JPH09162579A - 沸騰冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒の温度が低くて圧力が低いときにパネル
の上部に非凝縮ガスが停滞して冷媒が循環しなくなるの
を防止する。 【解決手段】 液化した冷媒２を溜めるタンク１と冷媒
２を液化させるためのパネル３の上部とを蒸気管４で接
続しパネル３の下部とタンク１とを液体管５で接続した
沸騰冷却装置において、パネル３の下部と蒸気管４とを
バイパス管１２で接続し、バイパス管１２内には逆止手
段として仕切板８を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機器の冷却に用い
る沸騰冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電気車搭載用制御装置に組み込ま
れる半導体等は発熱するため、これを冷却するための冷
却手段が必要になる。このため、半導体等を冷却する目
的で沸騰冷却装置が用いられる。

【０００３】沸騰冷却装置のひとつに図６に示すパネル
型凝縮器がある。図のように蒸発器としてのタンク１内
に冷媒２が満たされる一方、タンク１の上方に凝縮器と
しての複数のパネル３が配置され、パネル３の上部とタ
ンク１の上部とが蒸気管４を介して気密に接続されると
ともにパネル３の下部とタンク１の下部とが液体管５を
介して気密に接続されている。そして、冷媒２中には発
熱体としての半導体６が浸漬されている。

【０００４】半導体６の発生する熱が冷媒２に奪われて
冷媒２の温度が上昇すると、冷媒２は気化して蒸気にな
る。蒸気になった冷媒２は蒸気管４を介してパネル３の
上部へ上昇し、パネル３内を降下する際に空気冷却され
るパネル３に熱を奪われて液化する。液化した冷媒２は
パネル３の下部から液体管５を介してタンク１の内部へ
流入する。以上のように冷媒２が循環することにより、
半導体６が連続的に冷却される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、冷媒には十
分な脱気を行ってもごく少量の非凝縮ガスが混入してお
り、冷媒の温度が低下して蒸気管４内の圧力が３ｋｐａ
以下になると押し出す力が弱くなるために図７に示すよ
うに、非凝縮ガス７がパネル３の上部に充満して冷媒の
循環しない状態が生じる。そのため、半導体の冷却が円
滑に行われなくなる。

【０００６】そこで本発明は、斯る課題を解決した沸騰
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】斯かる目的を達成するた
めの本発明の構成は、蒸気管の上部とパネルの上部とに
非凝縮ガスが停滞して冷媒の蒸気が循環しないときには
パネルの下部から冷媒の蒸気がパネルの内部へはいり込
んで冷却されることにより液化して循環するように、パ
ネルの下部と蒸気管とを接続してバイパス管を設け、蒸
気管からパネルの下部へは蒸気が流れるが、蒸気が液化
した冷媒が蒸気管へ流れることのないように逆止手段を
バイパス管内に設ける。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施例
に基づいて詳細に説明する。なお、本実施例は従来の沸
騰冷却装置の一部を改良したものなので、従来と同一部
分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分のみ
を説明する。

【０００９】（ａ）実施例１ 本発明による沸騰冷却装置の構成を、図１に示す。図の
ように、パネル３の上部へのみ送り込んでいた冷媒２の
蒸気をパネル３の下部から上方へ向かって送り込むこと
ができるようにするため、パネル３の下部と蒸気管４と
がバイパス管１２を介して接続されている。

【００１０】そして、蒸気管４から冷媒２の蒸気がパネ
ル３の下部へ向かって移動するが、パネル３内で液化し
た冷媒２が蒸気管４へ向かって流れることがないように
するための逆止手段がバイパス管１２内に設けられる。
逆止手段として本実施例では図２に示す仕切板８がバイ
パス管１２内に設けられる。仕切板８は、バイパス管１
２内の下部を液化した冷媒２が流れるのを防止する一
方、冷媒２の蒸気がバイパス管１２内の上部を流れるよ
うに、バイパス管１２の略下半分を閉塞する略半円弧状
に形成されている。

【００１１】次に、斯かる沸騰冷却装置の作用を説明す
る。通常の状態では、図１に示すように冷媒２の蒸気は
蒸気管４の中をまっすぐ上昇し、バイパス管１２の中へ
はほとんど流れない。従来と同様に冷媒２は正規のルー
トを循環し、半導体６が冷却される。

