向の下流側に配設されている。この電気ヒータ6は、ハウジング13の密閉空間15内の温度が下限温度(例えば0℃)よりも低温のときに電子部品(例えば半導体素子)11、12の性能が低下するため、密閉空間15内の温度を下限温度以上となるように、高温側伝熱空間17を流れる空気を加熱する高温流体加熱手段である。この実施例の電気ヒータ6は、例えば1.2kWの発熱量を持つものである。
【0065】
コントローラ7は、例えばサーミスタ等の感温素子よりなる温度センサ10により検出した密閉空間15内の検出温度に基づいて、電気ヒータ6、2個の高温側遠心式送風機4の駆動モータ32および2個の低温側遠心式送風機5の駆動モータ42等の沸騰冷却装置14の電気機器を制御する制御手段である。
【0066】
コントローラ7は、密閉空間15内の温度が下限温度(例えば0℃)以上の時に、2個の高温側遠心式送風機4および2個の低温側遠心式送風機5をHi運転(強風量)またはLo運転(弱風量)し、電気ヒータ6をOFF(オフ)する。また、コントローラ7は、密閉空間15内の温度が下限温度(例えば0℃)以下の時に、2個の低温側遠心式送風機5の駆動モータ32をOFF(オフ)し、2個の高温側遠心式送風機4の駆動モータ42をHi運転(強風量)またはLo運転(弱風量)し、電気ヒータ6をON(オン)する。
【0067】
〔第1実施例の駆動モータ交換方法〕
次に、本実施例の低温側遠心式送風機5の駆動モータ42の交換方法を図3に基づいて簡単に説明する。
【0068】
先ず、ねじ等の締結具24cを外して、上端側ファンカバー8をキャビネット2の上端部から取り外す。次に、ねじ等の締結具47dを外して、伝熱促進プレート47をファンケース43から取り外す。このとき、伝熱促進プレート47を駆動モータ42のステー部42aに組み付けた状態で、且つファンケース43のファン取付用開口孔43cの孔径が遠心式ファン41の外径よりも大きいので、遠心式ファン41を駆動モータ42の出力軸45に取り付けた状態でファンケース43から駆動モータ42を熱交換装置3の上方に向かって容易に引き出させる。
【0069】
これにより、ファンケース43内で遠心式ファン41を駆動モータ42の出力軸45から取り外すという複雑な作業を行うことなく、簡単にファンケース43から駆動モータ42を取り外すことができる。なお、新品の駆動モータ42を取り付ける場合には、先ず遠心式ファン41の支持板44と駆動モータ42の出力軸45とをボルト等の締結具により締結して一体化した後に、上記と逆の手順でファンケース43に取り付ける。
【0070】
次に、本実施例の高温側遠心式送風機4の駆動モータ32の交換方法を図4に基づいて簡単に説明する。
【0071】
同じように、先ず、ねじ等の締結具25cを外して、下端側ファンカバー9をキャビネット2の下端部から取り外す。次に、ねじ等の締結具37dを外して、伝熱促進プレート37をファンケース33から取り外す。このとき、伝熱促進プレート37を駆動モータ32のステー部32aに組み付けた状態で、且つファンケース33のファン取付用開口孔33cの孔径が遠心式ファン31の外径よりも大きいので、遠心式ファン31を駆動モータ32の出力軸35に取り付けた状態でファンケース33から駆動モータ32を熱交換装置3の下方に向かって容易に引き出させる。
【0072】
これにより、ファンケース33内で遠心式ファン31を駆動モータ32の出力軸35から取り外すという複雑な作業を行うことなく、簡単にファンケース33から駆動モータ32を取り外すことができる。なお、新品の駆動モータ32を取り付ける場合には、先ず遠心式ファン31の支持板34と駆動モータ32の出力軸35とをボルト等の締結具により締結して一体化した後に、上記と逆の手順でファンケース33に取り付ける(図9参照)。
【0073】
〔第1実施例の作用〕
次に、本実施例の沸騰冷却装置14の作用を図1ないし図10に基づいて簡単に説明する。
【0074】
ハウジング13中の密閉空間15内の温度が下限温度(例えば0℃)以上の時に、2個の高温側遠心式送風機4の駆動モータ32および2個の低温側遠心式送風機5の駆動モータ42の通電を開始することにより、遠心式ファン31、41が作動を始める。これにより、ハウジング13内の密閉空間15(高温側伝熱空間17)中に高温空気(埃、塵または水分等の異物を含まない清浄な内気、内部流体)の循環流が発生する。また、ハウジング13外の低温側伝熱空間18中に低温空気(埃、塵または水分等の異物を含む汚れた外気、外部流体)の循環流が発生する。
【0075】
そして、ハウジング13の流体隔離板13aを貫通した状態で取り付けられた沸騰冷却器30は、高温側熱交換器3aの各沸騰冷却管27a内に封入された冷媒が、図8に示したように、受熱フィン30aを介して高温空気より伝達された熱を受けて沸騰気化する。気化した冷媒蒸気は、高温側上端タンク28a、第1連結管3cを通って、低温空気に晒されて低温となっている低温側熱交換器3bに設けられる凝縮部Yで内壁面に凝縮液化し、その凝縮潜熱が放熱フィン30bを介して低温空気に伝達される。
【0076】
凝縮部Yで凝縮液化した冷媒は、図8に示したように、自重により各沸騰冷却管27bの内壁面を伝って低温側下端タンク29b、第2連結管3dを伝って高温側熱交換器3aに設けられる沸騰部Xへ滴下する。以上のように、各沸騰冷却管27a、27b内に封入された冷媒が沸騰気化・凝縮液化を交互に繰り返すことにより、高温空気の熱を低温空気へ移動することにより、電子部品11、12で発生した熱を多段の沸騰冷却器30で放熱できる。
【0077】
それによって、密閉空間15の高温側伝熱空間17内を循環する高温空気(ハウジング13内のきれいな空気)と低温側伝熱空間18内を循環する低温空気(ハウジング13外の汚れた空気)とが混合することなく、電子部品11、12を冷却することができる。
【0078】
ここで、ハウジング13中の密閉空間15内の温度が下限温度(例えば0℃)よりも低下している場合には、電子部品11、12の作動不良を防止するために、電気ヒータ6を通電して高温側伝熱空間17内を流れる空気を加熱する。このとき、2個の低温側遠心式送風機5は止めておく。
【0079】
