JP5329127B2

JP5329127B2 - 冷却装置

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Publication number: JP5329127B2
Application number: JP2008142333A
Authority: JP
Inventors: 哲也竹内
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: JP2009287869A

Description

本発明は、通信機器等の発熱体が収容された筐体の内部を冷却する冷却装置に関するものである。

このような冷却装置として、例えば、特許文献１に記載の冷却装置がある。これは、発熱体が収容された筐体の内部に配される高温側熱交換器と、筐体の外部で高温側熱交換器より高い位置に配される低温側熱交換器と、高温側熱交換器で沸騰気化した気相冷媒を低温側熱交換器へ導入する気相冷媒用配管と、低温側熱交換器で凝縮した液相冷媒を高温側熱交換器へ導入する液相冷媒用配管とを備えている。

さらに、特許文献１に記載の冷却装置では、例えば、高温側熱交換器と低温側熱交換器とをそれぞれ２枚ずつ用い、１枚の高温側熱交換器と１枚の低温側熱交換器とを一組として冷媒回路を構成し、すなわち、二組の高温側熱交換器と低温側熱交換器とによって、２つの独立した冷媒回路を構成しており、筐体の内部の高温流体が２枚の高温側熱交換器を順に通過するようになっている。
特開２００７−１４７２６２号公報（例えば、段落００５７、００７６、図１（ｂ）参照）

上記のように高温側熱交換器を複数枚用いる方法によれば、冷却装置全体としての冷却性能は向上するが、この方法は、一組の高温側熱交換器と低温側熱交換器とによる冷却性能を向上させたものではない。

一組の高温側熱交換器と低温側熱交換器とによる冷却性能を向上させることができれば、例えば、上記のような高温側熱交換器と低温側熱交換器とをそれぞれ複数枚ずつ備える冷却装置の冷却性能をさらに向上させたり、高温側熱交換器と低温側熱交換器とをそれぞれ１枚ずつのみ備える冷却装置の冷却性能を向上させたりすることができる。

本発明は上記点に鑑みて、一組の高温側熱交換器と低温側熱交換器とによる冷却性能を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１、第２の高温側熱交換コア部（３ａ、３ｂ）を有する１枚の高温側熱交換器（３）と、第１、第２の低温側熱交換コア部（４ａ、４ｂ）を有する１枚の低温側熱交換器（４）とを備え、第１の高温側熱交換コア部（３ａ）とこれに対応する第１の低温側熱交換コア部（４ａ）とによって構成される冷媒回路と、第２の高温側熱交換コア部（３ｂ）とこれに対応する第２の低温側熱交換コア部（４ｂ）とによって構成される冷媒回路とは、独立した冷媒回路であり、第１、第２の高温側熱交換コア部（３ａ、３ｂ）は、コア面に平行な方向で並んで配置されており、高温側熱交換器（３）は、第１の高温側熱交換コア部（３ａ）を通過した高温流体がＵターンして、第２の高温側熱交換コア部（３ｂ）を通過するようになっており、低温側熱交換器（４）は、筐体（２）の外部の低温流体が、第１、第２の低温側熱交換コア部（４ａ、４ｂ）のそれぞれを並列に通過するようになっていることを特徴としている。

これによれば、１枚の高温側熱交換器に第１、第２の高温側熱交換コア部を設け、１枚の低温側熱交換器に第１、第２の低温側熱交換コア部を設け、１つの高温側熱交換コア部と１つの低温側熱交換コア部とによって独立した冷媒回路を形成することで、一組の高温側熱交換器と低温側熱交換器に対して、２つの独立した冷媒回路を形成している。そして、高温側熱交換器は、第１、第２の高温側熱交換コア部がコア面に平行な方向で並んで配置されており、第１、第２の高温側熱交換コア部を順に高温流体が通過するようになっているので、高温流体を２つの独立した冷媒回路によって冷却することができる。この結果、一組の高温側熱交換器と低温側熱交換器とによる冷却性能を向上させることができる。

さらに、これによれば、外部の低温流体が、第１、第２の低温側熱交換コア部を順に通過するのではなく、第１、第２の低温側熱交換コア部のそれぞれを並列に通過することで、外部の低温流体が第１、第２の低温側熱交換コア部を順に通過する場合と比較して、２つの独立した冷媒回路による冷却性能を向上させることができる。

具体的には、例えば、請求項２に示すように、高温側熱交換器における第１ヘッダタンク（２３）内に第１仕切壁（３１）を設け、第２ヘッダタンク（２４）内に第２仕切壁（３２）を設けることにより、第１、第２仕切壁（３１、３２）を境界として、高温側熱交換器（３）を第１、第２の高温側熱交換コア部（３ａ、３ｂ）に分割し、
低温側熱交換器（４）における第１ヘッダタンク（２７）内に第１仕切壁（３３）を設け、第２ヘッダタンク（２８）内に第２仕切壁（３４）を設けることにより、第１、第２仕切壁（３３、３４）を境界として、低温側熱交換器（４）を、第１、第２の低温側熱交換コア部（４ａ、４ｂ）に分割することができる。

