JPS5911653A - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は冷却装置に係り、特に発熱体としての半導体
整流器を収納するキユービクルを冷却するための冷却装
置に関する。

〔従来技術〕

近年の半導体整流装置は大容量化が進み、発熱量も大き
くなっているためその冷却方法に関しても冷却効率を高
めるための方策が構じられている。

一般に整流器の大容量化に応じて冷却熱伝達のよい強制
水冷式の冷却装置が広く用いられている。

半導体整流器の発熱部の近くに設けた水路に絶縁比抵抗
の高い純水を循環させ、吸熱した循環水を冷却装置で冷
却して再び前記水路に送って循環させる方法である。

一方整流器が収納されたキユービクルは、密閉構造とな
っている。これは外気の腐蝕性ガスによる整流素子およ
びその他の電気部品の腐蝕を防ぐためと、屋外設置した
場合などには雨水や湿気の進入を筋ぎ電気絶縁を良好に
保つためと、外気に含まれている塵埃の進入を防止する
ためなどの理由からである。しかしこのような密閉構造
をとると、キユービクルの内部は電気部品の発熱のため
に内部の空気温度が上昇する。

したかって整流器を正常に動作させるためにはこの発生
熱をｔｆｊｔ、極的に取り除いてキユービクル内の空気
温度を収納部品の許容温度以下にしておく必幾がある。

第１図は、冷却媒体に水を用いた従来の水冷式整流装置
の冷却系統図である。

１はキユービクルで、その内部には発熱部品である半導
体整流素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄや→ノ°−ジ吸収用
のコンデンサや抵抗などの保護回路部品等が電気用品２
（１ａから２０ｄとして収納されている。３は外部水冷
式の水冷却器、５は循環水４を循環させるだめの循環ポ
ンプ、６は気抜き穴６ａを備えたサージタンク、７はこ
れらの機器を連結する配管であり、これらによって主冷
却装置部分が形成されている。

一方キュービクル１の側面に設けられた風胴８と風胴８
の出入口に設けられた上進風口８ａおよび下通風ロ８ｂ
、送風機９、外部水冷式の空気冷却器１０とによって副
冷却装置部分が形成されている。１１は配管、１２は外
部冷却水である。このような構成において、整流素子２
ａ〜２ｄから発生した熱は冷却媒体である循環水４に伝
達され、高温となった循環水４はサージタンク６を通っ
た後ポンプ５により冷却器３に送られる。冷却器３の中
に送り込まれた循環水４は外部冷却水１２により冷却さ
れ、杓びキユービクルＩ内へ循環される。サージタンク
６の気抜き穴６ａは循環水の熱膨張により配管内部圧力
が上昇するのを防ぐために設けられている。

一方電気用品２０ａ−２０ｄからの発生熱の一部はキユ
ービクル１内の空気中へ放出され、副冷却装置部分で冷
却される。キユービクル１内の空気は送風器９によりキ
ユービクル１の内部から上進風口８ｂ、空気冷却器１０
、風胴８、送風器９、上進風口８ａを通り再びキユービ
クル１の内部に省＾環される。循環する空気は空気冷却
器１０を通過するききに外部冷却水１２により冷却され
る。

〔従来技術の問題点〕゛ このような従来の冷却装置においては、上通ノ虱口８ａ
から送出された冷たい空気は前方に行くに従がって風力
が衰えて冷却効果が減少する。

さらに電気用品２０ａ〜２０ｄは複数列横方向に並んで
設置されているのでキユービクル１内の温度は一層不向
一になり易い。このような不均一状態においては、結局
最も温度の高い位置の′−気用品２０ａ−２０ｂの温度
を基準にして冷却装置をｇｔｌ＋作させさるをえないた
め、無駄に冷却用のエネルギを消耗するこさとなり冷却
効率が低下し、しかも省エネルギの観点からもコスト高
になるとい・う欠点を有していた。

〔発明の目的〕

との発明の目的は、キユービクル内を均等に冷却するよ
うにして温度差を小さくシ、冷却効果の高い冷却装置を
提供するにある。

〔発明の概要〕

この発明では、発熱部品を外気から密閉して収納するキ
ユービクルと、このキユービクルの上側部に設けた上進
風口と下側部に設けた上述風口とを連結する風胴と、前
記上述風口から取り込んだ前記キユービクル内の空気を
冷却して前記風道に送り出す空気冷却器と、前記風道か
ら送り込まれた冷却空気を前記上進風口から前記キユー
ビクル内に送り出す送風器とを具備した冷却装置におい
て、前記キユービクル内の天井部に前記上進風口に開口
部の一端が接続した通風路を設け、この通風路の下面部
又は／および側面部に複数の送風口を設けることにより
前記目的を達成した。