一方、2個の高温側遠心式送風機4の遠心式ファン31の回転によって、ハウジング13中の密閉空間15内を循環する高温空気は、図1および図2に示したように、内部に電子部品11、12を収容する電子部品収容空間16からキャビネット2の背面側区画板23に形成された高温側吸込口23aから沸騰冷却装置14内に流入する。沸騰冷却装置14内に流入した高温空気は、先ず、流体隔離板13aと背面側区画板23とで囲まれた狭い流路を通過した後に、高温側熱交換器3aを通過する。すなわち、複数本の沸騰冷却管27a間を通過して受熱フィン30aに受熱される。
【0080】
また、2個の高温側遠心式送風機4では、図4に示したように、遠心式ファン31と共に冷却ファン38も回転する。これにより、高温空気が下端側ファンカバー9の吸込口から下端側ファンカバー9の内部に吸い込まれて駆動モータ32を冷却した後に吐出口25bから密閉空間15の電子部品収容空間16内に吐出される。
【0081】
さらに、サイドプレート36の遠心式ファン側面に形成された流体攪拌部36aと遠心式ファン31の旋回流との相乗効果により、支持板34と伝熱促進プレート37との間に存する低温流体が効率良く攪拌されて駆動モータ32が冷却される。そして、伝熱促進プレート37によって、駆動モータ32の発熱を効率良くファンケース33に伝えることにより、駆動モータ32が効率良く冷却される。
【0082】
他方、2個の低温側遠心式送風機5の遠心式ファン41の回転によって、ハウジング13外の低温側伝熱空間18内を循環する低温空気は、図1および図2に示したように、外部からキャビネット2のドア板21および前面側区画板22に形成された低温側吸込口21aから沸騰冷却装置14内に流入する。沸騰冷却装置14内に流入した低温空気は、低温側熱交換器3bを通過する。すなわち、複数本の沸騰冷却管27b間を通過して放熱フィン30bより沸騰部Xで沸騰した冷媒蒸気の熱を吸熱する。
【0083】
また、2個の低温側遠心式送風機5では、図3に示したように、遠心式ファン41と共に冷却ファン48も回転する。これにより、高温空気が上端側ファンカバー8の吸込口24aから上端側ファンカバー8の内部に吸い込まれて駆動モータ42を冷却した後に吐出口24bから密閉空間15の電子部品収容空間16内に吐出される。
【0084】
さらに、サイドプレート46の遠心式ファン側面に形成された流体攪拌部46aと遠心式ファン41の旋回流との相乗効果により、支持板44と伝熱促進プレート47との間に存する低温流体が効率良く攪拌されて駆動モータ42が冷却される。そして、伝熱促進プレート47によって、駆動モータ42の発熱を効率良くファンケース43に伝えることにより、駆動モータ42が効率良く冷却される。
【0085】
〔第1実施例の効果〕
以上のように、本実施例によれば、高温側遠心式送風機4一式を熱交換装置3よりも下部に配し、且つ駆動モータ32を熱交換装置3の下方に取り外し可能に固定することにより、熱交換装置3と干渉することなく、駆動モータ32の沸騰冷却装置14への取り付けや、沸騰冷却装置14からの取り外しを行うことができる。また、同様に、低温側遠心式送風機5一式を熱交換装置3よりも上部に配し、且つ駆動モータ42を熱交換装置3の上方に取り外し可能に固定することにより、熱交換装置3と干渉することなく、駆動モータ42の沸騰冷却装置14への取り付けや、沸騰冷却装置14からの取り外しを行うことができる。それによって、駆動モータ32、42のメンテナンス性を向上できる。
【0086】
本実施例によれば、孔径が遠心式ファン31、41の外径よりも大きいファン取付用開口孔33c、43cをファンケース33、43に設け、ファンケース33、43と駆動モータ32、42との間に配設した伝熱促進プレート37、47をファンケース33、43に対して着脱自在に固定することにより、ファンケース33、43の内部で遠心式ファン31、41を駆動モータ32、42の出力軸35、45から取り外す等の複雑な作業を行うことなく、駆動モータ32、42の取付作業および交換作業を行うことができる。それによって、駆動モータ32、42のメンテナンス性を更に向上できる。
【0087】
本実施例によれば、伝熱促進プレート37、47を熱伝導性に優れたアルミニウムを主成分とする金属材料により製作しているので、その良好な熱伝導性により駆動モータ32、42の発熱を効率良くファンケース33、43に逃がすことができる。それによって、駆動モータ32、42の耐熱性を向上でき、あるいは伝熱促進効果により駆動モータ32、42を小型化できる。
【0088】
本実施例によれば、図3および図10に示したように、低温側遠心式送風機5のファンケース43の底板部分に低温流体(外気)に含まれる液滴を捕滴し、その液滴がファンケース43の底板部分から熱交換装置3側へ漏れ出させないためのベルマウス部43aを設け、ファンケース43の底板部分に滞留した液滴を沸騰冷却装置14の外部に排出するための液滴吐出口が低温流体の流体吐出口43bと一体形成している。これにより、特別な部品や装備を設けることなく、簡単な構造で、ルーバ24やメッシュ25を設けてもなおファンケース43内に浸入してくる、低温流体に含まれる雨水等の液滴を確実に捕滴し、且つ排水することができ、沸騰冷却装置14内、すなわち、熱交換装置3への雨水等の液滴の浸入を防止することができるので、熱交換装置3に液滴により腐食し易い材質、すなわち、アルミニウム等の金属材料を用いた場合でも熱交換装置3の腐食を防止できる。
【0089】
本実施例によれば、沸騰部Xを成す高温側熱交換器3aと凝縮部Yを成す低温側熱交換器3bとを2本の第1、第2連結管3c、3dによって環状に連結した沸騰冷却器30を空気の流れ方向に多段に配設した熱交換装置3を備えた沸騰冷却装置14を備えている。この構成によって、各沸騰冷却器30内において冷媒の循環流が形成され、冷媒蒸気(沸騰蒸気)と冷媒液(凝縮液)との衝突を防止できるので、各沸騰冷却器30単体の放熱性能(冷却性能)を第1実施例よりも向上することができる。このような沸騰冷却器30を多段に配設することにより、更に熱交換装置3の沸騰冷却器30の放熱性能(冷却性能)の向上を図ることができる。
【0090】
〔第2実施例〕
図11および図12は本発明の第2実施例を示したもので、図11および図12は駆動モータのサイドプレートと伝熱促進プレートを示した図である。
【0091】
本実施例の伝熱促進プレート47の遠心式ファン側面には、図12に示したように、サイドプレート46の流体攪拌部46aと同一方向である円周方向に形成された多数の同心円溝を持った放熱促進部47aが形成されている。これにより、駆動モータ42から伝熱促進プレート47を介して雰囲気流体(高温空気)への放熱効果が助長されるため、第1実施例よりも更に駆動モータ42の耐熱性を向上でき、あるいは駆動モータ42を小型化できる。