また、例えば、請求項３に示すように、内部空間に高温側熱交換器（３）を収容し、内部空間が高温側熱交換器（３）によって区画された２つの空間のうち一方の空間側に筐体（２）の内部の高温流体を吸い込む吸込口（１２）と、筐体（２）の内部に熱交換後の高温流体を吹き出す吹出口（１３）とが設けられたケース（１０）と、吸込口（１２）から第１の高温側熱交換コア部（３ａ）に向かって流体が流れる流体通路と、第２の高温側熱交換コア部（３ｂ）から吹出口（１３）に向かって流体が流れる流体通路とが形成されるように、ケース（１０）の内部空間のうち一方の空間を仕切る仕切部材（１４）とによって、第１の高温側熱交換コア部（３ａ）を通過した高温流体をＵターンさせて、第２の高温側熱交換コア部（３ｂ）を通過させることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本実施形態は、本発明を携帯電話通信網基地局の通信機器が収容された筐体内を冷却する通信機器用冷却装置に適用した例である。

図１に、本発明の第１実施形態における冷却装置１の全体構成を示す。本実施形態の冷却装置１は、いわゆる沸騰式、すなわち、熱サイフォン式の冷却装置であり、図１に示すように、筐体２の内部に配置される高温側熱交換器としての沸騰器３と、筐体２の外部に配置される低温側熱交換器としての凝縮器４と、沸騰器３と凝縮器４とを連結する気相冷媒用配管５および液相冷媒用配管６と、沸騰器３に送風する室内ファン７と、凝縮器４に送風する室外ファン８とを備えている。

筐体２は、密閉された内部に発熱体である通信機器９を収容している。通信機器９の発熱によって筐体の内部は外部よりも高温となる。

沸騰器３は、沸騰器用ケース１０に収容された状態で、筐体２の上部に設置されている。沸騰器３は、鉛直方向に平行な筐体２の側壁２ａに対して所定角度傾斜した姿勢で取り付けられている。

一方、凝縮器４は、凝縮器用ケース１１に収容された状態で、筐体２の天板２ｂの上に設置されており、沸騰器３よりも高い位置に設置されている。凝縮器４も、沸騰器３と同様に、筐体２の側壁２ａに対して所定角度傾斜した姿勢で取り付けられている。

図２に、図１中の冷却装置１のうち沸騰器３および凝縮器４を図１中の矢印Ｄ１方向からみた沸騰器３および凝縮器４の正面図を示す。

図２に示すように、本実施形態の冷却装置１では、１枚の沸騰器３と１枚の凝縮器４とを用いている。

１枚の沸騰器３は、正面からみたときに鉛直方向に平行に配された複数本のチューブ２１と、隣り合う各チューブ２１間に介在されたフィン２２と、水平方向に平行に配されるとともに各チューブ２１の上下両端に接続されて各チューブ２１を相互に連通する第１、第２ヘッダタンクとしての上部ヘッダタンク２３と下部ヘッダタンク２４とを有して構成され、これらが一体ろう付けにより接合されている。ここで、正面からみたときにチューブ２１が鉛直方向に平行に配されるとは、チューブ２１が水平に配置されているのではなく、チューブ２１の一端と他端とがそれぞれ上側と下側とに位置し、沸騰器３を側面側からみたときにチューブ２１が鉛直方向に平行になっていない場合も含む意味である。

チューブ２１は、例えば、アルミニウムや銅等の伝熱性に優れた金属材により断面形状が偏平な長円形状であって、直線状に伸びるように形成されている。

フィン２２は、例えば、アルミニウムの薄板を交互に折り曲げて波状に成形したもので、各折り曲げ部でチューブ２１の表面に接合されている。

各ヘッダタンク２３、２４は、それぞれチューブ２１と同じ金属材により両端が閉じた略筒形状に形成され、各ヘッダタンク２３、２４の長手方向、すなわち、図２中の左右方向に一定の間隔をおいて各チューブ２１の端部が挿入されている。

１枚の凝縮器４は、凝縮器３と同様に、正面からみたときに鉛直方向に平行に配された複数本のチューブ２５と、隣り合う各チューブ２５間に介在されたフィン２６と、水平方向に平行に配されるとともに各チューブ２５の上下両端に接続されて各チューブ２１を相互に連通する第１、第２ヘッダタンクとしての上部ヘッダタンク２７と下部ヘッダタンク２８とを有して構成され、これらは一体ろう付けにより接合されている。凝縮器４のチューブ２５、フィン２６および上部ヘッダタンク２７は、沸騰器３のチューブ２１、フィン２２および上部ヘッダタンク２３と同様の形状および材質である。

そして、本実施形態では、沸騰器３の上部、下部ヘッダタンク２３、２４内部の中央部に、それぞれ、ヘッダタンク２３、２４の内部空間を長手方向で並ぶ２つの空間に仕切る第１、第２仕切壁３１、３２が設けられている。同様に、凝縮器４の上部、下部ヘッダタンク２７、２８内部の中央部に、それぞれ、ヘッダタンク２７、２８の内部空間を長手方向で並ぶ２つの空間に仕切る第１、第２仕切壁３３、３４が設けられている。

