(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体の内部を冷却する２段冷却システムにおいて、
排気室を画成するキャビネットと、
第１のボルテックスチューブであって、(i)前記排気室内に設けた第１の高温管路と、(ii)前記キャビネットから外側に延びる第１の低温ガス吐出管路とを有し、前記第１の低温ガス吐出管路が前記筐体の内に低温ガスを吐出する第１のボルテックスチューブと、
第２のボルテックスチューブであって、(i)前記排気室内に設けた第２の高温管路と、(ii)前記キャビネットから外側に延び前記筐体の内部に低温ガスを吐出する第２の低温ガス吐出管路と、(iii)前記第２の高温管路に取付けられ、前記第１の高温管路から前記第２の高温管路への高温排気の逆流を防止する少なくとも１つの逆止弁とを有する第２のボルテックスチューブと、
前記第１の高温管路の出口と、前記第２の高温管路の出口とに接続される少なくとも１つの多孔質プラスチック消音管とを具備し、
前記第１の高温管路および前記第２の高温管路から排気された排気ガスは、前記少なくとも１つの多孔質プラスチック消音管に送られ、前記少なくとも１つの多孔質プラスチック消音管を通過するようにした２段冷却システム。
【請求項２】
前記第１のボルテックスチューブに取付けられ、前記キャビネットから外側に延びる第１のサーモスタットと、前記第２のボルテックスチューブに取付けられ、前記キャビネットから外側に延びる第２のサーモスタットとを更に具備し、
前記第１と第２のサーモスタットの各々は、前記筐体の内部に配置されている請求項１に記載の２段冷却システム。
【請求項３】
各々が前記第２の高温管路に取付けられ、前記第２の高温管路への高温排気の逆流を防止する２つの逆止弁を更に具備する請求項１に記載の２段冷却システム。
【請求項４】
前記第１の高温管路の少なくとも一部の周囲に固定され、前記第１のボルテックスチューブによって生じる騒音を減衰する第１の減衰スリーブと、
前記第２の高温管路の少なくとも一部の周囲に固定され、前記第２のボルテックスチューブによって生じる騒音を減衰する第２の減衰スリーブとを更に具備する請求項１に記載の２段冷却システム。
【請求項５】
前記キャビネットは、後壁および側壁と一体的に形成される底部と、前記後壁および前記側壁と一体的に形成される上壁とを備え、
前記排気室が、前記底部、前記後壁、前記側壁および前記上壁によって画成され、
前記キャビネットは更に、前記排気室を覆うカバーと、前記底部、前記後壁、前記側壁および前記上壁のうちの少なくとも１つの少なくとも一部を被覆する少なくとも１つの減衰シートとを備え、前記少なくとも１つの減衰シートによって前記第１と第２のボルテックスチューブによって生じる騒音が減衰するようにした請求項１に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記排気室内に折曲げた状態で詰込まれる少なくとも１つの可撓性を有する減衰ロッドを更に具備する請求項５に記載の２段冷却システム。
【請求項７】
前記キャビネット内に固定される少なくとも１つの排気管路を更に具備し、前記少なくとも１つの排気管路によって、前記筐体内部のガスが前記排気室内に排気されるようにした請求項１に記載の２段冷却システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの排気管路に固定される少なくとも１つの可撓性を有する開放端チューブを更に具備し、前記少なくとも１つの可撓性を有する開放端チューブは、前記少なくとも１つの排気管路から前記少なくとも１つの可撓性チューブを介してガスを排気する請求項７に記載の２段冷却システム。
【請求項９】
前記キャビネットは、ガスを前記キャビネットの外に排気する排気口を更に具備する請求項１に記載の２段冷却システム。
【請求項１０】
前記排気口を覆うように前記キャビネットに固定されるシュラウドを更に具備し、前記シュラウドは排気通路を有し、前記排気口を通った排気ガスが前記排気通路を通過するようにした請求項９に記載の２段冷却システム。
【請求項１１】
前記シュラウドは、液体の浸入を防止する少なくとも１つの内部バッフルを備える請求項１０に記載の２段冷却システム。
【請求項１２】
前記キャビネット内に配置されるバッフルを更に具備し、前記バッフルは、前記排気室を高温排気部と低温排気部とに分割する請求項１に記載の２段冷却システム。
【請求項１３】
前記筐体の内部と空気源とに連通する少なくとも１つの通気孔を更に具備し、前記少なくとも１つの通気孔は、前記筐体に空気を流入させて前記筐体内部と外部環境との間の圧力差を維持し、前記圧力差によって前記筐体内にごみが侵入するのを防止するようにした請求項１に記載の２段冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、筐体の内部を冷却する２段冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連米国出願データ