【0092】
〔第3実施例〕
図13および図14は本発明の第3実施例を示したもので、図13は低温側遠心式送風機の概略構造を示した図で、図14は遠心式ファンの支持板を示した図である。
【0093】
本実施例の遠心式ファン41の支持板44のモータ側面には、出力軸45を中心にして放射状に延びる突条部あるいは溝状部よりなる流体攪拌部44aが形成されている。これにより、支持板44の流体攪拌部44aとサイドプレート46の流体攪拌部46aと遠心式ファン41の旋回流との相乗効果により、支持板44と伝熱促進プレート47との間に存する低温流体が効率良く攪拌されて駆動モータ42を効率良く冷却できる。さらに、支持板44を凸凹に形成しているので、流体攪拌部44aが補強用リブとして働くことにより、遠心式ファン31の強度も向上できる。
【0094】
〔第4実施例〕
図15は本発明の第4実施例を示したもので、図15は低温側遠心式送風機の概略構造を示した図である。
【0095】
本実施例では、ファンケース43の流体吐出口43b付近の底板部分51を、水平方向に対して外部に向けて下方に所定の角度(例えば2°〜3°)だけ傾斜するように斜めに形成している。これにより、第1実施例のように雨水等の液滴を堰き止めるベルマウス部50をファンケース43の小板部分に設け、且つファンケース43の底板部分を水平方向にしたものと比較すると、雨水等の液滴が多い場合でも液滴を確実に排水することができ、液滴がファンケース43の底板部分から熱交換装置3側に漏れ出すことを確実に防止することができるという効果が得られる。
【0096】
〔第5実施例〕
図16および図17は本発明の第5実施例を示したもので、図16は低温側遠心式送風機の概略構造を示した図で、図17は低温側遠心式送風機の主要構造を示した図である。
【0097】
本実施例の低温側遠心式送風機5は、第1実施例と同様にして、低温側伝熱空間18(強制循環流路49)内に低温空気を強制循環させる遠心式ファン41、この遠心式ファン41を回転させる駆動モータ42、および遠心式ファン41を回転自在に収容するファンケース43を有している。
【0098】
遠心式ファン41は、本発明の第2のロータ、一方のロータであって、多数の翼と円板形状の支持板44とからなる。この支持板44は遠心式ファン41の出力軸45に固定されている。駆動モータ42は、本発明の第2のアクチュエータ、一方のアクチュエータであって、サイドプレート46の外周に伝熱促進プレート47が嵌合している。
【0099】
伝熱促進プレート47は、サイドプレート46が貫通する円形状の貫通穴47eを有し、サイドプレート46を貫通した状態で駆動モータ42のステー部42aをねじ等の締結具47bを用いて締め付け固定している。なお、ステー部42aの外周部と伝熱促進プレート47の締結部とには、例えばシリコーンシーラント等のシール剤47fが装着され、低温側伝熱空間18(強制循環流路49)と高温側伝熱空間17との気密性を向上している。なお、伝熱促進プレート47および駆動モータ42のステー部42aは、ファンケース43の一部を形成する隔離部および浸水防止壁を構成する。
【0100】
ファンケース43は、本発明の一方のロータケースであって、天板部分に遠心式ファン41の外径よりも大きい孔径のファン取付用開口孔43cを有している。なお、ファン取付用開口孔43cの周縁には、ゴム製のパッキン47cとの間で線シールを行うための円環状のリブ部43dが形成されている。また、伝熱促進プレート47をファンケース43の天板部分に締め付け固定するためのねじ等の締結具47dのねじ穴43e付近には、リブ部43dとパッキン47cとのクリアランスを一定に保ってパッキン47cの切断を防止するためのプレートストッパ43fが形成されている。そして、ファンケース43のねじ穴43e付近の天板部分は、底板部分に向かってバーリング加工を施したリング状の凸部43gとされている。
【0101】
本実施例では、ファンケース43の流体吸込口43aから低温側伝熱空間18(強制循環流路49)内に侵入した埃、塵または水分等の異物は、ファンケース43のファン取付用開口孔43cの周縁と伝熱促進プレート47の外周部分とが円環板形状のパッキン47cでシールされており、且つ伝熱促進プレート47の貫通穴47eの周縁と駆動モータ42のサイドプレート46の外周部分とがシール剤47fでシールされているので、ファンケース43の天板部分で開口したファン取付用開口孔43cから高温側伝熱空間17側に侵入することはない。
【0102】
したがって、流体隔離板13aと共に高温側伝熱空間17と低温側伝熱空間18とを気密的に隔離するファンケース43のファン取付用開口孔43cを塞ぐように伝熱促進プレート47およびステー部42aを設けることにより、外気が侵入する強制循環流路49からファン取付用開口孔43cを介して高温側伝熱空間17内へ異物が侵入することはない。
【0103】
それによって、駆動モータ42内に異物が侵入してその内部部品が故障したり絶縁不良が生じたりする等の不具合を防止できる。さらに、低温側伝熱空間18から高温側伝熱空間17内への埃、塵または水分等の異物の侵入を防止できるので、図1に示したように、密閉空間15内の電子部品11、12に異物が付着せず、電子部品11、12の作動不良が生じることはない。
【0104】
また、駆動モータ42全体をファンケース43内に収容することなく、埃、塵または水分等の異物の侵入を防止できるので、低温側遠心式送風機5の取付作業および交換作業を簡単に行うことができ、駆動モータ42のメンテナンス性を向上できる。
【0105】
〔変形例〕
本実施例の熱交換装置3を備えた沸騰冷却装置14は、密閉化された空間に電子部品11、12等の発熱体を収容する必要がある場合に利用される。なお、密閉化された空間に発熱体を収容する必要がある場合とは、例えば油、水分、鉄粉、腐食性ガス等を含む厳しい環境下で発熱体を使用する場合、または電気的な断続を行う際のアーク防止や接点の酸化を防ぐために不活性ガス(ヘリウムガス、アルゴンガス等)を使用する場合等がある。
【0106】
