(57)【要約】【課題】凍結防止用のヒータを備えた水冷式冷却装置において、船舶等の揺動する環境に設置された場合にヒータが冷却水から露出しないようにする。【解決手段】循環管路３を通して循環する冷却水により電気機器１を冷却するとともに、循環管路３の途中に冷却水の体積変化を吸収するリザーブタンク５を有する水冷式冷却装置において、冷却水の凍結を防止するヒータ８を設けるとともに、このヒータ８を循環管路３の配管内に設置する。循環管路３の配管内には通流する循環冷却水が存在し、この循環冷却水は装置の揺動に関わりなく途絶えることはない。従って、この配管内にヒータ８を設置することにより、ヒータ８を常に水中に浸漬した状態に保つことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環管路を通して循環する冷却水により電気機器を冷却するとともに、前記循環管路の途中に前記冷却水の体積変化を吸収するリザーブタンクを有する水冷式冷却装置において、
前記冷却水の凍結を防止するヒータを設けるとともに、このヒータを前記循環管路の配管内に設置したことを特徴とする水冷式冷却装置。
【請求項２】
Ｌ字状の管体からなり、その両端にフランジ継手を有するとともに、前記管体のＬ曲げ部に取付フランジを有するヒータ収納管を設け、前記フランジ継手に前記循環管路の配管をそれぞれ接続するとともに、一端に前記取付フランジに対応する取付フランジを有する棒状の前記ヒータを前記Ｌ曲げ部から前記管体に挿入し、前記取付フランジ同士を締結して固定したことを特徴とする請求項１記載の水冷式冷却装置。
【請求項３】
多数の貫通孔を有する多孔板からなる波消し板を前記リザーブタンク内に水平に設置したことを特徴とする請求項１記載の水冷式冷却装置。
【請求項４】
上下２箇所に設けられた小孔を介して前記リザーブタンク内の上部空間及び冷却水に通じる波消し筒を前記リザーブタンク内に垂直に設置し、この波消し筒の内部に前記リザーブタンクの水位を検知する水位センサを設けたことを特徴とする請求項３記載の水冷式冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、循環する冷却水により電気機器を冷却する水冷式冷却装置に関し、特に船舶のように揺動する環境に設置される水冷式冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来の一般的な水冷式冷却装置を示す配管系統図である。図６において、発熱を伴う電気機器１（例えば配電盤）は、ポンプ２による送水により循環管路３を矢印方向に循環する冷却水により冷却される。電気機器１の冷却により昇温した冷却水は、空冷式の熱交換器４を通過して冷却される。
【０００３】
ここで冷却水は、水温の変化で膨張・収縮を繰り返し体積変化を生じる。そこで、この体積変化を吸収して冷却水を安定的に循環させるために、リザーブタンク５が循環管路３の途中に挿入されている。リザーブタンク５には給水口６から所定の水位まで冷却水が注入され、この水位は図示の場合はダイヤル式水面計７により監視されている。また、リザーブタンク５内には、周囲温度の低下による冷却水の凍結を防止するために、ヒータ８が設けられている。リザーブタンク（膨張タンク）を備えた水冷式冷却装置については、例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特公平６−１２２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図６に示したような水冷式冷却装置を海洋を航行する船舶に設置した場合、リザーブタンク５は船舶の揺動に伴い傾いて水面が変化する。この傾きが大きい場合、従来はヒータ８の一部が水面から一瞬露出することがあった。すなわち、図７（Ａ）〜（Ｃ）はリザーブタンク５が左へ大きく傾いたとき、傾きなしのとき及び右へ大きく傾いたときをそれぞれ示すものであるが、リザーブタンク５の水位が最低レベルＬになった場合、図１１（Ｃ）においてはヒータ８が水面から露出する可能性がある。ヒータ８は水面からの露出を繰り返すと過度に温度上昇し、寿命が短くなる。
【０００５】
