JPH06260783A

JPH06260783A - 冷却装置

Info

Publication number: JPH06260783A
Application number: JP5041519A
Authority: JP
Inventors: Minoru Suzuki; 実鈴木
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 1993-03-02
Filing date: 1993-03-02
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】【目的】局所的な発熱を伴う精密機器等の冷却をその
発熱部の形状に合わせて効果的に行うことができる冷却
装置を提供することを目的としている。【構成】発熱体８の熱を冷媒６に受熱させる受熱部９
と、受熱部９で気相化された冷媒６を取り出す気液分離
部１０と、気液分離部１０で分離された冷媒６を冷却し
て液相化するとともに、この液相化された冷媒６を受熱
部９に戻すコンデンサ１１とを備えてなり、コンデンサ
ー１１により液相化された冷媒６を自重により受熱部９
に送給するように構成され、受熱部９は、その内部に冷
媒６を封入させた金属製のハウジング１５を有する構成
とされるとともに、ハウジング１５が発熱体８と一体的
に、または発熱体８に接して設けられ、受熱部９、気液
分離部１０、コンデンサー１１とが冷媒６を移動させる
管路１２、１３、１４により連結された構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子計算機など
の局部的な発熱を伴う精密機器に用いて好適な冷却装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、各種の機械装置において
は、その装置の一部に電熱、燃焼、あるいは摩擦等によ
る発熱を伴う場合があり、通常、その発熱部分に何らか
の冷却手段が講じられている。

【０００３】従来、この冷却手段の一つとして、冷媒の
相変化を伴わない、いわゆる顕熱依存による冷却装置が
知られている。図６は、この顕熱依存による冷却装置の
一例示したものである。図６に示したように、冷却装置
１は、発熱部を有する機械装置２内の発熱部分あるいは
その近傍を通り、外部に冷却器３およびポンプ４を介装
させた管路５を設けるとともに、この管路５内に水やオ
イル等の冷媒６を封入し、冷媒６をポンプ４により循環
させて、発熱部分あるいはその近傍において冷媒６に熱
を伝達し、蓄熱された冷媒６を装置外の冷却器３により
冷却し、再び発熱部あるいはその近傍に冷媒６をポンプ
４で導くものである。ところで、この冷却装置１は、そ
の冷却効率が熱の出側と入側の温度差、すなわち、発熱
部と冷媒６との温度差に依存しており、冷媒６自体の温
度が上昇し、前記温度差が小さくなった場合には、冷却
効率が低くなる問題がある。したがって、冷却効率を高
めるには常に前記温度差を大きく保つ必要がある。しか
し、発熱部が熱伝導率の低い材料で形成されている場合
には、この温度差を大きく保つことは、逆に、発熱部に
熱変形を生じさせる原因となり、機械装置が精密機器か
らなる場合には特に重要な問題となる。また、上記の冷
却装置１では、冷却効率を高めるために、管路内の冷媒
の循環を行う必要があり、このためにポンプなどの動力
源が必要となる。したがって、騒音、振動などが発生
し、さらには、冷媒の循環路内に、ポンプが介装される
ので、冷媒の漏洩等の問題も発生しやすくなり、精密機
器等における冷却装置としては上記の問題と併せて適当
ではない。

【０００４】そこで、上記の課題を解決する冷却手段と
して、冷媒の相変化を伴う潜熱依存による冷却装置があ
る。図７は、この潜熱依存による冷却装置の一例を示し
たものである。なお、図６と共通する部分については同
符号を付した。図に示したように、冷却装置１は、その
本体７内部に、冷媒６を貯溜しこの冷媒６内で発熱体８
（冷却するもの）の熱を受熱させる受熱部９と、この受
熱部９の冷媒６を蒸発させる気液分離部１０と、この気
液分離部１０で蒸発した冷媒６を冷却して液相化すると
ともに、この液相化された冷媒６を受熱部９に戻すコン
デンサ１１とが設けてあり、このコンデンサー１１によ
り液相化された冷媒６は自重により受熱部９に流れ落ち
るように構成されている。