これら４つの仕切壁３１、３２、３３、３４は、チューブ２１、２５と同じもしくは異なる金属板材によって構成される仕切壁であり、各ヘッダタンク２３、２４、２７、２８に、一体ろう付けされている。

この結果、沸騰器３は、沸騰器３の第１、第２仕切壁３１、３２を境にして、高温側熱交換コア部としての第１のコア部３ａと第２のコア部３ｂの２つに分割されており、凝縮器４は、凝縮器４の第１、第２仕切壁３３、３４を境にして、低温側熱交換コア部としての第１のコア部４ａと第２のコア部４ｂの２つに分割されている。

沸騰器３の第１のコア部３ａは、上部ヘッダタンク２３および下部ヘッダタンク２４のうち第１、第２仕切壁３１、３２よりも片側、例えば、右側の部位２３ａ、２４ａと、これらの間に位置するチューブ２１と、フィン２２とによって構成されており、沸騰器３の第２のコア部３ｂは、上部ヘッダタンク２３および下部ヘッダタンク２４の左側の部位２３ｂ、２４ｂと、これらの間に位置するチューブ２１と、フィン２２とによって構成されている。

沸騰器３の第１のコア部３ａと第２のコア部３ｂとは、第１、第２のコア部のコア面に平行な方向、すなわち、上部、下部ヘッダタンク２３、２４の長手方向と平行な方向に並んで配置されている。

同様に、凝縮器４の第１のコア部４ａは、上部ヘッダタンク２７および下部ヘッダタンク２８のうち第１、第２仕切壁３３、３４よりも片側、例えば、右側の部位２７ａ、２８ａと、これらの間に位置するチューブ２５と、フィン２６とによって構成されており、凝縮器４の第２のコア部４ｂは、上部ヘッダタンク２７および下部ヘッダタンク２８の左側の部位２７ｂ、２８ｂと、これらの間に位置するチューブ２５と、フィン２６とによって構成されている。

凝縮器４の第１のコア部４ａと第２のコア部４ｂとは、第１、第２のコア部のコア面に平行な方向、すなわち、上部、下部ヘッダタンク２７、２８の長手方向と平行な方向に並んで配置されている。

また、本実施形態では、沸騰器３と凝縮器４とは、２本の気相冷媒用配管５および２本の液相冷媒用配管６によって接続されている。すなわち、沸騰器３の第１のコア部３ａと、これに対応する凝縮器４の第１のコア部４ａとは、上側ヘッダタンク２３ａ、２７ａ同士が第１の気相冷媒用配管５ａによって連通されており、下側ヘッダタンク２４ａ、２８ｂ同士が第１の液相冷媒用配管６ａによって連通されており、これらによって、１つの冷媒回路が構成されている。

同様に、沸騰器３の第２のコア部３ｂと、凝縮器４の第２のコア部４ｂと、第２の気相冷媒用配管５ｂと、第２の液相冷媒用配管６ｂとによって、１つの冷媒回路が構成されている。

気相冷媒用配管５ａ、５ｂは、沸騰器３で液相冷媒が沸騰して気化した気相冷媒を凝縮器４へ導くものであり、液相冷媒用配管６ａ、６ｂは凝縮器４で気相冷媒が凝縮された液相冷媒を蒸発器３へ導くものである。これらの配管５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂは、例えば、アルミニウム等の金属製パイプによって構成される。また、冷媒としては、例えば、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒が用いられる。

このように、本実施形態では、一組の沸騰器３および凝縮器４において、独立した２つの冷媒回路が構成されている。

図３（ａ）、（ｂ）にそれぞれ図１中の沸騰器用ケース１０をＤ２方向からみた下面図、Ｄ１方向からみた側面図を示す。また、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ図１中の沸騰器用ケース１０のみをＤ２方向からみた下面図、Ｄ１方向からみた側面図、図１と同じ方向からみた断面図を示す。

沸騰器用ケース１０は、図１、図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、上面を省略した略直方体である。なお、沸騰器用ケース１０は上面を有していても良い。

そして、図３（ａ）、図４（ａ）に示すように、沸騰器用ケース１０の下面１０ａには、内気を吸い込む吸込口１２をなす開口部が形成されている。図３（ａ）に示すように、吸込口１２は、沸騰器用ケース１０の下面１０ａのうち沸騰器３の第１のコア部３ａに対向する部位のみに配置されている。ここで、沸騰器用ケース１０の下面１０ａのうち沸騰器３の第１のコア部３ａに対向する部位とは、沸騰器用ケース１０の下面１０ａに沸騰器３を投影したときに第１のコア部３ａが位置する領域を意味する。

また、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、沸騰器用ケース１０の側面１０ｂには、熱交換後の内気を吹き出す吹出口１３をなす開口部が形成されている。図３（ｂ）に示すように、吹出口１３は、沸騰器用ケース１０の側面１０ｂのうち沸騰器３の第２のコア部３ｂに対向する部位のみに配置されている。ここで、沸騰器用ケース１０の側面１０ｂのうち沸騰器３の第２のコア部３ｂに対向する部位とは、沸騰器用ケース１０の側面１０ｂに沸騰器３を投影したときに第２のコア部３ｂが位置する領域を意味する。