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、２００８年３月２１日に出願された米国特許仮出願第61/038,528号の出願日の利益を主張し、この仮出願の全体は参照により本出願に援用される。
【０００３】
周囲環境に対して密閉され、実質的に密閉され、或いは密閉されていない様々な筐体が冷却される。典型的に、筐体は、室温や周囲温度よりも高く上昇した温度によって悪影響を受けるおそれのある種々の部品を収容する。電気機器を内包する筐体の場合、筐体内の温度が上昇することによって、部品が損傷したり、或いは、安全上の問題、例えば火災が生じうる。これらの筐体の多く、とりわけ実質的にまたは完全に密閉されているものは、換気が容易でない。
【０００４】
米国特許第3,654,768号「ボルテックスチューブ冷却システム」（以下、特許文献１とする）を本願と一体をなすものとして参照する。特許文献１は、密閉された筐体、実質的に密閉された筐体または密閉されていない筐体といった、様々なタイプの筐体に個々に適合する冷却システムを開示している。特許文献１に開示されるシステムは、ボルテックスチューブ冷却システムであり、ボルテックスチューブへ供給される圧縮空気の流れを制御する弁の作動を操作し、筐体内部の温度制御を行う機械式サーモスタットを有する。特許文献１に記載される実施例は、比較的小型のサーモスタット制御式冷却システムであり、従来の「フレオン型」の空調装置と比べると、取付けが簡単で手入れをあまり必要としない。然しながら、特許文献１に記載されるシステムは、高い騒音レベルを生じる冷却システムである。特に、ボルテックスチューブ内の高速回転空気によって生じる騒音は、人によっては不快となり得る。このような騒音は、筐体のオペレータ、または筐体の近くにいる人々に不快感を与えたり、苛立たせたり、或いは苦痛をもたらすことさえある。
【０００５】
ボルテックスチューブの騒音を最小限にしようとするこれまでの試みには、ボルテックスチューブの高温側端部および低温端に消音管を取付けることも含まれる。然しながら、消音管が実質的に低減される騒音レベルはわずかである。
【０００６】
米国特許第7,461,513号「冷却システム」（以下、特許文献２とする）を本願と一体をなすものとして参照する。特許文献２は、取付けが簡単で騒音レベルが低い、小型の冷却システムを開示している。特許文献２に開示されるシステムは、冷却装置を１つしか有しないことから、システムの冷却能力は制限される。
【０００７】
米国特許第5,010,736号「筐体用冷却システム」（以下、特許文献３とする）は、二段階筐体冷却器を開示している。特許文献３に開示されるシステムは、２つの異なる種類の冷却方式を用いる。第一段階の冷却は、単純な空気対空気の熱交換により行い、第二段階の冷却は、ボルテックスチューブ冷却器により行う。特許文献３に記載されるシステムでは、第一段階の熱交換器は、決して停止することなく作動し続ける。この第一段階の冷却器は、熱交換器である（「積極的な」冷却装置ではない）ため、かかるシステムと共に使用される筐体内の温度は、周囲の温度状況よりも低温に冷却されることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第3,654,768号明細書
【特許文献２】米国特許第7,461,513号明細書
【特許文献３】米国特許第5,010,736号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、実質的な冷却能力を有し、また取付けが簡単で騒音レベルが低い冷却システムの必要性が存在する。
【００１０】
更に、低熱負荷時における圧縮空気の消費量を低減することができる冷却システムが必要とされ、また望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の原理に基づく２段冷却システムは、電気筐体のような筐体に冷気を供給する。本発明の特定の実施形態は、筐体の内部を冷却する冷却システムを提供し、該冷却システムは、排気室を画成するキャビネットと、排気室内の第１の高温管路およびキャビネットから外側に延びる第１の低温ガス吐出管路を含む第１のボルテックスチューブと、排気室内の第２の高温管路およびキャビネットから外側に延びる第２の低温ガス吐出管路を含む第２のボルテックスチューブとを有する。第１と第２の低温ガス吐出管路から（空気等の）低温ガスが筐体内部に吐出される。
【００１２】