本実施例では、高温側熱交換器3a、低温側熱交換器3bとしてコルゲートフィン・チューブ式のマルチフローパス型の熱交換器を用いたが、高温側熱交換器3a、低温側熱交換器3bとしてプレートフィン・チューブ式の熱交換器、微細ピンフィン・チューブ式の熱交換器、偏平管(チューブ)を蛇行状に屈曲形成したサーペンタイン型の熱交換器、2枚の成形プレートを貼り合わした沸騰冷却管を多数積層したドロンカップ型の熱交換器を用いても良い。受熱フィン30aまたは放熱フィン30bとしてスリットフィンやルーバーフィンを利用しても良い。
【0107】
本実施例では、ハウジング13内部空気、筐体内部流体である高温流体(内気)として電子部品11、12等の発熱体により高温化される高温空気等の高温気体を用いたが、高温流体として電子部品11、12等の発熱体を冷却する冷却水やオイル(作動油や潤滑油を含む)等の高温液体を用いても良い。これと同様に、ハウジング13外部空気、筐体外部流体である低温流体(外気)として低温空気等の低温気体だけでなく水やオイル等の低温液体を用いても良い。これらの場合には、第1、第2の強制循環手段はポンプを使用することになる。なお、ポンプや遠心式ファン31、41を駆動するアクチュエータとしては本例のような駆動モータ32、42だけでなく内燃機関、水車、風車等のアクチュエータを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】電子機器装置の全体構造を示した概略図である(第1実施例)。
【図2】沸騰冷却装置の具体的構造を示した断面図である(第1実施例)。
【図3】沸騰冷却装置の上部構造を示した断面図である(第1実施例)。
【図4】沸騰冷却装置の下部構造を示した断面図である(第1実施例)。
【図5】沸騰冷却装置の具体的構造を示した正面図である(第1実施例)。
【図6】沸騰冷却装置の具体的構造を示した背面図である(第1実施例)。
【図7】沸騰冷却器の具体的構造を示した正面図である(第1実施例)。
【図8】沸騰冷却器の概略構造を示した断面図である(第1実施例)。
【図9】低温側遠心式送風機の取付構造を示した分解図である(第1実施例)。
【図10】低温側遠心式送風機の概略構造を示した断面図である(第1実施例)。
【図11】低温側遠心式送風機の概略構造を示した断面図である(第2実施例)。
【図12】駆動モータのサイドプレートと伝熱促進プレートを示した図である(第2実施例)。
【図13】低温側遠心式送風機の概略構造を示した断面図である(第3実施例)。
【図14】遠心式ファンの支持板を示した平面図である(第3実施例)。
【図15】低温側遠心式送風機の概略構造を示した断面図である(第4実施例)。
【図16】低温側遠心式送風機の概略構造を示した断面図である(第5実施例)。
【図17】低温側遠心式送風機の主要構造を示した組付図である(第5実施例)。
【符号の説明】
X 沸騰部
Y 凝縮部
1 電子機器装置
2 キャビネット(ケーシング)
3 熱交換装置
4 高温側遠心式送風機(第1の強制循環手段)
5 低温側遠心式送風機(第2の強制循環手段)
11 電子部品(発熱体)
12 電子部品(発熱体)
13 ハウジング(筐体)
14 沸騰冷却装置
15 密閉空間
17 高温側伝熱空間(筐体内通路)
18 低温側伝熱空間(筐体外通路)
30 沸騰冷却器
31 遠心式ファン(第1のロータ)
32 駆動モータ(第1のアクチュエータ)
33 ファンケース
34 支持板
36 サイドプレート
37 伝熱促進プレート(駆動モータ固定用伝熱促進プレート)
40 ベルマウス部
41 遠心式ファン(第2のロータ)
42 駆動モータ(第2のアクチュエータ)
43 ファンケース
44 支持板
46 サイドプレート
47 伝熱促進プレート(駆動モータ固定用伝熱促進プレート)
50 ベルマウス部(堰部)
13a 流体隔離板
33a 流体吸込口
33b 流体吐出口
33c ファン取付用開口孔
36a 流体攪拌部(流体攪拌部位)
43a 流体吸込口
43b 流体吐出口(液滴吐出口)
43c ファン取付用開口孔
46a 流体攪拌部(流体攪拌部位)
47a 放熱促進部(放熱促進部位)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention incorporates a thermosyphon heat exchange device that cools a high-temperature fluid by transferring the heat of the high-temperature fluid that circulates in a housing whose inside is sealed from the outside to a low-temperature fluid that circulates outside the housing. It relates to a boiling cooling device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to prevent malfunction due to adhesion of foreign matters such as dust, dust and moisture, a heating element such as an electronic component using a semiconductor is sometimes housed in a hermetically sealed housing. In this case, as a method of cooling the heating element, the outside air cannot be directly taken into the housing and ventilated, so high temperature air forced to circulate inside the housing by the high temperature side blower and air forced to circulate outside the housing by the low temperature side blower In general, a method of exchanging heat with each other is performed.