以下この発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

〔発明の実施例〕

第２図はこの発明の一実カ′ロ例を示した冷却装置の構
成図である。

なお以下の図面においては第１図に示したと同一部分は
同一符号を付してその説明は省略する。

キユービクル１の天井部に、上通ｊ虱口８ａに開口部の
一端が接続された通風路１４を設ける。したがって送風
器９から送り込まれる冷却された空気１３は通風路１４
に流れ込むようになる。その通風路１４の下面部には送
風口１５が設けである。通風路１４としては角形断面を
有するダクト１６を用い、その下面部に前述した送風口
１５を設ければよいが、キユービクル１の横幅が広い時
にはダクト１６の側面部１６ａにも送風口１５を設ける
と冷却効果が向上する。

第３図は、第２図のＸ−Ｘ線にそっての断面の構造を示
した図である。さらに送風口１５の出口の端に風口板１
７を設けて風向きを制御するようにしてもよい。これら
の送風口１５はその下に配置されている電気用品２０ａ
−２０ｄに対して冷却効果が最もよくなるような位置に
対応して分散配設する。

このように構成すると、キユービクル１内の暖まった空
気は上述気口８ｂから吸引されて空気冷却器１０で冷却
され、冷却空気１３となって誦風路１４に送風機９によ
り送り込まれる。

通風路１４からの冷却空気１３はキユービクル１の上部
からそれぞれの送風口１５によって分配されてキユービ
クル１内へ均等に分散して送風される。

したがって従来の冷却装置のように上進風口８ａの近く
のみが特に強く冷却されて上進風口８ａから遠ざかるに
つれて冷却能力が弱まるという欠点が解消される。

したがってキユービクル１内を全体的に効率よく冷却す
ることができる。

第４図は通風路１４を備えていない従来の冷却装置にお
ける電気用品２０ａ−２０ｄの温度分布を示した図で、
それぞれの電気用品の温度分布を２ＪＪｔ；。

２ｏぢ、２Ｄｔ：　、　２（ＩＪとして示している。

ｔ、は電気用品２０ａ　＝２０ｄが正常に動作する許容
温度限界値である。

このようにそれぞれの電気用品２０ａ−２０ｄの温度が
著しく異なる時は、結局最も高い温度の電気用品を許容
温度限界値以下にするように冷却しなければならない。

すなわち第４図に示すような温度分布を有している場合
には、上進風口８ａから最も遠い位置にある電気用品２
０ｄの温度２０ｄを１．　　以下にする必要がある。

その結果電気用品λ）ｄよりも上進風口８ａに近い場所
にある電気用品２０ａ〜２０ｃの温度側ａ〜２０ｃはｔ
＋　　より低い温度のｔ、〜ｔ、となり図中に斜線で示
した部分Ａ、は結局、冷却損失を表わしていると考える
ことができる。

第５図は本実施例による冷却装置を用いた場合の温度分
布を示した図で、各電気用品の温度２０ａ。

２０ｂ　、　２０ｃ　、　２１Ｊｄ　の差が小さく、し
たがってこれらで囲まれる部分Ａ、の面積は第４図に示
したＡ。

の面積に比べてはるかに小さくなる。

したがって本実施例による冷却効率は極めて高いことが
わかる。

第６図、第７図はこの発明の他の実施例を示したもので
ある。

天井部分が２重構造となるようにキユービクル１の天井
板１ａの下部に通風路１４の作用をする空間を設けた構
造となっている。

ず゛なわち天井板１ａと隔てて仕切板１８を設け、これ
に複数の送風口１５を取り付けたものである。

この実施例においては、仕切板】８の天井裏にあたる空
間が通風路１４としての作用をし、それぞれの送風口１
５から冷却空気】３がキユービクル１内に分散して送風
される。

第７図は第６図のＹ−Ｙ線にそっての断面図を示したも
のである。仕切板１８は１枚の板で構成され、この板の
各所に送風口１５が開口している。

第８図は他の実施例を示した断面図で、側面に仕切板１
８ａを設け、この側面の仕切板１８ａにぢ送風口１５を
設けるようにして冷却空気１３を側面からも送（虱する
ことができるようにしたものである。

このようにすればキユービクル１内により広く送風する
ことができる。また仕切板１８または１８ａはキユービ
クル１と同材料たとえば鉄板等を用いてもよいが、これ
を熱伝導率の小さい非金属材料たとえば耐熱性プラスチ
ック等の断熱材で構成すれば、キユービクル１の天井に
結露が生ずるのを防止することができ、結露した水滴が
電気用品に落下して絶縁破壊等を起す不都合を防止する
ことができる。

この場合、プラスチック材料の選定に当っては。

電気用品の許容温度まで機械的温度に関して耐熱性があ
る材料を選ぶ必要がある。

第９図はこの発明の他の実施例を示したもので、送風口
１５は主通風口８８から離れるに従い順次その開口部１
５ａ〜］、５ｄの面積を大きくするように構成されてい
る。このようにすれば主通風口８ａに近く、冷却空気１
３の勢いが強いところでは開口部が小さく、逆に勢いが
弱まる前方では開口部が大きいのでキユービクル１内へ
の送風はを均一化することができる。