【０００５】上記構成の冷却装置１は、冷媒を液体から
気体に相変化させることによる潜熱依存の冷却装置であ
り、冷媒の熱の出側と入側の温度差がほぼ同じであるた
め、冷媒と発熱体とに温度差が生じることがなく顕熱依
存の冷却装置における冷却装置に比べて大量の熱輸送が
可能でる。しかも、冷媒を循環させる必要がないので、
ポンプを必要とせず、騒音、振動等の問題を生じること
がなく、また、冷媒の漏洩の発生も抑さえることができ
る。したがって、冷媒として例えば絶縁性のものを使用
することにより、Ｇ．Ｔ．Ｏ．サイリスター等の温度差
や振動等の影響を受け易く、かつ複雑な形状の電熱発熱
体を効率よく冷却を行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た潜熱依存による冷却装置には、次のような課題が存在
する。すなわち、上記冷却装置１は受熱部９に貯溜した
冷媒６内に冷却使用とする発熱体を浸す必要があり、発
熱体の形状等が受熱部の寸法に制限される。したがっ
て、例えば、装置寸法が大きな精密機器であって、局所
的な発熱を伴うものを冷却する場合には、その発熱部の
形状に合わせた冷却を行えないといった問題があった。

【０００７】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、局所的な発熱を伴う精密機器等の冷却をその発熱
部の形状に合わせて効果的に行うことができる冷却装置
を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、発熱体の熱を
冷媒に受熱させる受熱部と、この受熱部で気相化された
冷媒を取り出す気液分離させる気液分離部と、この気液
分離部で気相とされた冷媒を冷却して液相化するととも
に、この液相化された冷媒を前記受熱部に戻すコンデン
サとを備えてなり、前記コンデンサーにより該液相化さ
れた冷媒を自重により前記受熱部に送給するように構成
され、前記受熱部は、その内部に前記冷媒を封入させた
金属製のハウジングを有する構成とされるとともに、該
ハウジングが前記発熱体と一体的に、または前記発熱体
に接して設けられ、この受熱部、前記気液分離部、およ
び前記コンデンサーが前記冷媒を移動させる管路により
連結されていることを特徴としている。

【０００９】

【作用】本発明によれば、発熱体と一体的に、あるいは
前記発熱体に接して設けられた前記ハウジング内の液相
の冷媒に、発熱体からの熱が伝達され、この熱により液
相の冷媒が気相に変化し、この気相となった冷媒が管路
を通して気液分離部に導かれるとともに、液相の冷媒と
分離されて取り出され、取り出された気相の冷媒が管路
を通じてコンデンサーに導かれ、このコンデンサー内で
冷却されて再び液相となり、この液相となった冷媒が自
重により受熱部に管路を通じて移動することにより発熱
体の熱変換がなされる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。図１ないし図５は、本発明の冷却装置
の一実施例を示したものである。図において、従来例と
して示した図７と共通する部分については同符号を付し
た。図１に示したように、冷却装置１は、発熱体８から
の熱を冷媒６に受熱させるとともに、この冷媒６を気相
化させる受熱部９と、受熱部９で気相化された冷媒６を
取り出す気液分離部１０と、気液分離部１０で分離され
た冷媒６を冷却して液相化するとともに、この液相化さ
れた冷媒６を受熱部９に戻すコンデンサー１１とを管体
１２、１３、および１４でそれぞれ連結させた構成とさ
れている。受熱部９は機械装置２内の冷却を行う発熱体
８と一体的に設けられている。冷媒６としては、パーフ
ロロカーボンが採用されている。

【００１１】図２に示したように、受熱部９は銅製の正
面視して矩形のハウジング１５を有する構成とされ、こ
のハウジング１５内には、鉛直方向に軸線を有する複数
の管路１６…が形成されており、この複数の管路１６…
を、その上下の端部１６ａ…、１６ｂ…において水平方
向に屈曲させるとともに、それぞれ管体１２、１４の端
部１２ａ、１４ａに集管し連結させた構成となっている
（図１参照）。

【００１２】図３ないし図５は、コンデンサー１１の詳
細を示したものである。図３に示したように、コンデン
サー１１は正面視して矩形の枠体１７の両端に前記管体
１２および１３が連結されるフランジ部を有する管１８
および１９が設けられており、この管１８および１９を
通じて冷媒の入出がなされる構成となっている。枠体１
７内部には、気相化された冷媒が冷却されながら通過す
るチューブ２０…が管１８および１９に連結し、かつ管
１８側を高位として傾斜を付けて設けられており（図４
参照）、このチューブ２０…には、冷却効率を上げるた
めのフィン２１…がチューブ２０…から外側に突出して
形成されている（図５参照）。枠体１７の下面には、気
相化された冷媒を冷却して液相化するための冷却ファン
２２、２２が設けられており、図３における下方から風
を取り入れるとともに、上方に送り出してチューブ２０
…およびフィン２１…を冷却する構成となっている。