[0003]
The inventors of the present application have applied for a boiling cooling device equipped with a thermosyphon heat exchanger that can be miniaturized by this method as Japanese Patent Application No. 7-88888 (filed on April 14, 1995). .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described boiling cooling device, it is desirable that the drive motors of the high-temperature side and low-temperature side blowers that are forced circulation means provided for promoting heat exchange can be easily removed from the heat exchange device for maintenance. When removing the motor, the fans on the high temperature side and low temperature side blowers interfere with the fan case, so complicated work such as removing the fan from the output shaft of the drive motor is necessary, and improvement in maintainability is desired. Yes.
[0005]
Moreover, in the above-described boiling cooling device, the fan of the low-temperature side fan is rotatably accommodated in a fan case that separates the high-temperature fluid side and the low-temperature fluid side. A drive motor that rotates the fan is attached to the fan case in a state of passing through a fan attachment opening formed in the fan case. For this reason, there is a possibility that foreign matters such as dust, dust and moisture may enter the high-temperature fluid side from the gap between the drive motor and the fan case. Although it is conceivable that the entire drive motor is housed in the fan case, such a problem makes it difficult to replace the drive motor and deteriorates maintainability.
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made based on the above circumstances, and is boiling cooling that can improve the maintainability of the first actuator of the first forced circulation means and the second actuator of the second forced circulation means. An object is to provide an apparatus. It is another object of the present invention to provide a boiling cooling device that can improve the maintainability of a drive motor that rotationally drives a fan.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the first set of forced circulation means is disposed below the thermosiphon heat exchange device, and the first actuator is detachably fixed below the heat exchange device. Therefore, the first actuator can be attached to or removed from the boiling cooling device without interfering with the heat exchange device.
[0008]
Similarly, since the second set of forced circulation means is arranged above the heat exchange device and the second actuator is detachably fixed above the heat exchange device, it interferes with the heat exchange device. In addition, the second actuator can be attached to or removed from the boiling cooling device. Thus, the first and second actuators can be attached and replaced without performing complicated work, so that the maintainability of the first and second actuators can be improved.
The fan case is provided with a fan mounting opening hole whose hole diameter is larger than the fan outer diameter, and the drive motor fixing heat transfer promotion plate disposed between the fan case and the drive motor is detachable from the fan case. Since the drive motor can be mounted and replaced without complicated operations such as removing the fan from the drive motor, the maintenance performance of the drive motor can be further improved. can get.
[0009]
According to the second aspect of the present invention, a part of the rotor case that separates the first heat transfer space and the second heat transfer space is formed in one actuator arranged on one heat transfer space side. By providing the isolation part which does, foreign materials, such as dust, dust, and water | moisture content, do not penetrate | invade from one heat transfer space to the other heat transfer space. In addition, foreign matter can be prevented from entering without accommodating the entire one actuator in the rotor case, so that one actuator can be easily attached and replaced, and the maintainability of one actuator can be improved. The effect is obtained.
[0010]
According to the third aspect of the present invention, the isolation part of one actuator forms part of the water-inhibiting wall, so that water does not enter from one heat transfer space to the other heat transfer space. Thereby, the effect that the malfunction of the internal components of one actuator and the electronic component in a sealed housing can be prevented is acquired.
[0012]
Claim4According to the invention described in (1), since the heat transfer acceleration plate for fixing the drive motor is made of a material having excellent thermal conductivity, the heat generated by the drive motor is efficiently released to the fan case by the good thermal conductivity. Can do. As a result, the heat resistance of the drive motor can be improved, or the drive motor can be downsized due to the heat transfer promoting effect.
[0013]
Claim5According to the invention described in the above, since the heat transfer acceleration plate for fixing the drive motor is made of a metal material mainly composed of aluminum, the heat generated by the drive motor is efficiently released to the fan case by its good thermal conductivity. be able to. As a result, the heat resistance of the drive motor can be improved, or the drive motor can be downsized due to the heat transfer promoting effect.