また、図１に示すように、沸騰器用ケース１０の内部空間は、沸騰器３によって２つの空間に区画された状態であり、これら２つの空間のうち一方の空間側、例えば、図中下方の空間側に面するように、吸込口１２と吹出口１３とが沸騰器用ケース１０に設けられている。そして、沸騰器用ケース１０の内部であって、沸騰器３よりも吹出口１３および吸込口１２側の空間内に、２つの空間に仕切る仕切壁１４が設けられている。

図５に、沸騰器３を上方からチューブに沿った方向でみたときの沸騰器３と仕切壁１４の模式図を示す。なお、図５では、吹出口１３および吸込口１２を図示していないが、沸騰器用ケース１０の内部空間のうち、沸騰器３よりも下方側の空間が沸騰器３よりも吹出口１３および吸込口１２側の空間である。

仕切壁１４は、第１、第２のコア部３ａ、３ｂの境界近傍に配置されている。仕切壁１４は、第１のコア部３ａに流入する空気が流れる通路と第２のコア部３ｂから流出する空気が流れる通路とを形成するものである。この仕切壁１４によって、沸騰器３よりも吹出口１３および吸込口１２側の空間に、吸込口１２から内気が第１のコア部３ａに向かって流れる流体通路と、第２のコア部３ｂから吹出口１３に向かって内気が流れる流体通路とが形成されている。

仕切壁１４は、板状部材によって構成され、図１、図４（ｃ）示すように、沸騰器用ケース１０の下面１０ａ、側面１０ｂおよび沸騰器３によって区画される空間を第１のコア部３ａ側と第２のコア部３ｂ側とに仕切ることができるように、沸騰器用ケース１０の下面１０ａ、側面１０ｂおよび沸騰器３に沿った三角形状である。

一方、沸騰器用ケース１０の内部の沸騰器３によって区画された空間のうち、吹出口１３および吸込口１２側の空間とは反対側の空間は、仕切壁が設けられていないので、第１のコア部３ａを通過した空気が第２のコア部３ｂに向かって流れる空気通路となる。

また、図１、図３（ａ）に示すように、沸騰器用ケース１０内部のうち、沸騰器３よりも吸込口１２側の空間であって、仕切壁１４よりも第１のコア部３ａ側の空間に、室内ファン７が配置されている。室内ファン７は、筐体２の内気を沸騰器３に送風するものであり、例えば、軸流式ファンが用いられる。

このようにして、沸騰器用ケース１０の内部において、室内ファン７が回転することによって、図１、５中の矢印のように、吸込口１２から沸騰器用ケース１０の内部に吸入された筐体２の内気は、第１のコア部３ａを通過した後、Ｕターンして第２のコア部３ｂを通過して、吹出口１３から筐体２の内部へ戻されるようになっている。なお、第１のコア部３ａを通過する内気の流れ方向と、第２のコア部３ｂを通過する内気の流れ方向とは反対の関係である。

一方、凝縮器用ケース１１は、図１に示すように、外気を吸い込む吸込口１５と熱交換後の外気を吹き出す吹出口１６とを有している。吸込口１５および吹出口１６は、凝縮器用ケース１１に形成された開口部によって構成されている。図示しないが、吸込口１５および吹出口１６は、凝縮器用ケース１１の壁面のうち、第１、第２のコア部４ａ、４ｂの両方に対向する位置に配置されている。

ここで、図６に、凝縮器４を上方からチューブに沿った方向でみたときの模式図を示す。
本実施形態では、図６中の矢印のように、凝縮器４の第１、第２のコア部４ａ、４ｂに対して外気が並列に流れるようになっている。すなわち、凝縮器４の第１、第２のコア部４ａ、４ｂは、外気流れに対して並列に配置されている。

これにより、凝縮器４を通過する外気は、第１、第２のコア部４ａ、４ｂを順に流れるのではなく、第１のコア部４ａを通過する外気と、第２のコア部４ｂを通過する外気とに分岐して流れる。なお、第１、第２のコア部４ａ、４ｂを通過する外気の流れ方向は同じである。

室外ファン８は、筐体２の外気を凝縮器４に送風するものであり、例えば、軸流式ファンが用いられる。室外ファン８は、凝縮器用ケース１２に収容された状態で、凝縮器４の隣に配置されている。

次に、上記した構成の冷却装置１の作用を説明する。

図１に示す通信機器９から発生する熱によって筐体２の内部温度が上昇した場合に、室内ファン７および室外ファン８が通電され、図１中の矢印のように、室内ファン７によって高温流体としての筐体２の内気が沸騰器３に送風され、室外ファン８によって低温流体としての外気が凝縮器４に送風される。

このとき、筐体２の内気は、図２、５中の矢印のように、沸騰器３の第１のコア部３ａを通過した後、Ｕターンして、第２のコア部３ｂを通過する。一方、筐体２の外気は、図２、６中の矢印のように、凝縮器４の第１、第２のコア部４ａ、４ｂのそれぞれを並列に通過する。