第１のサーモスタットを、第１のボルテックスチューブに作動可能に取付けて、キャビネットから外側に延在させてもよい。同様に、第２のサーモスタットを、第２のボルテックスチューブに作動可能に取付けて、キャビネットから外側に延在させてもよい。第１と第２のサーモスタットの各々は、筐体の内部に配置されるように構成してもよい。キャビネット内のボルテックス冷却装置の各々は独立した機械式サーモスタットにより制御されるため、熱負荷（筐体内の温度）が低い場合、一方の冷却装置のみが作動し、そして熱負荷が上昇したら、第２のボルテックス冷却装置を作動させるように、これらを調整することができる。これにより、低熱負荷時における圧縮空気の消費量を低減することが可能となる。
【００１３】
１または複数の多孔質プラスチック消音管を、第１の高温管路の出口および第２の高温管路の出口に接続してもよい。第１の高温管路および第２の高温管路から排気される排気ガスを、１または複数の多孔質プラスチック消音管に送り、多孔質プラスチック消音管を通過させてもよい。
【００１４】
１または複数の逆止弁を、第２の高温管路に作動可能に取付けて、第１の高温管路から第２の高温管路内への高温排気の逆流を防いでもよい。
【００１５】
減衰スリーブを、第１と第２の高温管路の各々の少なくとも一部の周囲に取付けてもよい。減衰スリーブはゴムから形成することができ、各ボルテックスチューブによる騒音を吸収、減衰または低減する。
【００１６】
キャビネットは、後壁および側壁と一体的に形成される底部を含んでもよい。上壁を後壁および側壁と一体的に形成し、これらで排気室を画成してもよい。排気室を覆うカバーを設置することができ、また少なくとも１つの減衰シートを、底部、後壁、側壁および／または上壁の少なくとも一部に裏張りしてもよい。減衰シートは、第１と第２のボルテックスチューブによってもたらされる騒音を減衰する。更に、可撓性を有する減衰ロッドを排気室内に配置して、ボルテックスチューブによってもたらされる騒音を更に減衰するようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明の特定の実施形態は、キャビネット内に固定され、筐体内部のガスが排気室内に排気される１または複数の排気管路が設けられる。１または複数の可撓性の開放端チューブを、（１または複数の）排気管路に取付けてもよい。可撓性の開放端チューブは、ガスが排気管路から可撓性チューブを経て排気されるように構成してもよい。
【００１８】
また、本発明の特定の形態では、キャビネットにはガスをキャビネット外に排気する排気口が形成されている。更に、シュラウドを、排気口を覆うようにキャビネットに取付けてもよい。シュラウドは排気通路を含んでもよく、排気口を通過した排気ガスがこの排気通路を通過できるように設計される。特に、シュラウドは、液体の浸入を防止する１または複数の内部バッフルを含んでもよい。更に、バッフルをキャビネットの内部に配置して、排気室を高温排気部と低温排気部とに隔離してもよい。
【００１９】
１または複数の通気孔を、筐体の内部と空気源とに連通するように形成してもよい。通気孔は、空気を筐体に流入させるように機能し、筐体内部と外部環境との間の圧力差を維持する。かかる圧力差は、ボルテックスチューブが作動していない場合であっても、筐体内へのゴミの侵入を防止する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態による２段冷却システムの内部の正面斜視図である。
【図２】本発明の他の実施形態による２段冷却システムの内部の正面斜視図である。
【図３】本発明の実施形態による２段冷却システムの背面斜視図である。
【図４】本発明の実施形態による２段冷却システムの底面斜視図である。
【図５】理解を容易にするために圧縮空気配管を省略して示す、図２の矢視線５−５に沿う２段冷却システムの断面図である。
【図６】図２の矢視線６−６に沿う２段冷却システムの断面図である。
【図７】圧縮空気配管を介して接続された２つのボルテックス冷却装置の正面斜視図である。
【図８】図７のボルテックス冷却装置を装置の頂部に配設したバッフルと共に示す図である。
【図９】図８のボルテックス冷却装置を高温排気消音管と共に示す図である。
【図１０】図９のボルテックス冷却装置をキャビネット内に設置して示す図である。
【図１１】本発明の実施形態による通気室の後壁を覆うシュラウドを含む２段冷却システムの背面斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態によるシュラウドの内部を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態による圧縮空気フィルターに接続された２段冷却システムの正面斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態による可撓性減衰部材を備えた２段冷却システムの内部の正面斜視図である。
【図１５】本発明の実施形態による筐体に連結して示す２段冷却システムの正面図である。
【図１６】本発明の実施形態による筐体に連結して示す２段冷却システムの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