【００１３】図１に示したように、コンデンサー１１に
よって液相化された冷媒６は、管体１４を通って自重に
より受熱部９に戻り、ハウジング１５内に供給される構
成となっている。

【００１４】上記構成の冷却装置１は、発熱体８からの
熱が、発熱体８と一体的に設けられたハウジング１５内
の液相の冷媒６に伝達され、この熱により液相の冷媒６
が気相化され、この気相化された冷媒６が管体１２を通
して気液分離部１０に導かれるとともに、液相の冷媒６
と分離されて取り出され、取り出された気相の冷媒６が
管体１３を通じてコンデンサー１１に導かれ、このコン
デンサー内で冷却されて再び液相となり、この液相とな
った冷媒６が自重により受熱部９に管体１４を通じて移
動することにより発熱体の熱変換がなされる。

【００１５】このように、上記実施例の冷却装置１によ
れば、発熱体からの熱を受け取る受熱部９が冷却装置１
を構成する気液分離器１０およびコンデンサー１１と管
体１２、１３、および１４でそれぞれ連結された構成と
なっているので、受熱部９の形状を発熱体の形状にあわ
せて作製することが可能となり、この受熱部９を局所的
な発熱を伴う機械装置に一体的に設けることにより、機
械装置内の発熱体のみを効果的に冷却することができ
る。

【００１６】なお、上記実施例では、ハウジング１５を
発熱体と一体的に設けた構成としたが、発熱体の外部か
ら接するように構成してもよいことはいうまでもない。
また、受熱部９は銅製のハウジングを有する構成とした
が、その素材については、軽量で熱伝導率の高い金属で
あれば、例えばアルミニウム等の金属を用いることも可
能である。

【００１７】また、冷媒についても、環境問題あるいは
漏洩時の取扱いの良好性などからパーフロロカーボンク
ーラントを使用したが、冷却を行う機械装置によって
は、他のフロン系の冷媒、あるいはその他の冷媒を使用
することもできる。

【００１８】

【発明の効果】本発明に係る冷却装置によれば、発熱体
と一体的に、あるいは前記発熱体に接して設けられた前
記ハウジング内の液相の冷媒に、発熱体からの熱が伝達
され、この熱により冷媒が気相となり、この気相となっ
た冷媒が管路を通して気液分離部に導かれるとともに、
液相の冷媒と分離され、分離された気相の冷媒が管路を
通じてコンデンサーに導かれ、このコンデンサー内で冷
却されて再び液相となり、この液相となった冷媒が自重
により受熱部に管路を通じて移動することにより発熱体
の冷却がなされる。したがって、ハウジングの形状を機
械装置の必要箇所に応じて作製することが可能となり、
局所的に冷却を要する機械装置の冷却を効果的に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却装置の一実施例を示す要部側断面
図である。

【図２】同実施例における受熱部の構成を示す平断面図
である。

【図３】同実施例におけるコンデンサの詳細を示す正面
図である。

【図４】同実施例におけるコンデンサの詳細を示す側面
図である。

【図５】同実施例におけるコンデンサの詳細を示す底面
図である。

【図６】従来の顕熱依存による冷却器の概略を示した要
部側断面図である。

【図７】従来の潜熱依存による冷却器の概略を示した要
部正断面図である。

【符号の説明】

１冷却装置６冷媒８発熱体９受熱部１０気液分離器１１コンデンサー１２、１３、１４管路１５ハウジング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱体の熱を冷媒に受熱させる受熱部
と、この受熱部で気相化された冷媒を取り出す気液分離
部と、この気液分離部で分離された前記気相化された冷
媒を冷却して液相化するとともに、この液相化された冷
媒を前記受熱部に戻すコンデンサとを備えてなり、前記
コンデンサーにより液相化された冷媒を自重により前記
受熱部に送給するように構成された冷却装置において、
前記受熱部は、その内部に前記冷媒を封入させた金属製
のハウジングを有する構成とされるとともに、該ハウジ
ングが前記発熱体と一体的に、または前記発熱体に接し
て設けられ、この受熱部、前記気液分離部、および前記
コンデンサーが前記冷媒を移動させる管路により連結さ
れていることを特徴とする冷却装置。