これにより、沸騰器３の第１、第２のコア部３ａ、３ｂでは、図２に示す各チューブ２１内に満たされている液相冷媒と内気とが熱交換し、液相冷媒が内気から受熱して沸騰し気相冷媒となる。この気相冷媒は、チューブ２１内を上昇して上部ヘッダタンク２３ａ、２３ｂより気相冷媒用配管５ａ、５ｂを通って、沸騰器３の第１、第２のコア部３ａ、３ｂのそれぞれに対応する凝縮器４の第１、第２のコア部４ａ、４ｂの上部ヘッダタンク２７ａ、２７ｂへ流入する。

凝縮器４の第１、第２のコア部４ａ、４ｂでは、上部ヘッダタンク２７ａ、２７ｂから各チューブ２５へ分配された気相冷媒が、各チューブ２５を流れる際に、気相冷媒と外気とが熱交換して、潜熱を放出してチューブ２５の壁面に凝縮して液相冷媒となる。この液相冷媒は、液滴となって下部ヘッダタンク２８ａ、２８ｂへ滴下する。下部ヘッダタンク２８ａ、２８ｂに溜まった液相冷媒は、液相冷媒用配管６ａ、６ｂを通って沸騰器３の第１、第２のコア部３ａ、３ｂの下部ヘッダタンク２４ａ、２４ｂへ流入し、下部ヘッダタンク２４ａ、２４ｂから再び沸騰器３の第１、第２のコア部３ａ、３ｂの各チューブ２１へ供給されて、上記サイクルを繰り返す。

以上のように、冷媒が沸騰と凝縮とを繰り返して沸騰器３と凝縮器４とを自然循環することにより、筐体２の内気が冷却され、通信機器９の温度上昇が抑制される。

次に、本実施形態の主な特徴について説明する。

本実施形態では、１枚の沸騰器３と１枚の凝縮器４とからなる一組の沸騰器３と凝縮器４において、沸騰器３を第１、第２のコア部３ａ、３ｂに分割し、凝縮器４を第１、第２のコア部４ａ、４ｂに分割し、対応するコア部同士を気相冷媒用配管５ａ、５ｂおよび液相冷媒用配管６ａ、６ｂで連通させることで、２つの独立した冷媒回路を形成している。

そして、沸騰器３の第１、第２のコア部３ａ、３ｂを順に連続して内気が通過するようになっているので、沸騰器用ケース１０の吸込口１２から吸い込まれた内気は、第１のコア部３ａで熱交換することによって温度が下がり、第１のコア部３ａを通過することで温度が下がった内気は、第２のコア部３ｂで熱交換することによって、さらに温度が下がり、沸騰器用ケース１０の吹出口１３から吹き出される。

このように、本実施形態では、２つの独立した冷媒回路によって内気を冷却することができるので、本実施形態と同様の大きさの沸騰器と凝縮器とを一組備え、１つの冷媒回路を構成する沸騰器を内気が通過する場合と比較して、一組の沸騰器と凝縮器とによる冷却性能を向上させることができる。

また、本実施形態では、凝縮器４においては、第１、第２のコア部４ａ、４ｂを連続して外気が通過するのではなく、第１、第２のコア部４ａ、４ｂのそれぞれを並列に通過するようになっている。

ここで、凝縮器４においても、沸騰器３と同様に、第１、第２のコア部４ａ、４ｂを順に外気が通過するようにしても良いが、この場合、第１、第２のコア部４ａ、４ｂのうち外気流れの下流側に配置された方では、上流側に配置されたコア部を通過した外気と熱交換することとなるため、一方の冷媒回路における潜熱の放熱量が低下してしまう。

これに対して、本実施形態では、凝縮器４の第１、第２のコア部４ａ、４のそれぞれに、第１、第２のコア部４ａ、４ｂと熱交換する前の外気を通過させているので、一方の冷媒回路における潜熱の放出量の低下を抑制できる。

これにより、本実施形態によれば、図１に示す冷却装置に対して凝縮器４の第１、第２のコア部４ａ、４ｂを順に外気が通過するようにした場合と比較して、冷却性能を向上させることができる。

ここで、図７に、本実施形態の冷却装置１の冷却性能の試験結果を示し、図８に比較例における冷却装置の冷却性能の試験結果を示す。

図７は、図１に示す冷却装置において、通信機器９の代わりに、発熱器４１を用いて３ｋＷの発熱をさせ、外気温度Ｔ_１を４５℃としたときの沸騰器３の吸込空気温度Ｔ_２、沸騰器３からの吹出空気温度Ｔ_３を測定した結果である。

一方、図８は、図１に示す冷却装置に対して、第１、第２仕切壁３１、３２を設けない場合、すなわち、沸騰器３、凝縮器４をそれぞれ２つのコア部に分割しない場合において、図７と同様に、発熱器４１を用いて３ｋＷの発熱をさせ、外気温度Ｔ_１を４５℃としたときの沸騰器３の吸込空気温度Ｔ_４、沸騰器３からの吹出空気温度Ｔ_５を測定した結果である。なお、図７、８における室内ファン７の風量、室外ファン８の風量、冷媒量等の諸条件は同一である。