【００１２】冷媒２の温度が低くなって蒸気管４内の圧
力が低くなると、図４に示すようにパネル３の上部に非
凝縮ガス７が溜まって滞流する。すると非凝縮ガス７に
妨害されて蒸気管４内を上昇できないことから、冷媒２
の蒸気はバイパス管１２における仕切板８の上方を通っ
てパネル３の下部から上部へ図４のように流入し、パネ
ル３内で冷却されて液体となって従来と同じルートで流
下してタンク１内へ戻る。水平方向へのびる液体管５内
では液化した冷媒２がバイパス管１２を介して蒸気管４
へ向かって流れようとするが、仕切板８が存在するの
で、蒸気管４へ向かって流れることはない。このよう
に、パネル３の上部に非凝縮ガスが滞流して、も、冷媒
２は循環する。

【００１３】冷媒の循環量が多くなると液化した冷媒２
がバイパス管１２内の仕切板８の上面を越えて蒸気管４
内へ流入し、蒸気管４内の蒸気がバイパス管１２へ流入
するのを妨げる。つまり、蒸気管４がなくて冷媒２の蒸
気がバイパス管１２からのみパネル３へはいり込む構成
では、蒸気が蒸気管４のみからパネル３内へ流入するの
に比べて循環量の限界が低くなる。このため、冷媒２の
循環量が少ないときは冷媒２の蒸気はバイパス管１２を
通ってパネル３内へはいり、多いときは蒸気管４を通っ
てパネル３内へはいるように、結果として適正なものに
なっている。

【００１４】図４の状態から冷媒２の温度が高くなって
くると、タンク１内の圧力も順次に上昇することから、
図５に示すように冷媒２の蒸気が非凝縮ガス７を順に押
し出し、図１のように正常な循環が行われるようにな
る。

【００１５】（ｂ）実施例２ 次に本発明による沸騰冷却装置の実施例２を説明する。
本実施例では逆止手段として図３に示す逆止弁９を設け
ている。即ち、バイパス管１２内に略リング状の支持板
１０を固着し、支持板１０におけるパネル３側から蝶番
１１を介して逆止弁９の上部が開閉自在に取り付けられ
ている。

【００１６】斯かる逆止弁９は、図３（ａ）の左側から
冷媒２の蒸気が逆止弁９を押圧すると、逆止弁９が開い
て蒸気がパネル３内へ流入できるが、図３（ａ）の右側
から冷媒２の液体が逆止弁９を押しても逆止弁９は支持
板１０に当たって開かず、冷媒２の液体が蒸気管４内へ
流入することはない。

【００１７】その他の構成，作用は実施例１と同じなの
で、説明を省略する。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明からわかるように、本発明に
よる沸騰冷却装置によれば蒸気管とパネルの下部へのみ
蒸気を流す逆止手段を設けたので、冷媒の低温時に非圧
縮ガスがパネルの上部に停滞しても、冷媒の蒸気はバイ
パス管を介してパネルの下部からパネル内へ流入して液
化する。従って、冷媒の循環が止まって発熱体の冷却が
中断されるようなことはなく、冷却が連続して行われ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による沸騰冷却装置の実施例１を示す構
成図。

【図２】図１におけるＡ部を拡大したもので、（ａ）は
正面図、（ｂ）は右側面図。

【図３】本発明による沸騰冷却装置の実施例２における
逆止手段に係り、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図。

【図４】本発明による沸騰冷却装置の実施例１の作用説
明図。

【図５】本発明による沸騰冷却装置の実施例１の作用説
明図。

【図６】従来の沸騰冷却装置の構成図。

【図７】従来の沸騰冷却装置の作用説明図。

【符号の説明】

１…タンク ２…冷媒 ３…パネル ４…蒸気管 ５…液体管 ６…半導体 ８…仕切板 ９…逆止弁 １２…バイパス管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱体を浸漬した液状の冷媒を溜めるタ
   ンクの上方に中空部を有するパネルを配置し、タンクの
   上部とパネルの上部とを蒸気管を介して気密に接続する
   一方、パネルの下部とタンク内とを液体管を介して気密
   に接続した沸騰冷却装置において、 パネルの下部をバイパス管を介して蒸気管に気密に接続
   し、バイパス管には冷媒の蒸気を蒸気管からパネルの下
   部へ向かって流すが液化した冷媒がパネルの下部から蒸
   気管へ向かって流れるのを防止する逆止手段を設けたこ
   とを特徴とする沸騰冷却装置。