第１０図はこの発明のさらに他の実施例を示したもので
、送風口１５の縁に主通風口８ａに向って抑角θをもつ
ように矩形板１９ａ〜１９ｄを設けたものである。

このようにすれば主通風口８ａから送られてくる冷却空
気１３は矩形板１．９ａ　＝］９ｄによって方向を変え
られ、かつ矩形板１．９ａ〜１９ｄの大きさおよび抑角
θを順次変えれば第９図に示した実施例と同様に送風口
１５への冷却空気１３の分配を均一化する効果を与える
ことができる≦ 第１１図は、さらに他の実施例を示したもので矩形板１
９ａ〜１’、ｌｄを通風路１４の中層へ設けたもので、
第１０図に示した実施例と同様の効果を得ることができ
る。

才なこれらの矩形板１９ａ〜１９ｄの抑角θを任意に変
えることができるようにしておけば冷却空気１３の流量
の配分を任意に変えることができる。

なお以上の説明に８いてはキユービクル】内の空気の循
環経路をキユービクル１から王道風路８ｂ１空気冷却器
１０、風胴８、送風ｊａ９、主通風口８ａ。

通風路１４、送風口】５、キユービクル１の順に示した
が、循環経路を上述した場合と逆向きにしても同様の効
果が期待できることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて詳細に説明したように。

この発明によればキユービクル内の天井部に通風路を設
けてキユービクル内部の空気を均等にｔ％却するように
構成したので発熱部品からなる電気用品の温度バランス
を均一化することができる。

したがって全体としての冷却効率を高めることができ、
性能的にも省エネルギ的にも優れた冷却装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷却装置の／）却系統図、第２図はこの
発明の一実施例を示す冷却装置の冷却系統図、第３図は
第２図のＸ−マ線に沿って切断した断面図、第４図およ
び第５図は従来および本発明の一実施例によるキユービ
クル内の温度分布を示した図、第６図〜第１１図はこの
発明のさらに他の実施例を示した構造図である。 １・・キユービクル、２ａ〜２ｄ・・半導体整流素子、
８・・・風胴、８ａ・・・主通風口、１ｏ・・・空気冷
却器、１４・・・通風路、１５・・送風口、１５ａ＝１
５ｄ・・・開口部、】６・・・ダクト、１８・・・仕切
板、１９ａ〜１９ｄ・・・矩形板、２（’ｌａ　＝ａｌ
ｄ・・・電気用品、θ・・・仰角。 出願人代理人　　　猪　　股　　　　　清氾　１　図 ５２　図 ８／− １ど 第　３　図 筋　４　図 箇　５　図 仄ｊｌｃ］汐゛５のＹト蒼扛 躬　６　図 ６７　Ｍ　　　　も８　図 どＬＪＯ−２Ｕ（ｊ　　　　　　　　　　　　　　　　
２υ０−２０ｄＥ（Ｉ　　　　Ｅｔ）　　　　　　ｌコ
Ｃｌ″：）ａ沁１０　図 も　ＩＩ　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発熱部品を外気から密閉して収納するキユービクル
   と、このキユービクルの上側部に設けた通風口と下側部
   に設けた通風口とを連結する風胴と、前記一方の通風口
   からとり込んだ前記キユービクル内の空気を冷却して前
   記風胴ｌこ送り出す空気冷却器と、前記風胴から送り込
   まれた冷却空気を前記他方の通風口から前記キユービク
   ル内に送り出す送風器とを具備した冷却装置において、
   前記キユービクル内の天井部に前記上進風口に開口部の
   一端が接続した通風路を設け、この通風路の下面部又は
   および側面部に複数の送風口を設けたことを特徴とする
   冷却装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記通風路が角型
   断面を有するダクトであることを特徴とする冷却装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記通風路を前記
   キユービクルの天井板と、この天井板との間に空間を画
   するよう配設された少なくとも１枚の仕、切板とにより
   構成したことを特徴とする冷却装置。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記仕切板を耐熱
   性を有するプラスチック材料で構成したことを特徴とす
   る冷却装置。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記通風路は前記
   送風口の開日面積が前記上進風口から離れるに従がい大
   きくなるように構成したことを特徴とする冷却装置。 ６特許請求の範囲第１項において、前記通風路はその中
   層部もしくは前記送風口の縁部に複数の矩形板を前記通
   風路長手方向にそって有しかつその矩形板を前記上進風
   口に向って仰角をもつがごとく配設したことを特徴とす
   る冷却装置。 ７、特許請求の範囲第６項において、前記矩形板をその
   面積または仰角の大きさの少なくとも一方が順次変化す
   るよう構成したことを特徴とする冷却装置。 ８．特許請求の範囲第６項において、前記矩形板はその
   仰角の大きさが任意に変化できることを特徴とする冷却
   装置。