[0014]
Claim6According to the invention described in the above, since the heat radiation promoting portion having the groove formed in the circumferential direction is provided on the fan side surface of the drive motor fixing heat transfer acceleration plate, the drive motor fixing heat transfer acceleration plate is provided. Since the heat dissipation effect to the atmospheric fluid is promoted through the above, the heat resistance of the drive motor can be further improved, or the drive motor can be reduced in size.
[0015]
Claim7According to the invention described in the above, the fluid stirring portion having an uneven shape, a corrugated shape, or a sawtooth shape formed integrally on the side surface of the fan of the side plate is provided. The low-temperature fluid that has been well agitated by the synergistic effect efficiently removes the heat from the heat transfer acceleration plate for fixing the drive motor, so the heat dissipation performance of the heat transfer acceleration plate for fixing the drive motor is improved and the heat resistance of the drive motor is further improved. The effect that it can improve or a drive motor can be reduced in size is acquired.
[0016]
Claim8According to the invention described in the above, a weir portion for catching droplets contained in a low-temperature fluid (outside air) at the bottom of the fan case and preventing the droplets from leaking from the bottom of the fan case to the heat exchange device side, and the fan case Since the droplet discharge port for discharging droplets staying at the bottom to the outside of the boiling cooling device is formed integrally with the fluid discharge port for low-temperature fluid, it has a simple structure without any special parts or equipment Therefore, it is possible to reliably collect and drain rainwater and other liquid droplets contained in the low-temperature fluid, and to prevent rainwater and other liquid droplets from entering the boiling cooling device, that is, the heat exchange device. The effect that it can be obtained.
[0017]
Claim9According to the invention described in the above, since the bottom shape of the droplet discharge port is inclined downward toward the outside, the droplet can be reliably drained even when there are many droplets such as rainwater. By leaking out from the bottom of the fan case, it is possible to reliably prevent the intrusion of droplets such as rainwater into the boiling cooling device, that is, the heat exchange device.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment in which the boiling cooling device of the present invention is incorporated in an electronic device will be described with reference to the drawings.
[0019]
[Configuration of the first embodiment]
FIGS. 1 to 10 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a diagram showing an overall structure of an electronic device, FIG. 2 is a diagram showing a specific structure of a boiling cooling device, FIG. 3 is a view showing the upper end side structure of the boiling cooling device, and FIG. 4 is a view showing the lower end side structure of the boiling cooling device.
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The sealed
[0024]
Next, the boiling
The boiling
[0025]
The boiling
[0026]
The
[0027]
As shown in FIGS. 2 and 5, low-temperature air (contaminated outside air containing foreign matter such as dust, dust or moisture) is transferred to the center of the
[0028]
The two rectangular low-temperature
[0029]
Then, as shown in FIG. 3, the fan case of the two low temperature side
[0030]
As shown in FIGS. 2 and 6, high-temperature air (clean inside air that does not include foreign matter such as dust, dust, or moisture) is transmitted to the upper side of the
[0031]
As shown in FIGS. 1 to 3, the upper end
[0032]
As shown in FIGS. 1, 2 and 4, the lower end
[0033]
Next, the
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
The boiling cooler 30 is assembled in multiple stages (three stages) in a state of being inclined at a predetermined angle in the
[0037]
The high temperature
[0038]
The plurality of boiling
[0039]
The high temperature side
[0040]
The
[0041]
The low temperature
[0042]
The plurality of boiling cooling
[0043]
Similarly to the high temperature side
[0044]
The
[0045]
The first connecting
[0046]
The second connecting
[0047]
Next, the high temperature side
[0048]
The two high temperature side
[0049]
The
[0050]
The
[0051]
The
[0052]
The
[0053]
The
[0054]
The heat
[0055]
Next, the low temperature side
[0056]
The two low temperature side
[0057]
The
[0058]
The
[0059]
The
[0060]
The
[0061]
As shown in FIG. 3, the bottom plate portion of the
[0062]
Similar to the
[0063]
The heat
[0064]
The
[0065]
The
[0066]
When the temperature in the sealed
[0067]
[Drive Motor Replacement Method of First Embodiment]
Next, a method for replacing the
[0068]
First, the fasteners 24 c such as screws are removed, and the upper
[0069]
Accordingly, the
[0070]
Next, a method for replacing the
[0071]
Similarly, first, a
[0072]
Accordingly, the
[0073]
[Operation of the first embodiment]
Next, the operation of the boiling
[0074]
When the temperature in the sealed
[0075]
And the boiling cooler 30 attached in the state which penetrated the
[0076]
As shown in FIG. 8, the refrigerant condensed and liquefied in the condensing unit Y travels along the inner wall surface of each boiling cooling
[0077]
Thereby, high-temperature air (clean air in the housing 13) circulating in the high-temperature side
[0078]
Here, when the temperature in the sealed
[0079]
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, the high-temperature air circulating in the sealed
[0080]
Moreover, in the two high temperature side
[0081]
Further, the low-temperature fluid existing between the
[0082]
On the other hand, the low-temperature air circulating in the low-temperature side
[0083]
Further, in the two low temperature side
[0084]
Further, the low temperature fluid existing between the
[0085]
[Effects of the first embodiment]
As described above, according to the present embodiment, the set of the high-temperature
[0086]
According to the present embodiment, fan mounting opening
[0087]
According to the present embodiment, since the heat
[0088]
According to the present embodiment, as shown in FIG. 3 and FIG. 10, droplets contained in the low-temperature fluid (outside air) are collected on the bottom plate portion of the
[0089]
According to the present embodiment, the high temperature
[0090]
[Second Embodiment]
FIGS. 11 and 12 show a second embodiment of the present invention, and FIGS. 11 and 12 show a side plate and a heat transfer promotion plate of a drive motor.