添付図面を参照してする以下の詳細な説明から、本発明は一層に理解されるであろう。なお、添付図面において同一の部品は同一の参照番号にて指示されている。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態による２段冷却システム１０の内部の正面斜視図である。冷却システム１０はキャビネット１２を含む。該キャビネットは、ポリカーボネートから形成することができ、側壁１６および後壁１８と共に一体的に形成される底部１４を含む。側面１６および後壁１８は、また、上壁２０と一体的に形成される。底部１４、側壁１６、後壁１８および上壁２０によって排気室２２が画成される。排気室２２は、着脱自在の正面カバー（図１に示さず）を底部１４、側壁１６および上壁２０の縁部に固定することによって閉鎖される。
【００２３】
ガス入口通路２４が側壁１６の一方に貫通、形成されている。ガス入口通路２４は、ガス（空気等）圧縮システム（図１に示さず）のガス吐出管路（パイプ、ダクト等）２６を受容、保持する。ガス入口通路２４は、ねじ込み式または圧縮式継手によってガス吐出管路２６を固定して保持する。ガス入口通路２４は、以下に説明する第１と第２の主熱伝導ハウジング２８、２９に接続される。
【００２４】
排気口２７が後壁１８に貫通、形成されている。排気口２７より、排気室２２内の空気等のガスは冷却システム１０の外に排気される。
【００２５】
第１の円筒形主熱伝導ハウジング２８は、底部１４に形成された開口部（図示せず）に種々の継手を介して固定、保持することができる。第１の円筒形主要ハウジング２８は、例えば、前記開口部にねじ込み式に固定することができよう。或いは第１の円筒形主要ハウジング２８は底部１４に接合してもよい。第１の主熱伝導ハウジング２８は排気室２２内に突出し、第１のボルテックスチューブ３０を支持する。該第１のボルテックスチューブは、第１の高温管路（パイプ、ダクト等）３２と、キャビネット１２の底部１４を貫通して延びる第１の低温ガス吐出管路４０とを含む。第１の主熱伝導ハウジング２８は、また、２つの上方に延びる排気管路（パイプ、ダクト等）３４、３６を支持する。第１のサーモスタット３８および第１の低温ガス吐出管路４０が、第１の主熱伝導ハウジング２８から底部１４を貫通して延びている。第１の高温管路３２は、第１のボルテックスチューブ３０の一方の端部とすることができ、第１の低温ガス吐出管路４０は、第１のボルテックスチューブ３０の他方端部とすることができる。
【００２６】
同様に、第２の円筒形主熱伝導ハウジング２９は、底部１４に形成された開口部（図示せず）に種々の継手を介して固定、保持することができる。第２の円筒形主要ハウジング２９は、例えば、前記開口部にねじ込み式に固定することができる。或いは、第２の円筒形主要ハウジング２９は底部１４に接合してもよい。第２の主熱伝導ハウジング２９は、排気室２２内に突出し、第２のボルテックスチューブ３１を支持する。第２のボルテックスチューブ３１は、第２の高温管路（パイプ、ダクト等）３３と、キャビネット１２の底部１４を貫通して延びる第２の低温ガス吐出管路４１とを含む。第２の主熱伝導ハウジング２９は、また、上方に延びる２本の排気管路（パイプ、ダクト等）３５、３７を支持する。第２のサーモスタット３９および第２の低温ガス吐出管路４１は、第２の主熱伝導ハウジング２９から底部１４を貫通して延びる。第２の高温管路３３は、第２のボルテックスチューブ３１の一方端部とすることができ、これに対し、第２の低温ガス吐出管路４１は、第２のボルテックスチューブ３１の他方の端部とすることができる。
【００２７】
第１の円筒形主熱伝導ハウジング２８は、圧縮空気配管９５を用いて第２の円筒形主熱伝導ハウジング２９に連結される。圧縮空気入口配管９５は、ガス入口通路２４と連通している。
【００２８】
第１と第２の主熱伝導ハウジング２８、２９の各々は、空気等の低温ガスを生成する。生成された低温ガスの各々は、第１と第２の低温ガス吐出管路４０、４１を介して冷却システム１０の外に排気される。第１と第２のサーモスタット３８、３９の各々は、筐体（図示せず）内の温度を検知する。第１と第２の主熱伝導ハウジング２８、２９の各々は、第１と第２のサーモスタット３８、３９の温度測定値に基づいて低温空気を生成する。生成された低温空気の各々は、第１と第２の低温ガス吐出管路４０、４１を介して送り出される。
【００２９】
第１と第２の主熱伝導ハウジング２８、２９の各々は、独立した第１と第２のサーモスタット３８、３９により制御されるため、第１と第２の主熱伝導ハウジング２８、２９は、熱負荷すなわち筐体内の温度が低い場合には第１の主熱伝導ハウジング２８のみが作動するように、調整することができる。もし熱負荷が上昇したら、第２の主熱伝導ハウジング２９を作動させる。或いは、第１と第２の主熱伝導ハウジング２８、２９は、熱負荷が低い場合には第２の主熱伝導ハウジング２９のみを作動させ、そして熱負荷が上昇した場合には第１の主熱伝導ハウジング２８を作動させることができるように、これらを調整可能である。この２段冷却システム１０によって、低熱負荷時における圧縮空気の消費量を低減することが可能となる。以下は、２段冷却システム１０の作動例である。