この発明の課題は、凍結防止用のヒータを備えた水冷式冷却装置を揺動する環境に設置した場合において、ヒータが冷却水から露出しないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、循環管路を通して循環する冷却水により電気機器を冷却するとともに、前記循環管路の途中に前記冷却水の体積変化を吸収するリザーブタンクを有する水冷式冷却装置において、前記冷却水の凍結を防止するヒータを設けるとともに、このヒータを前記循環管路の配管内に設置するものである。循環管路の配管内には通流する循環冷却水が存在し、この循環冷却水は装置の揺動に関わりなく途絶えることはない。従って、この配管内にヒータを設置することにより、ヒータを常に水中に浸漬した状態に保つことができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、Ｌ字状の管体からなり、その両端にフランジ継手を有するとともに、前記管体のＬ曲げ部に取付フランジを有するヒータ収納管を設け、前記フランジ継手に前記循環管路の配管をそれぞれ接続するとともに、一端に前記取付フランジに対応する取付フランジを有する棒状の前記ヒータを前記Ｌ曲げ部から前記管体に挿入し、前記取付フランジ同士を締結して固定するものである。このようなＬ字状のヒータ収納管を用いることにより、ヒータを着脱するための構成が簡単になる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、多数の貫通孔を有する多孔板からなる波消し板を前記リザーブタンク内に水平に設置するものである。波消し板を設置すれば、揺動により流動しようとするリザーブタンク内の冷却水は、波消し板の貫通孔を通過して移動しなければならないため動きが抑制され、水面の変動や振動が少なくなって揺動時の冷却水の循環が安定する。
【０００９】
請求項４の発明は請求項３の発明において、上下２箇所に設けられた小孔を介して前記リザーブタンク内の上部空間及び冷却水に通じる波消し筒を前記リザーブタンク内に垂直に設置し、この波消し筒の内部に前記リザーブタンクの水位を検知する水位センサを設けるものである。波消し筒の内部に水位センサを設ければ、波消し板と同様の作用で水位検出水面の変動が小さくなり、揺動時の水位の検出が正確になる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、冷却水の凍結を防止するヒータを循環管路の配管内に設置することにより、水冷式冷却装置が揺動してもヒータを常に水中に保持し、ヒータ寿命の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、この発明の実施の形態を示す水冷式冷却装置の配管系統図である。ポンプ２により循環管路３を通して送水された冷却水は電気機器１を冷却した後、空冷式の熱交換器４で冷却され、リザーブタンク５を経て再びポンプ２により送水される循環をする。リザーブタンク６には給水口６から所定の水位まで冷却水が注入され、この水位は電極式の水位センサ７により監視される。ここで、リザーブタンク５の下流の循環管路３の途中に、配管の一部としてヒータ収納管９が挿入され、ヒータ８はヒータ収納管９内に設置されている。
【００１２】
図２は、図１におけるリザーブタンク５からヒータ収納管９までの部分を拡大して示した縦断面図である。図２において、リザーブタンク５の本体１０は上面が閉じられ底面が開口した底付き円筒体で、底面開口は蓋板１１により閉塞されている。本体１０の上面には給水口６が設けられ、側面下部には循環冷却水の入口管１２が取り付けられている。この入口管１２にも、もう一つの給水口６が設けられている。一方、蓋板１１には循環冷却水の出口管１３及び排水管１４が取り付けられ、リザーブタンク５の中心に蓋板１１を貫通するように波消し筒１５が垂直に設置されるとともに、波消し筒１５には上下２枚の波消し板１６が水平に固定されている。
【００１３】
波消し筒１５は下端部に取付フランジ１５ａを有し、上下２箇所に各複数個の小孔１７及び１８があけられた筒体で、上端部は栓状の拘束具１９で閉塞されている。波消し板１６は、図３に示すように多数の貫通孔２０を有する多孔板で、上段の波消し板１６は拘束具１９にねじ止めされ、下段の波消し板１６は波消し筒１５に嵌めこまれて溶接などで固定されている。波消し筒１５には、取付フランジ７ａを有する水位センサ７が下方から垂直に挿入され、先端部が拘束具１９に嵌めこまれて拘束されるとともに、取付フランジ７ａ，１５ａ同士の締結により固定される。水位センサ７は、上（Ｈ），中（Ｍ），下（Ｌ）の３つの水位を検知する検知部７ｂを有している。
【００１４】
リザーブタンク５の出口管１３には開閉弁２１を介して曲管２２が接続され、この曲管２２にヒータ収納管９が接続されている。ヒータ収納管９はＬ字状の管体からなり、その両端にフランジ継手９ａ及び９ｂを有するとともに、管体のＬ曲げ部に取付フランジ９ｃを有している。フランジ継手９ａには曲管２２が接続され、フランジ継手９ｂには開閉弁２３を介してポンプ２（図１）の吸込み管が接続されている。ヒータ収納管９の管体には、一端に取付フランジ９ｃに対応する取付フランジ８ａを有する棒状のヒータ８がＬ曲げ部から挿入され、取付フランジ８ａ，９ｃ同士が締結されることにより水密に固定されている。