[0091]
As shown in FIG. 12, a large number of concentric grooves formed in the circumferential direction, which is the same direction as the
[0092]
[Third embodiment]
FIGS. 13 and 14 show a third embodiment of the present invention. FIG. 13 is a view showing a schematic structure of a low temperature side centrifugal blower, and FIG. 14 is a view showing a support plate of a centrifugal fan. is there.
[0093]
On the motor side surface of the
[0094]
[Fourth embodiment]
FIG. 15 shows a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a diagram showing a schematic structure of a low temperature side centrifugal blower.
[0095]
In the present embodiment, the
[0096]
[Fifth embodiment]
FIGS. 16 and 17 show a fifth embodiment of the present invention. FIG. 16 shows a schematic structure of a low temperature side centrifugal blower, and FIG. 17 shows a main structure of the low temperature side centrifugal blower. FIG.
[0097]
The low temperature side
[0098]
The
[0099]
The heat
[0100]
The
[0101]
In this embodiment, foreign matter such as dust, dust or moisture that has entered the low temperature side heat transfer space 18 (forced circulation channel 49) from the
[0102]
Therefore, the heat
[0103]
As a result, it is possible to prevent problems such as foreign matter entering the
[0104]
In addition, since the
[0105]
[Modification]
The boiling
[0106]
In this embodiment, corrugated fin tube type multi-flow path type heat exchangers are used as the high temperature
[0107]
In this embodiment, a high-temperature gas such as high-temperature air that is heated by a heating element such as the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing the overall structure of an electronic device (first embodiment).
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a specific structure of the boiling cooling device (first embodiment).
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an upper structure of a boiling cooling device (first embodiment).
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a lower structure of the boiling cooling device (first embodiment).
FIG. 5 is a front view showing a specific structure of a boiling cooling device (first embodiment).
FIG. 6 is a rear view showing a specific structure of the boiling cooling device (first embodiment).
FIG. 7 is a front view showing a specific structure of a boiling cooler (first embodiment).
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a boiling cooler (first embodiment).
FIG. 9 is an exploded view showing a mounting structure of a low-temperature centrifugal blower (first embodiment).
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a low-temperature centrifugal blower (first embodiment).
FIG. 11 is a sectional view showing a schematic structure of a low-temperature centrifugal blower (second embodiment).
FIG. 12 is a view showing a side plate and a heat transfer promotion plate of a drive motor (second embodiment).
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a low-temperature centrifugal blower (third embodiment).
FIG. 14 is a plan view showing a support plate of a centrifugal fan (third embodiment).
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a low-temperature centrifugal blower (fourth embodiment).
FIG. 16 is a sectional view showing a schematic structure of a low-temperature centrifugal blower (fifth embodiment).
FIG. 17 is an assembly diagram showing the main structure of a low-temperature centrifugal blower (fifth embodiment).
[Explanation of symbols]
X Boiling part
Y Condensing part
1 Electronic equipment
2 Cabinet (casing)
3 heat exchanger
4 High-temperature centrifugal blower (first forced circulation means)
5 Low-temperature centrifugal blower (second forced circulation means)
11 Electronic components (heating elements)
12 Electronic parts (heating elements)
13 Housing (housing)
14 Boiling cooler
15 sealed space
17 High-temperature side heat transfer space (passage in the housing)
18 Low temperature side heat transfer space (external passage)
30 Boiling cooler
31 Centrifugal fan (first rotor)
32 Drive motor (first actuator)
33 fan case
34 Support plate
36 Side plate
37 Heat transfer promotion plate (heat transfer promotion plate for fixing drive motor)
40 Bellmouth
41 Centrifugal fan (second rotor)
42 Drive motor (second actuator)
43 Fan case
44 Support plate
46 Side plate
47 Heat transfer promotion plate (heat transfer promotion plate for fixing the drive motor)
50 Bellmouth part (weir part)
13a Fluid separator
33a Fluid inlet
33b Fluid outlet
33c Fan mounting hole
36a Fluid stirring part (fluid stirring part)
43a Fluid inlet
43b Fluid outlet (droplet outlet)
43c Fan mounting hole
46a Fluid stirring part (fluid stirring part)
47a Heat dissipation promotion part (heat dissipation promotion part)
Claims (9)
前記流体隔離板を通り抜けて配され、高温流体から受熱して内部に封入された冷媒が沸騰する沸騰部、およびこの沸騰部で沸騰した冷媒蒸気の熱を低温流体に放出して冷媒蒸気を凝縮させる凝縮部を有する熱サイフォン式の熱交換装置と、
前記第1の伝熱空間内において高温流体を強制循環させる第1のロータ、およびこの第1のロータを回転駆動する第1のアクチュエータを有する第1の強制循環手段と、
前記第2の伝熱空間内において低温流体を強制循環させる第2のロータ、およびこの第2のロータを回転駆動する第2のアクチュエータを有する第2の強制循環手段と
を備えた沸騰冷却装置であって、
前記第1の強制循環手段および前記第2の強制循環手段は、前記ケーシング内において前記熱交換装置よりも下部および上部に配されて、
前記第1のロータおよび前記第2のロータとしてのファンと、
前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータとしての駆動モータと、
前記ファンの外周を覆いつつ、少なくとも1つ以上の流体吸込口、流体吐出口を持ち、内部に強制循環流路を形成するファンケースと、
このファンケースと前記駆動モータとの間に配設された駆動モータ固定用伝熱促進プレートと、
この駆動モータ固定用伝熱促進プレートを前記駆動モータとの間で挟持するサイドプレートと
を備え、
前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータは、前記熱交換装置の下方および上方から着脱自在に固定され、
前記ファンケースは、前記ファンの外径よりも大きい孔径のファン取付用開口孔を有し、
前記駆動モータ固定用伝熱促進プレートは、前記ファンケースに対して着脱自在に固定されたことを特徴とする沸騰冷却装置。A casing whose interior is separated into a first heat transfer space and a second heat transfer space by a fluid separator;
A boiling part that is arranged through the fluid separator and receives heat from the high-temperature fluid and boiles the refrigerant enclosed inside, and heat of the refrigerant vapor boiled in the boiling part is released to the low-temperature fluid to condense the refrigerant vapor. A thermosyphon heat exchange device having a condensing part
A first rotor for forcibly circulating a high-temperature fluid in the first heat transfer space; and a first forced circulation means having a first actuator for rotationally driving the first rotor;
A boiling cooling device comprising: a second rotor for forcibly circulating a low-temperature fluid in the second heat transfer space; and a second forcible circulation means having a second actuator for rotationally driving the second rotor. There,
The first forced circulation means and the second forced circulation means are arranged in a lower part and an upper part in the casing than the heat exchange device ,
A fan as the first rotor and the second rotor;
A drive motor as the first actuator and the second actuator;
A fan case that covers at least one of the fluid suction port and the fluid discharge port while covering the outer periphery of the fan, and forms a forced circulation flow path therein.