【００３０】
筐体内温度が上昇し、３２．２°Ｃ（９０°Ｆ）で第１の主熱伝導ハウジング２８が作動する。
筐体内温度が上昇を続け、３７．８°Ｃ（１００°Ｆ）で第２の主熱伝導ハウジング２９が作動する。
筐体内温度が下降し始め、３２．２°Ｃ（９０°Ｆ）で第２の主熱伝導ハウジング２９が停止する。
筐体内温度が更に下降し、２６．７°Ｃ（９０°Ｆ）で第１の主熱伝導ハウジング２８が停止する。
【００３１】
２段冷却システム１０は、特に電気筐体の冷却に適している。一段冷却システムの冷却能力が最高０．７３ｋＷ(2500BTUH)であるのに対し、主熱伝導ハウジング２８、２９の内部に２つの冷却装置を備える２段冷却システム１０の冷却能力ははるかに高く、例えば１．４７ｋＷ(5000BTUH)である。
【００３２】
然しながら、この熱伝導プロセスの副生成物として、第１（および潜在的に第２）の主熱伝導ハウジング２８（および２９）は、また、排気室２２内に空気等の加熱ガスを生成する。加熱ガスは排気口２７から排気される。更に、システム１０が２段式の構成を有しているので、第２のボルテックスチューブすなわち第二段階のボルテックスチューブ３１の高温側端部に少なくとも１つの逆止弁９６を設けることが好ましい。逆止弁９６を備えない場合、第一段階の冷却のみが行われている場合に、第一段階の冷却装置すなわち第１のボルテックスチューブ３０からの高温排気が、第二段階の冷却装置すなわち第２のボルテックスチューブ３１の高温排気側から逆流して筐体内に流入し、その結果、第一段階の冷却装置すなわち第１のボルテックスチューブ３０の冷却効果が低下または無効となる可能性がある。第二段階のボルテックスチューブ３１の高温側端部の逆止弁９６は、このような逆流を防止する。
【００３３】
図２は、第二段階のボルテックスチューブ３１の高温側端部に２つの逆止弁９６を備えた２段冷却システム１０を示す。
図３は、２段冷却システム１０の背面斜視図である。図３に示すように、排気口２７は、排気室２２（図１に示す）内のガスを冷却システム１０から排気するための通路を形成する。
【００３４】
図４は、２段冷却システム１０の底面斜視図である。図４に示すように、第１と第２の主熱伝導ハウジング２８、２９は底部１４内に固定される。第１と第２のボルテックスチューブ３０、３１の各々の第１と第２のサーモスタット３８、３９および第１と第２の低温ガス吐出管路４０、４１が、主熱伝導ハウジング２８、２９から下方に突出する。排気口１００が、第１の主熱伝導ハウジング２８を貫通させて形成され、排気管路３４（図１に示す）と連通する。同様に、排気口１０１が、第２の主熱伝導ハウジング２９を貫通させて形成され、排気管路３５（図１に示す）と連通する。同様に、排気口１０２が、第１の主熱伝導ハウジング２８を貫通させ形成され、排気管路３６（図１に示す）と連通する。同様に、排気口１０３が、第２の主熱伝導ハウジング２９を貫通させて形成され、排気管路３７（図１に示す）と連通する。排気口１００、１０２によって、空気等のガスは、排気管路３４、３６へ、そして排気室２２（図１に示す）の高温領域に流入し、最終的に排気口２７（図１、２に示す）から冷却システム１０の外に排気される。また、排気口１０１、１０３によって、空気等のガスが、排気管路３５、３７へ、そして排気室２２の高温領域内に流入し、最終的に排気口２７から冷却システム１０の外に排気される。また、第１の主熱伝導ハウジング２８を貫通させて、第１の通気孔１０４を形成することができる。該第１の通気孔によって、ガスは、第１の主熱伝導ハウジング２８から冷却システム１０外へ筐体内に排気される。同様に、第２の主熱伝導ハウジング２９を貫通させて、第２の通気孔１０５を形成することができる。該第２の通気孔によって、ガスは、第２の主熱伝導ハウジング２９から冷却システム１０外へ筐体内に排気される。以下に説明するように、通気孔１０４、１０５は、筐体内部と外部環境との間の圧力差を維持し筐体内部を清浄に保つために用いることもできる。
【００３５】
様々な技術を用いてボルテックスチューブ３０、３１の騒音レベルを低減することができる。例えば、図５は、２段冷却システム１０の内部の上面斜視図であり、該２段冷却システムでは、第１のボルテックスチューブ３０の高温側端部の出口と第２のボルテックスチューブ３１の高温側端部の出口とに多孔質プラスチック消音管５０が接続される。多孔質プラスチック消音管５０は排気室２２内に固定することができよう。各ボルテックスチューブ３０、３１から排気される高温排気は、共通の多孔質プラスチック消音管５０を経由することも、或いは別個の消音管５０を経由することもできる。消音管５０は多孔質であるため、高温排気ガスは該消音管を通過して排気口２７から排気される。
