JPH04251178A - 沸騰冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】この発明は、２成分以上の混合体を冷却媒
体に使用する沸騰冷却装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両用の沸騰冷却媒体としては、不
燃性で、かつ、冷却特性もすぐれているフロン１１３（
Ｃ２Ｃｌ３Ｆ３）が従来使われていた（三菱電機技報Ｖ
ｏｌ．４８．Ｎｏ．２）が、近年フロン１１３　をはじ
めとするフロンガスは、オゾン層破壊の点から、将来的
には使用しない方向が示されている。フロン１１３　を
用いた沸騰冷却装置の概略構成を図３に示す。図におい
て、（１）　はサイリスタ素子、（２ａ）はフィン、（
３ａ）は蒸気管、（６ａ）は凝縮器、（７ａ）は液戻り
管、（８ａ）はフロン液、（９ａ）はフロン蒸気、（１
０ａ）は容器である。

【０００３】次に動作について説明する。サイリスタ素
子（１）　が動作状態になると内部で電力損失が起こり
、その結果、数１００　ワットの高発熱量が発生する。 一方、このサイリスタ素子（１）　の冷却面は直径数１
０ｍｍという小さな面積であるために冷却面の熱流束は
１０５ｗ／ｍ２という高流束となっている。従来の装置
では、図３に示すように、サイリスタ素子（１）　で発
生した熱はフィン（２ａ）から容器（１０ａ）　に収納
されたフロン液（８ａ）に吸収され、フロン液（８ａ）
自身は体積膨張を起こすとともにその一部は気化する。 この沸騰によって生じたフロン蒸気（９ａ）は、蒸気管
（３ａ）を通過して凝縮器（６ａ）で冷却されて液化し
、凝縮器底部から液戻り管（７ａ）を通って容器（１０
ａ）　に戻る。 この動作が繰り返されることによって、サイリスタ素子
（１）　は冷却され続けることになる。

【０００４】以上のような動作は、フロン１１３　ばか
りでなく、例えばＣ６Ｆ１８のようなフロロカーボン液
、あるいは水（Ｈ２Ｏ）　であっても沸騰冷却方式であ
るかぎりは全く同じである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の沸騰冷却装置は
以上のように構成されているので、沸点の異なる水を含
む２成分以上の混合媒体を用いると、凝縮液が、水平部
分が存在する凝縮器底面、液戻り管、蒸気管に滞留し、
凝固点の高い凝縮液が常に存在して凍結による機器の破
損を招くという問題があった。

【０００６】この発明は、凍結による機器の破損を防止
することができる沸騰冷却装置を得ることを目的とする
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る沸騰冷却
装置は、機器動作中に発生する液体成分比の均一状態か
らの隔離と凍結温度の上昇を含む凍結時の体積膨張によ
る容器の破損を防止するため、周囲温度に左右されるこ
となく凍結の進行方向が決まるようにしたものである。

【０００８】

【作　　用】この発明においては、低沸点成分である凝
縮液が一様な傾斜によって滞留することがなく、液の凍
結部は冷媒液の気相側が最終となるため、凍結時の内圧
発生は防止される。

【０００９】

【実施例】以下この発明の実施例について説明する。図
１において、（１）　はサイリスタ素子、（２）　は蒸
発器、（３）　は蒸発した冷媒の蒸気を凝縮器（６）　
へ送ることと、凝縮した液を戻すための蒸気管、（６）
　は蒸発した冷媒の蒸気を凝縮し、全て元に戻すための
凝縮器、（７）　は凝縮器（６）　の底面と蒸発器（２
）　を連通し凝縮液を再び水を主成分の１つとする混合
液状冷媒でたとえば水＋エチレングリコールの冷媒液（
８）　へ戻す液戻り管である。蒸発器（３）　および液
戻り管（７）は、それぞれ一様に傾斜している。凝縮器
（６）　は蒸発管（３）　と同様に傾斜している。凝縮
器（６）　にはヘッダ１（４）　およびヘッダ２（５）
　が結合されている。

【００１０】この実施例では、蒸発器（２）　は各サイ
リスタ素子（１）毎に個別に設けられており、いわゆる
個別フィンタイプと呼ばれている構造を採用している。 この実施例の場合、装置は銅製で作られるとともに冷媒
液（８）　はエチレングリコール水溶液を使用する。

【００１１】次に動作について説明する。凍結温度（凝
固点）−２０℃の冷媒液（８）　（水：エチレングリコ
ール＝６５：３５）を用いる。この状態で脱気されてい
る。サイリスタ素子（１）　が動作状態になると内部で
電力損失が起こり、その結果、数１００　ワットの高発
熱量が発生する。発生した熱は、エチレングリコール水
溶液でなる冷媒液（８）　に放熱され、一部が沸騰する
。このとき水のほうが蒸気圧が高いため、この冷媒蒸気
（９）　は蒸気管（３）　を通って凝縮器（６）　に入
り、凝縮されてヘッド１（４）　の壁面に沿って冷媒液
上面（８１）に分離された状態で溜まる。

【００１２】以上のように蒸気管（３）　、凝縮器（６
）　を通る冷媒蒸気（９）　は水分の多い液体であるた
め、この液体が冷媒蒸気（９）　の流路において滞留す
ると、凝縮液に組成変化（蒸発器側ではエチレングリコ
ールの濃縮、凝縮器側ではエチレングリコールの希釈と
なる）が生じ、蒸発器（２）　側の冷却能力が低下する
。また、蒸気管（３）、凝縮器（６）　内では、運転が
停止されると−２０℃よりも高い温度で凍結がはじまっ
てしまい（図２）体積膨張によって機器を破損する。こ
のため凝縮液はすみやかに冷媒液（８）　に戻すことが
望ましい。このため、蒸気管（３）　内にて生じた凝縮
液は蒸発器（２）　側の冷媒液（８）　へ凝縮器（６）
　内で生じた凝縮液は凝縮器（６）　側の冷媒液（８）
　へすみやかに戻すように蒸気管（３）　、凝縮器（６
）　のそれぞれ傾斜をつけ、滞留を避け、凍結による機
器の破損を防止している。

【００１３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、冷却
媒体として、水を含む２以上の主成分を混合した液体を
使用しているため、フロンに見られるようなオゾン層破
壊の問題がないことと、凍結するような条件下において
も機器の破損を生じることがなくなるので信頼性の高い
装置を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の概略立断面図である。

【図２】当該実施例の冷却媒体の組成−凍結温度特性線
図である。

【図３】従来の沸騰冷却装置の概略立断面図である。

【符号の説明】

２　　　　蒸発器 ３　　　　蒸気管 ６　　　　凝縮器 ７　　　　液戻り管 ８　　　　冷媒液

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　沸点の異なる水を含む２以上の主成分
   を混合した液状冷却媒体を用いる沸騰冷却装置において
   、蒸発器と凝縮器を連結する蒸気管および液戻り管の傾
   斜が一様であることを特徴とする沸騰冷却装置。
2. 【請求項２】　　凝縮器が蒸気管の傾斜と一様であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の沸騰冷却装置。