比較例では、図８中の矢印Ａ２のように内気が沸騰器３を１回しか通過しないので、沸騰器３の吸込空気温度Ｔ_４は７２℃であり、吹出空気温度Ｔ_５は６０℃であった。

これに対して、本実施形態では、図７中の矢印Ａ２のように内気が２つのコア部３ａ、３ｂを順に通過するとともに、図７中の矢印Ａ１のように外気が凝縮器４の２つのコア部４ａ、４ｂを並列に通過している。すなわち、内気が沸騰器３を２回通過するとともに、外気が凝縮器４を１回通過している。このため、沸騰器３の吸込空気温度Ｔ_２は６７℃であり、吹出空気温度Ｔ_３は外気温度Ｔ_１により近い５５℃であった。この結果から、本実施形態によれば冷却装置の冷却性能を向上できることがわかる。

（第２実施形態）
図９に、本実施形態における沸騰器３、凝縮器４のヘッダタンク５１の一部を示す。図９中のヘッダタンク５１は、図２中のヘッダタンク２３、２４、２７、２８に相当する。

第１実施形態では、図２に示すように、沸騰器３のヘッダタンク２３、２４および凝縮器４のヘッダタンク２７、２８に仕切壁３１、３２、３３、３４を設けていたが、本実施形態では、１つのヘッダタンク５１の対向する壁面５１ａ、５１ｂの一方５１ａを他方５１ｂ側に凹ませることで、対向する壁面５１ａ、５１ｂ同士を部分的に接合して、接合部５２によって、１つのヘッダタンク５１の内部空間を長手方向に区画している。

このようにして、１枚の沸騰器３を２つのコア部３ａ、３ｂに分割し、１枚の凝縮器４を２つのコア部４ａ、４ｂに分割しても良い。

（第３実施形態）
図１０に、本実施形態における沸騰器３、凝縮器４のヘッダタンク５１の一部を示す。図１０中のヘッダタンク５１は、図２中のヘッダタンク２３、２４、２７、２８に相当する。

第２実施形態では、１つのヘッダタンク５１の対向する壁面５１ａ、５１ｂの一方５１ａを他方５１ｂ側に凹ませていたが、本実施形態のように、１つのヘッダタンク５１の対向する壁面５１ａ、５１ｂの両方を相手側に向かって凹ませることで、対向する壁面５１ａ、５１ｂ同士を部分的に接合しても良い。

（第４実施形態）
図１１に、本実施形態における沸騰器３、凝縮器４のヘッダタンクの一部を示す。図１１中のヘッダタンクは、図２中のヘッダタンク２３、２４、２７、２８に相当する。

本実施形態では、複数のヘッダタンク６１、６２の端部同士を接合して一体化させることで、１本のヘッダタンクを構成している。この場合、接合された端部の壁面６３が、図２中の仕切壁３１、３２、３３、３４に相当する。

このようにして、１枚の熱交換器を構成しても良い。したがって、本明細書で言う１枚の熱交換器とは、熱交換コア部がヘッダタンクの長手方向で一体となっている熱交換器を意味する。

（第５実施形態）
図１２に、本実施形態における沸騰器３、凝縮器４のヘッダタンクの一部を示す。図１２中のヘッダタンクは、図２中のヘッダタンク２３、２４、２７、２８に相当する。

本実施形態では、連結部材６４によって、複数のヘッダタンク６１、６２同士を連結させることで、１本のヘッダタンクを構成している。このようにして、１枚の熱交換器を構成しても良い。

（第６実施形態）
図１３に、本実施形態における冷却装置の沸騰器３のレイアウトを示す。図１３では、図５と同様の構成部に図５と同一の符号を付している。

本実施形態では、第１実施形態で説明した図５に示す冷却装置に対して、沸騰器３を追加し、２枚の沸騰器３をコア面に対して垂直な方向に並べている。なお、図示しないが、凝縮器４も１枚追加している。

各沸騰器３は、第１実施形態と同様に、第１、第２のコア部３ａ、３ｂを有しており、各コア部毎で１つの独立した冷媒回路を構成しているので、本実施形態では、４つの独立した冷媒回路を備えている。また、本実施形態では、２つの沸騰器３の間に仕切壁７０を設け、沸騰器３の４つのコア部３ａ、３ｂを順に内気が通過する構成となっている。

このように、沸騰器３、凝縮器４の枚数を増加させることで、冷却装置の冷却性能をさらに向上させることができる。なお、本実施形態では、沸騰器３および凝縮器４の枚数をそれぞれ２枚としていたが、３枚以上としても良い。

（第７実施形態）
図１４に本実施形態における冷却装置の沸騰器３のレイアウトを示す。図１４では、図５と同様の構成部に図５と同一の符号を付している。

第１実施形態では、沸騰器３に２つのコア部３ａ、３ｂを設けていたが、本実施形態では、沸騰器３に３つのコア部３ａ、３ｂ、３ｃを設けている。

例えば、１枚の沸騰器３を構成するヘッダタンクの内部に、２枚の仕切壁７１、７２を設け、ヘッダタンクを長手方向で３つの空間に仕切ることで、１枚の沸騰器３を３つのコア部３ａ、３ｂ、３ｃに分割している。凝縮器４も同様に３つのコア部に分割されている。これら３つの第１、第２、第３のコア部３ａ、３ｂ、３ｃは、それぞれに対応する凝縮器４のコア部とともに独立した冷媒回路を構成している。