【００３６】
図６は、２段冷却システム１０の内部の側面斜視図である。第１の減衰スリーブ４２が第１の高温管路３２を覆うように配置されている。図１に示すように、第２の減衰スリーブ４３は、同様に第２の高温管路３３を覆うように配置される。ボルテックスチューブ３０、３１の高温管路３２、３３の各々は各減衰スリーブ４２、４３の内側に包囲される。該減衰スリーブは、各高温管路３２、３３の相当部分を取り囲むエラストラマーまたはゴムホースとすることができる。減衰スリーブ４２、４３は、高温管路３２、３３から伝わる高周波振動およびそれに伴う騒音を減衰することにより、ボルテックスチューブ３０、３１の内部に生じる騒音または同チューブによって生じる騒音を低減する。何れの場合でも、減衰スリーブ４２、４３を高温管路３２、３３の周囲に設けることでボルテックスチューブ３０、３１により生じる騒音量を減衰或いは低減することが分かっている。
【００３７】
図７は、圧縮空気配管９５を介して連結された２つのボルテックス冷却装置３０、３１の正面斜視図である。理解し易いように冷却システムの残りの部分は省略する。図７に示すように、中空可撓性の端部が開放したチューブ（開放端チューブ）４４が排気管路３５に取付けられ、中空可撓性の開放端チューブ４６が排気管路３７に取付けられる。チューブ４４、４６は、ビニール管とすることができる。排気管路３５、３７からのガスは、チューブ４４、４６内を通過し、チューブ４４、４６の開放端から排気室２２の低温領域に排気される。特定の実施形態では、同様の中空可撓性の開放端チューブを、排気管路３４、３６の一方または双方に取付けてもよい。
【００３８】
バッフル５２をキャビネット１２内に配置して、排気室２２を高温排気部と低温排気部とに分割してもよい。図８は、２つのボルテックス冷却装置３０、３１に対するバッフル５２の適切な配置を例示する。図９は、多孔質プラスチック消音管５０と、２つのボルテックス冷却装置３０、３１との間におけるバッフル５２の適切な配置を例示する。図６に更に例示するように、このような配置により、排気口２７は高温排気部と低温排気部とに分割される。高温管路３２、３３を出た高温排気ガスは、多孔質プラスチック消音管５０の外へ通過し、排気口２７の高温排気部から冷却システム１０の外に排気される。これに対し、排気管路３４、３５、３６、３７を出た低温排気ガスは、排気口２７の低温排気部から冷却システム１０の外に排気される。バッフル５２は、排気室２２を２つの独立した領域、すなわち高温排気領域５４と低温排気領域５６とに隔離するプラスチック、ゴム、ビニール等から形成することがでる。このようにして、排気室２２内の高温ガスと低温ガスは、相互に分離される。バッフル５２は、排気室２２内における高温空気の流れと低温空気の流れとを相互に分離することで、高温排気ガスによって生じる圧力によって、低温空気の排気を阻害しないようにする。
【００３９】
図１０は、キャビネット１２内の所定位置に設けられた２つのボルテックス冷却装置３０、３１を示す。連続気泡発泡体シート６０によって、排気室２２内においてキャビネット１２の後壁１８の内面が被覆されている。また、排気室２２内においてキャビネット１２の底部１４、側壁１６および上壁２０の内面を連続気泡発泡体で被覆してもよい。更に、キャビネット１２のカバー（図示せず）の内面を連続気泡発泡体シートで被覆してもよい。連続気泡発泡体シート６０および排気室２２内の他の気泡発泡体は、冷却システム１０がもたらす騒音を一層減衰する一方で、また排気ガスの流通を可能にする。排気室２２内におけるキャビネット１２の内面に加えて、或いは同内面の代わりに、キャビネット１２の外面を連続気泡発泡体シートで被覆してもよい。また、シート６０は、連続気泡発泡体に代えて、ゴム、プラスチック等の他の減衰材料とすることができる。
【００４０】
図１１に示すように、後壁１８の外側を覆うようにシュラウド６４を取付け、後壁１８の大部分を被覆するようにできる。排気通路が、シュラウド６４の内側と後壁１８の外面との間に画成される。こうして、排気ガスは、排気口２７を通して排気室２２から排気することができる。排気ガスはその後、シュラウド６４によって方向を変え、シュラウド６４の下部の排気出口６８を通過する。例えば、排気管路３５、３７から可撓性チューブ４４、４６を通過した比較的低温の排気ガスは、排気口２７を通過し、排気出口６８を通じて冷却システム１０の外に排気されよう。同様に、高温管路３２、３３から多孔質プラスチック消音管５０（図６に示す）を通過した高温排気ガスは、プラスチック管５０の細孔を通り抜け、排気口２７から冷却システム１０の外に排気されよう。その後、高温排気ガスは、排気出口６８を通じて冷却システム１０外に排気されよう。
【００４１】