【００１５】
上述した冷却装置において、運転立ち上げ時には給水口６からリザーブタンク５に冷却水を水位センサ７のＭ水位とＨ水位の間のレベルまで給水する。これにより、図示しない操作盤の緑色の水位ランプが点灯する。なお、何らかの理由により冷却水レベルが下限のＬ水位まで低下すると、操作盤の赤色ランプが点灯して警告する。次いで、ポンプ２を起動すると、冷却水は図１で矢印で示したように循環して電気機器１を冷却する。ここで、ヒータ８は循環する冷却水中にあり、冬季などに図示しない温度センサで検知した冷却水の水温が下限値まで低下すると通電され、冷却水を加熱して凍結を防止する。冷却水の検知温度が上限値まで上昇すると、ヒータ８の通電は停止される。
【００１６】
図４は、船舶の揺動により冷却装置が大きく傾いた状態を模式的に示すもので、（Ａ）は傾きなしのとき、（Ｂ）左へ大きく傾いたときである。図４（Ｂ）から明らかなように、循環管路３の配管中にヒータ８が配置された図示実施の形態においては、リザーブタンク５の水位が正常時はもちろん、破線で示す下限時（Ｌ）においても冷却装置の傾きの影響を受けず、常に水中に浸漬された状態に保たれる。従って、ヒータ８は、水面から露出することによる寿命の低下を生じることがない。なお、図示実施の形態においては、ヒータ８をリザーブタンク５の直下の配管中に配置する例を示したが、ヒータ８の配置位置はこの場所に限られるものではなく、循環管路３の他の適宜の場所に設置することができる。
【００１７】
一方、図４において、リザーブタンク５が傾くことによる冷却水の流動は、冷却水が波消し板１６の貫通孔２０（図３）を通り抜けなければならないため妨げられる。従って、冷却装置の揺動による水面の変動や振動が抑制され、リザーブタンク５を通して行われる冷却水の循環が安定する。また、波消し筒１５の上部空間は上部の小孔１７を介して周囲の空間に通じ、波消し筒１５内の冷却水は下部の小孔１８を介して周囲の冷却水に通じている。そのため、波消し筒１５内の空気及び冷却水は流動時に小孔１７，１８を通過しなければならず、冷却装置の揺動による流動が妨げられる。その結果、水位検出水面の変動が抑制され、揺動時における水位の検出が正確になる。
【００１８】
図５は、リザーブタンク５の異なる態様を示すものである。すでに示した図２のリザーブタンク５は、高さ方向に作業スペースの小さい空間に設置されるもので、水位センサ７がリザーブタンク５の下方から装着されるようになっている。それに対し、図５のリザーブタンク５は、水位センサ７をリザーブタンク５の上方から装着するようにしたものである。
【００１９】
すなわち、図５において、本体１０は上面が開口し底面が閉じられた底付き円筒体として構成され、上面開口は蓋板１１により閉塞されている。本体１０の側面下部には循環冷却水の入口管１２が取り付けられ、下面には循環冷却水の出口管１３が取り付けられている。蓋板１１には循環冷却水の給水口６が設けられ、リザーブタンク５の中心に蓋板１１を貫通するように波消し筒１５が垂直に設置されている。波消し筒１５の下端部は拘束具１９で閉塞され、この拘束具１９に波消し板１６が水平にねじ止めにより固定されている。波消し筒１５及び波消し板１６の構成は図２と同じである。水位センサ７は、波消し筒１５に上方から装着される。図５のリザーブタンク５の作用は図２と同じであり、その説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態を示す水冷式冷却装置の配管系統図である。
【図２】図１のリザーブタンクからヒータ収納管に至る部分の拡大縦断面図である。
【図３】図２における波消し板を示す横断面図である。
【図４】図２のリザーブタンクが傾いた状態を示す模式図である。
【図５】図１におけるリザーブタンクの異なる態様を示す拡大縦断面図である。
【図６】従来技術を示す水冷式冷却装置の配管系統図である。
【図７】図２におけるリザーブタンクが傾いた状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    電気機器
２    ポンプ
３    循環管路
４    熱交換器
５    リザーブタンク
６    給水口
７    水位センサ
８    ヒータ
９    ヒータ収納管
１５    波消し筒
１６    波消し板
【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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