また、本実施形態では、沸騰器用ケース１０の内部のうち、沸騰器３よりも吸込口側であって、第１、第２のコア部３ａ、３ｂの境界付近に仕切壁７３を設け、沸騰器３よりも吹出口側であって、第２、第３のコア部３ｂ、３ｃの境界付近に仕切壁７４を設けている。

これにより、本実施形態では、第１のコア部３ａを通過した内気がＵターンして第２のコア部３ｂを通過し、第２のコア部３ｂを通過した内気がＵターンして第３のコア部３ｃを通過するようになっており、内気がＳ字状に第１、第２、第３のコア部３ａ、３ｂ、３ｃを順に通過するようになっている。このように、内気が沸騰器３を３回通過するようにしても良い。

なお、本実施形態では、沸騰器３、凝縮器４のそれぞれに設けるコア部の数を３としていたが４以上としても良い。

（第８実施形態）
図１５に本実施形態における冷却装置を示す。図１５では、図１と同様の構成部には図１と同様の符号を付している。また、図１５では、凝縮器４、気相冷媒用配管５、液相冷媒用配管６を省略している。

第１実施形態では、図１に示すように、吸込口１２を沸騰器用ケース１０の下面１０ａに設け、吹出口１３を沸騰器用ケース１０の側面１０ｂに設けていたが、本実施形態では、図１５に示すように、吸込口１２および吹出口１３を下面１０ａに設けている。このように、吸込口１２および吹出口１３を沸騰器用ケース１０の同じ壁面に設けても良い。

（他の実施形態）
（１）第１実施形態では、図３（ａ）に示すように、沸騰器用ケース１０における吸込口１２の位置を、第１のコア部３ａに対向する部位としていたが、吸込口１２から吸い込んだ内気を第１のコア部３ａにのみ通過させることができれば、他の位置としても良い。

同様に、図３（ｂ）に示すように、沸騰器用ケース１０における吹出口１３の位置を、第２のコア部３ｂに対向する部位としていたが、吹出口１３から第２のコア部３ｂを通過した空気を吹き出すことができれば、他の位置としても良い。

（２）上記した各実施形態では、凝縮器４を筐体２の天板２ｂの上に設置していたが、筐体２の側壁２ａに設置しても良い。

（３）上記した各実施形態では、室内ファン７を沸騰器用ケース１０に収容していたが、沸騰器用ケース１０とは別のケースに室内ファン７を収容しても良い。同様に、室外ファン８を凝縮器用ケース１１に収容していたが、凝縮器用ケース１１とは別のケースに室外ファン８を収容しても良い。

（４）上記した各実施形態では、携帯電話通信網基地局の通信機器が収容された筐体内を冷却する冷却装置を例として説明したが、他の筐体の内部に収容された発熱体を冷却する冷却装置においても本発明は適用可能である。

（５）上記した各実施形態は実施可能な範囲で任意に組み合わせが可能である。

本発明の第１実施形態における冷却装置１の断面図である。図１中の冷却装置１のうち沸騰器３および凝縮器４を図１中の矢印Ｄ１方向からみた沸騰器３および凝縮器４の正面図である。（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図１中の沸騰器用ケース１０をＤ２方向からみた沸騰器用ケース１０の下面図、Ｄ１方向からみた沸騰器用ケース１０の側面図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、図１中の沸騰器用ケース１０のみをＤ２方向からみた沸騰器用ケース１０の下面図、Ｄ１方向からみた沸騰器用ケース１０の側面図、図１と同じ方向からみた沸騰器用ケース１０の断面図である。沸騰器３を上方からチューブに沿った方向でみたときの沸騰器３と仕切壁１４の模式図である。凝縮器４を上方からチューブに沿った方向でみたときの模式図である。第１実施形態における冷却装置１の冷却性能の試験結果である。比較例における冷却装置の冷却性能の試験結果である。第２実施形態における沸騰器３、凝縮器４のヘッダタンク５１の部分断面図である。第３実施形態における沸騰器３、凝縮器４のヘッダタンク５１の部分断面図である。第４実施形態における沸騰器３、凝縮器４のヘッダタンク５１の部分断面図である。第５実施形態における沸騰器３、凝縮器４のヘッダタンク５１の部分断面図である。第６実施形態における沸騰器用ケース１０内の沸騰器３のレイアウトを示す図である。第７実施形態における沸騰器用ケース１０内の沸騰器３のレイアウトを示す図である。第８実施形態における冷却装置の断面図である。