図１２は、シュラウド６４内部を示した図である。シュラウド６４は、取付フランジ部または縁部１０８を有する側壁１０６と、取付フランジ部または縁部１１２を有する頂壁１１０と、カバー１１４とを含む。側壁１０６、頂壁１１０およびカバー１１４によって排気室１１６が画成される。シュラウド６４は、キャビネット１２の背面（例えば図６、１１に示す）に設置され。例えば、シュラウド６４は、取付フランジ部１０８、１１２がキャビネット１２の後壁に当接するように取付けられる。
【００４２】
一連のバッフル１１８が排気室１１６内に配置される。排気出口６８は、下方バッフル１１８に近接する、シュラウド６４の下部を貫通して形成される。バッフル１１８は、シュラウド６４への湿気の浸入を防止する。４つのバッフル１１８が例示されているが、これより多いまたは少ないバッフルをシュラウド６４に用いてもよい。
【００４３】
図１３は、圧縮ガスフィルター７０に接続された２段冷却システム１０の正面斜視図である。圧縮ガスフィルター７０は、吐出管路７２を介して主熱伝導ハウジング２８、２９に供給される空気等の圧縮ガスを濾過する。他の構成では、吐出管路７２は、主熱伝導ハウジング２８、２９に接続する対応する入口管路７４に気密に固定するようにしてもよい。吐出管路７２および入口管路７４は、ガス入口通路２４に隣接させて、例えば密封ねじ込み接続により相互に気密に固定することができる。こうして、空気等の圧縮ガスは、ガスフィルター７０から吐出管路７２を介して入口管路７４に流入することができ、そして入口管路は、圧縮空気配管９５を通り主熱伝導ハウジング２８、２９内に至る流体通路を形成する。サーモスタット３８、３９の何れか一方または双方が冷却を要求すると、高温管路３２、３３および低温ガス吐出管路４０、４１を含む、ボルテックスチューブ３０、３１の何れか一方または双方に圧縮ガスが流入し、これにより低温ガスが生成されて低温ガス吐出管路４０、４１へと送られる。このようにして、２段冷却システム１０は、（１または複数の）ボルテックスチューブに圧縮空気を供給することによって冷却ガスを生成することができる。
【００４４】
図１３に示すように、圧縮空気を冷却システム１０内に送り込む入口管路７４をキャビネット１２の低温排気部内に配置することで、パイプ５０から排気される高温排気が、入口管路７４を介して冷却システム１０に送られる圧縮空気に近接しないようにする。
【００４５】
図１４は複数の可撓性減衰部材７６を備えた冷却システムの内部の正面斜視図である。可撓性減衰部材７６は、可撓性を有する連続気泡発泡体ロッドとすることができる。各ロッドの直径は、約５０．８ｍｍ(2inch)とすることができる。図１４に示すように、２つの可撓性減衰部材７６が、排気室２２の高温排気領域５４内に折曲げた状態で詰込まれ、更に、より多くの減衰部材７６が、低温空気領域５６内に折曲げた状態で詰込まれる。更なる減衰部材７６を、排気室２２内に配置してもよい。概して、連続気泡発泡体が可撓性ロッド状減衰部材７６の形状であるか、或いは（図１０に示される連続気泡発泡体シート６０のような）シート形状であるかを問わず、連続気泡発泡体に排気室２２のかなりの部分を占有させるようにできる。例えば、連続気泡発泡体が、排気室２２内の空間の約９０％を占有してもよい。減衰部材７６は、冷却システム１０内における更なる騒音減衰性を有すると同時に、同減衰部材内に排気ガスを流通させることが可能である。また、減衰部材７６は、多孔質ゴム、プラスチック等から形成することができる。
【００４６】
図１５、１６の各々は、筐体８０に接続された２段冷却システム１０の正面図および側面図である。キャビネット１２は、底部１４が筐体８０の頂面８２によって支持されるように、筐体８０の頂部に取付けられる。２つの開口部８４、８５が筐体８０の頂面８２を貫通して形成され、各主熱伝導ハウジング２８、２９の下部は、各開口部８４、８５内に気密に固定される。サーモスタット３８、３９および低温ガス吐出管路４０、４１は、筐体８０の内室８６内に突出する。排気口１００、１０１、１０２、１０３（図４に示す）および通気孔１０４、１０５（図４に示す）もまた内室８６に開口する。
【００４７】
空気等のガスが、圧縮ガスシステムおよび空気フィルター７０を介して主熱伝導ハウジング２８、２９に供給される。そして、主熱伝導ハウジング２８、２９は、（高温パイプおよび低温ガス吐出管路を含む）ボルテックスチューブによって低温ガスを生成する。低温ガス吐出管路４０、４１の各々の先端は、低温ガス吐出管路４０、４１から消音管９０、９１までの流体通路を提供する可撓性チューブ８８、８９の一端に接続される。複数の通路９４、９５を有する密封チューブ９２、９３（ビニール管とすることができる）は、各消音管９０、９１の反対側の端部に接続される。こうして、低温ガスを、低温ガス吐出管路４０、４１、可撓性チューブ８８、８９および消音管９０、９１によって画成される通路を介して、密封チューブ９２、９３へと送ってもよい。低温ガスはその後、筐体８０の内室８６に流入して内部部品を冷却する。それからガスは、排気口１００、１０１、１０２、１０３（図４に示す）を通じて冷却システム１０内に戻され、上述したように、冷却システム１０の外に排気されてもよい。筐体８０の内室８６が冷却されているとき、排気ガスは、シュラウド６４の下端に配置される排気出口６８より冷却システム１０の外に排気される。密封チューブ９２、９３は、同チューブを貫通して形成される通路を有しないで開放端としてもよい。この場合、低温ガスは各チューブの開放端を通過する。