A drive motor fixing heat transfer promotion plate disposed between the fan case and the drive motor;
A side plate for clamping the drive motor fixing heat transfer promoting plate with the drive motor;
With
The first actuator and the second actuator are detachably fixed from below and above the heat exchange device ,
The fan case has a fan mounting opening hole having a hole diameter larger than the outer diameter of the fan,
The boiling cooling device, wherein the drive motor fixing heat transfer promotion plate is detachably fixed to the fan case .
前記第1の伝熱空間または前記第2の伝熱空間のうちの一方の伝熱空間は、埃、塵や水分等の異物の侵入が可能であり、
前記第1のロータまたは前記第2のロータのうち前記一方の伝熱空間内に高温流体または低温流体を強制循環させる一方のロータは、前記第1の伝熱空間と前記第2の伝熱空間とを隔離するロータケース内に収容され、
前記第1のアクチュエータまたは前記第2のアクチュエータのうち前記一方の伝熱空間側に配される一方のアクチュエータは、前記ロータケースの一部を形成する隔離部を有することを特徴とする沸騰冷却装置。 The boiling cooling device according to claim 1,
One heat transfer space of the first heat transfer space or the second heat transfer space is capable of intrusion of foreign matter such as dust, dust and moisture,
One of the first rotor and the second rotor that forcibly circulates the high-temperature fluid or the low-temperature fluid in the one heat transfer space includes the first heat transfer space and the second heat transfer space. And is housed in a rotor case that isolates
One of the first actuators or the second actuators disposed on the one heat transfer space side has an isolation portion that forms a part of the rotor case. .
前記一方のアクチュエータの隔離部は、水等の浸入を防止する浸水防止壁の一部を形成することを特徴とする沸騰冷却装置。The boiling cooling device according to claim 2,
The boiling cooling device according to claim 1, wherein the isolation portion of the one actuator forms a part of a water-inhibiting wall that prevents water and the like from entering.
前記駆動モータ固定用伝熱促進プレートは、熱伝導性に優れた材料により設けられていることを特徴とする沸騰冷却装置。The boiling cooling device according to claim 1 ,
The boiling cooling device according to claim 1, wherein the heat transfer promoting plate for fixing the drive motor is made of a material having excellent thermal conductivity.
前記駆動モータ固定用伝熱促進プレートは、アルミニウムを主成分とする金属材料により設けられていることを特徴とする沸騰冷却装置。In the boiling cooling device according to claim 1 or 4 ,
The boil cooling device, wherein the heat transfer promotion plate for fixing the drive motor is provided with a metal material mainly composed of aluminum.
前記駆動モータ固定用伝熱促進プレートの前記ファン側面には、円周方向に形成された溝を持った放熱促進部位が設けられたことを特徴とする沸騰冷却装置。 In the boiling cooling device according to claim 1, claim 4 or claim 5 ,
2. A boiling cooling device according to claim 1, wherein a heat radiation promoting portion having a groove formed in a circumferential direction is provided on a side surface of the fan of the heat transfer promoting plate for fixing the drive motor.
前記サイドプレートの前記ファン側面には、一体形成された凸凹形状、または波型形状、もしくは鋸歯形状をした流体攪拌部位が設けられたことを特徴とする沸騰冷却装置。 In the boiling cooling device according to any one of claims 1 and 4 to 6 ,
The boiling cooling apparatus according to claim 1, wherein a fluid stirring portion having an integrally formed uneven shape, a wave shape, or a sawtooth shape is provided on a side surface of the fan of the side plate.
前記ファンケースは、このファンケース底部に低温流体に含まれる液滴が前記ファンケース底部から漏らさないための堰部と、
前記流体吐出口に一体形成され、前記ファンケース底部に滞留した液滴を外部に排出するための液滴吐出口と
を設けたことを特徴とする沸騰冷却装置。 In the boiling cooling device according to any one of claims 1 and 4 to 7 ,
The fan case is a weir portion for preventing liquid droplets contained in the low temperature fluid from leaking from the fan case bottom,
A boiling cooling device characterized by comprising a droplet discharge port formed integrally with the fluid discharge port and for discharging droplets staying at the bottom of the fan case to the outside.
前記液滴吐出口の底部形状が外部に向けて下方に傾斜したことを特徴とする沸騰冷却装置。The boiling cooling device according to claim 8 ,
A boiling cooling device, wherein a bottom shape of the droplet discharge port is inclined downward toward the outside.
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