符号の説明

１冷却装置
２筐体
３沸騰器
３ａ沸騰器の第１のコア部
３ｂ沸騰器の第２のコア部
４凝縮器
４ａ凝縮器の第１のコア部
４ｂ凝縮器の第２のコア部

Claims

発熱体（９）が収容された筐体（２）の内部を冷却する冷却装置であって、
前記筐体（２）の内部に配され、前記筐体（２）内部の高温流体と内部を流れる冷媒との熱交換を行う第１、第２の高温側熱交換コア部（３ａ、３ｂ）を有する１枚の高温側熱交換器（３）と、
前記筐体（２）の外部で前記高温側熱交換器（３）より高い位置に配され、前記筐体（２）外部の低温流体と内部を流れる冷媒との熱交換を行う第１、第２の低温側熱交換コア部（４ａ、４ｂ）を有する１枚の低温側熱交換器（４）と、
前記第１、第２の高温側熱交換コア部（３ａ、３ｂ）と、それぞれに対応する前記第１、第２の前記低温側熱交換コア部（４ａ、４ｂ）とを連通させ、前記第１、第２の高温側熱交換コア部（３ａ、３ｂ）で沸騰気化した気相冷媒を前記第１、第２の低温側熱交換コア部（４ａ、４ｂ）へ導入する気相冷媒用配管（５ａ、５ｂ）と、
前記第１、第２の高温側熱交換コア部（３ａ、３ｂ）と、それぞれに対応する前記第１、第２の前記低温側熱交換コア部（４ａ、４ｂ）とを連通させ、前記第１、第２の低温側熱交換コア部（４ａ、４ｂ）で凝縮した液相冷媒を前記第１、第２の高温側熱交換コア部（３ａ、３ｂ）へ導入する液相冷媒用配管（６ａ、６ｂ）とを備え、
前記第１の高温側熱交換コア部（３ａ）とこれに対応する前記第１の低温側熱交換コア部（４ａ）とによって構成される冷媒回路と、前記第２の高温側熱交換コア部（３ｂ）とこれに対応する前記第２の低温側熱交換コア部（４ｂ）とによって構成される冷媒回路とは、独立した冷媒回路であり、
前記高温側熱交換器（３）は、前記第１、第２の高温側熱交換コア部（３ａ、３ｂ）がコア面に平行な方向で並んで配置されており、前記第１の高温側熱交換コア部（３ａ）を通過した高温流体がＵターンして、前記第２の高温側熱交換コア部（３ｂ）を通過するようになっており、
前記低温側熱交換器（４）は、前記筐体（２）の外部の低温流体が、前記第１、第２の低温側熱交換コア部（４ａ、４ｂ）のそれぞれを並列に通過するようになっていることを特徴とする冷却装置。
前記高温側熱交換器（３）は、
鉛直方向に平行に配された複数本のチューブ（２１）と、
前記複数本のチューブ（２１）の上端に連通するとともに水平方向に平行に配された第１ヘッダタンク（２３）と、
前記複数本のチューブ（２１）の下端に連通するとともに水平方向に平行に配された第２ヘッダタンク（２４）と、
前記第１ヘッダタンク（２３）内に設けられ、前記第１ヘッダタンク（２３）の内部空間を前記第１ヘッダタンク（２３）の長手方向に並ぶ２つの空間に仕切る第１仕切壁（３１）と、
前記第２ヘッダタンク（２４）内に設けられ、前記第２ヘッダタンク（２４）の内部空間を前記第２ヘッダタンク（２４）の長手方向に並ぶ２つの空間に仕切る第２仕切壁（３２）とを備え、
前記高温側熱交換器（３）は、前記第１、第２仕切壁（３１、３２）を境界として、前記第１、第２の高温側熱交換コア部（３ａ、３ｂ）に分割されており、
前記低温側熱交換器（４）は、
鉛直方向に平行に配された複数本のチューブ（２５）と、
前記低温側熱交換器（４）における前記複数本のチューブ（２５）の上端に連通するとともに水平方向に平行に配された第１ヘッダタンク（２７）と、
前記低温側熱交換器（４）における前記複数本のチューブ（２５）の下端に連通するとともに水平方向に平行に配された第２ヘッダタンク（２８）と、
前記低温側熱交換器（４）における前記第１ヘッダタンク（２７）内に設けられ、前記第１ヘッダタンク（２７）の内部空間を前記第１ヘッダタンク（２７）の長手方向に並ぶ２つの空間に仕切る第１仕切壁（３３）と、
前記低温側熱交換器（４）における前記第２ヘッダタンク（２８）内に設けられ、前記第２ヘッダタンク（２８）の内部空間を前記第２ヘッダタンク（２８）の長手方向に並ぶ２つの空間に仕切る第２仕切壁（３４）とを備え、
前記低温側熱交換器（４）は、前記低温側熱交換器（４）における前記第１、第２仕切壁（３３、３４）を境界として、前記第１、第２の低温側熱交換コア部（４ａ、４ｂ）に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
内部空間に前記高温側熱交換器（３）を収容し、前記内部空間が前記高温側熱交換器（３）によって区画された２つの空間のうち一方の空間側に前記筐体（２）の内部の高温流体を吸い込む吸込口（１２）と、前記筐体（２）の内部に熱交換後の高温流体を吹き出す吹出口（１３）とが設けられたケース（１０）と、
前記ケース（１０）の内部に設けられ、前記吸込口（１２）から前記第１の高温側熱交換コア部（３ａ）に向かって流体が流れる流体通路と、前記第２の高温側熱交換コア部（３ｂ）から前記吹出口（１３）に向かって流体が流れる流体通路とが形成されるように、前記ケース（１０）の前記一方の空間を仕切る仕切部材（１４）とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。