【００４８】
また、図１５、１６に示すように、カバー６２がキャビネット１２の前面を覆って固定される。
【００４９】
図１、２、図５〜図１０および図１３〜図１６を参照すると、高温管路３２、３３の周囲に設置される減衰スリーブ４２、４３、多孔質プラスチック消音管５０、減衰シート６０、減衰部材７６および低温空気消音管９０、９１の全ては、（高温管路３２、３３を含む）ボルテックスチューブ３０、３１の作動によって生じる騒音を減衰、減少、吸収または低減する効果を奏する。従って、２段冷却システム１０が発する騒音は、多くの従来のボルテックスチューブ冷却装置よりも小さい。
【００５０】
図４、１６に関して、２段冷却システム１０は、また、ボルテックスチューブ３０、３１が作動していないときでも、筐体８０を継続的に加圧して清潔に保つことができる。圧縮空気駆動式のボルテックスチューブ冷却システム１０が有する、従来の「フレオン型」の空調装置に勝る利点は、冷却システム１０がわずかな陽圧下で筐体８０内に冷却空気を吹き込むことである。その結果、筐体８０内の圧力は、筐体８０の外部の空気圧よりもわずかに高いものとなる。筐体８０の外部と筐体８０の内部との間の圧力差によって、筐体８０内への汚染物質の侵入が防止される。（筐体８０を清浄に保つために）この一定の圧力差を維持するに、（圧縮ガスフィルター７０を介して供給される圧縮空気等の）圧縮空気源が、主熱伝導ハウジング２８、２９の底部を貫通して形成される通気孔１０４、１０５に接続される。こうして、通気孔１０４、１０５は、圧縮ガス供給ポートに連通される。筐体８０内を加圧することが望ましくない場合には、通気孔１０４、１０５の端部に脱着可能な止めねじを螺着して、穴を閉塞するようにしてもよい。こうすることで、（筐体８０の内部を清浄に保つために）筐体８０の内室８６と筐体８０の外部との間の圧力差を維持する加圧空気源の通路を形成するために、筐体８０に孔を穿設、追加する必要がなくなる。代わりに、通気孔１０４、１０５を圧縮空気供給部に連通させてもよく、これにより、主熱伝導ハウジング２８、２９を作動せずに、空気を継続的に筐体８０内に吹き込むことを可能にする。その結果、ボルテックスチューブ３０、３１が作動していないときでも筐体８０は清浄に保たれる。
【００５１】
こうして、本発明の実施形態によれば、取付けが簡単で実質的な冷却能力を備え、騒音レベルが低い小型の冷却システムが提供される。本発明の実施形態によれば、低熱負荷時における圧縮空気の消費量を低減可能にした冷却システムが提供される。更に、本発明の実施形態によれば、冷却システムが冷却モードにて作動していないときでも、空気の差圧によって筐体内部を清浄に保持可能なボルテックスチューブ冷却システムが提供される。
【００５２】
本発明は、その適用において、本明細書に記載された構成要素の構造および配置の詳細に制限されるものではないことを理解すべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施または実現可能である。上記の形態の変形および修正は、本発明の範囲内に含まれる。また、本明細書に開示および定義される発明は、本文および／または図面に記載され或いはこれらにより明らかな二つ以上の個々の特徴の別の組み合わせの全てに及ぶことが理解される。これらの異なる組み合わせの全ては、本発明の種々の別の形態を構成する。本明細書に記載される実施形態は、本発明を実施するための既知の最良のモードを説明しており、当業者による本発明の使用を可能にする。
【符号の説明】
【００５３】
１０    ２段冷却システム
１２    キャビネット
１４    底壁
１６    側壁
１８    後壁
２０    上壁
２２    排気室
２４    ガス入口通路
２６    ガス吐出管路
２８    第１の主熱伝導ハウジング
２９    第２の主熱伝導ハウジング
３０    第１のボルテックスチューブ
３１    第２のボルテックスチューブ３１
３２    第１の高温管路
３３    第２の高温管路
３４    排気管路
３５    排気管路
３６    排気管炉
３７    排気管路
３８    第１のサーモスタット
３９    第２のサーモスタット
４０    第１の低温ガス吐出管路
４１    第２の低温ガス吐出管路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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