(57)【要約】【課題】  冷却装置内部を循環する冷媒の滞留を防止すること【解決手段】  上部に凝縮部１、下部に蒸発部11を有し、一対の連結パイプ20でそれらが接続され、被冷却体29が蒸発部11に設置されるとともに、冷媒28がそれらの内部をその比重により自然循環する冷却装置において、蒸発部11、凝縮部１がそれぞれ方形に形成され、その対角位置に連結パイプ20が配置される。これによって、あらゆる方向に傾斜させても装置内部で滞留を起こすことを防止することができる。【選択図】        図１
2013040702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に平面方形の蒸発部(11)が配置され、上部に平面方形の凝縮部(1)が配置されて、両者が互いに平行に位置し、その蒸発部(11)と凝縮部(1)との間を気液二相状態の冷媒(28)が循環する冷却装置において、
前記蒸発部(11)の外面に被冷却体(29) が設置され、
その蒸発部(11)と凝縮部(1)とが、それらの平面の対角位置で一対の連結パイプ(20)により接続され、
前記冷媒がその気体と液体の比重差により自然循環する冷却装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記蒸発部(11)の対角位置に前記一対の液出口(19) と、蒸気入口(18) が設けられ、その両出入口(19)(18)に隣接する直角部を二辺とする直角三角形の部分が、一対のマニホールド部(17)を構成し、
波形に曲折された第１インナーフィン(16)が、その波の稜線を直角三角形の斜辺に交差させて、前記マニホールド部以外の部分に配置された冷却装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記両出入口(19)(18)を除き、波形に曲折された平面直角三角形の第２インナーフィン(16a)が、その波の稜線を出入口(19)(18)に向けて、前記マニホールド部(17)に配置された冷却装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記蒸発部(11)の対角位置に前記一対の液出口(19) と、蒸気入口(18) が設けられ、その両出入口(19)(18)に隣接する直角部を二辺とする直角三角形の部分が、一対のマニホールド部(17)を構成し、
オフセット型に形成された第１インナーフィン(16)が、そのオフセットを直角三角形の斜辺に交差させて、前記マニホールド部以外の部分に配置された冷却装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記蒸発部(11)の対角位置に前記一対の液出口(19) と、蒸気入口(18) が設けられるとともに、その内部に隙間なくオフセット型の第１インナーフィン(16) が配置された冷却装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れかの構成において、
前記凝縮部(1) は、定間隔で並列された多数の偏平チューブ(6) と、各偏平チューブ(6) の両端部が挿通される一対の第１タンク(2)および第２タンク(3) と、で平面方形に形成され、
第１タンク(2) の長手方向の一方端の下面に前記蒸気出口(8) が設けられ、第２タンク(3) の長手方向の他端の下面に液入口(9) が設けられ、
前記各偏平チューブ(6) 間にアウターフィン(7) が設けられ、
その凝縮部(1)に対向して冷却ファンが配置された冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
蒸発部と凝縮部とが互いに離間した一対のパイプによって接続され、その内部を気液二相状態の冷媒が、その気相と液相との重力差により自然循環して、被冷却体を冷却する冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸発部11と凝縮部１とが一対の連結パイプ20（裏面側にも図示連結パイプに平行に存在する）によって接続され、その内部を冷媒28が自然循環して被冷却体29を冷却する冷却装置として、図８（図９）のものが知られている。
その凝縮部１は、冷媒28が流通する多数の偏平チューブ５が並列され、それらの両端が一対のタンク２、３（タンク３は図示の裏面側に配置）に挿通され、その偏平チューブ５間に図示しないアウターフィンが介装されている。
その蒸発部11は、内部に冷媒28が流通する偏平な流路を有し、外部に電子部品などの被冷却体29を載置する平坦部を有する。そして凝縮部１が上に配置され、蒸発部11が下に配置されて、それらが一対の連結パイプ20（図示連結パイプの裏面側にも、それに平行に存在する）で液密に接合され、内部に冷媒28が一定量封入され、被冷却体29と冷媒28との間で熱交換されるものである。
なお、凝縮部１の上部には図示しないファンが設置されており、その風が偏平チューブ５間を通過することにより、偏平チューブ５内を流通する冷媒28が冷却されて、凝縮されて、それが蒸発部11に流下する。そして、ファン、凝縮部１、蒸発部11、連結パイプ20が図示ない取付けフレームにより一体的に固定される。
【０００３】
一対の連結パイプ20は、図面では互いに重なるようにして、凝縮部１のそれぞれ異なるタンク２、３に接続され、蒸発部11の平坦部に対して直交して接続される。即ち、一対の連結パイプ20は、図面では１本に見えるが、凝縮部１のそれぞれのタンク２、３の長手方向の同一方向端部に接続されている。また、この装置は凝縮部１と、蒸発部11が互いに平行になるように配置されている。
蒸発部11内の冷媒28は、被冷却体29の熱を吸収して、蒸発し、その蒸発部11から一方の連結パイプ20を上昇して、凝縮部１へ流入し、そこで、熱を放出して液となり、自重によって他方の連結パイプ20を通過して、蒸発部11に移動する。このような冷却装置は、支持フレームなどに傾斜して取り付けられることがある。
この装置は、ポンプを用いず、気液の比重差を利用して冷媒28を循環させるもので、運転コストをその分、安価にすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のごとく、一対の連結パイプ20が、それぞれのタンク２，３の長手方向の同一方側に片寄って接続されていると、支持フレームが特定の方向に傾斜しているとき、内部の冷媒28が一部滞留し、冷媒の循環が起こらなくなることが分かった。
例えば、図８のごとく、一対の連結パイプ20の存在する側の端Ａに対して−α傾斜すると、冷媒28は蒸発部11で蒸気になり、連結パイプ20を上昇して凝縮部１の長手方向の一端へ移動するが、そこで凝縮した液体の冷媒28が凝縮部１の下がった他端側に流下し、そこに滞留する。そしてその液体の冷媒が蒸発部11に流下できなくなる。即ち、連結パイプを上げると凝縮部１から液冷媒が蒸発部11に流れなくなる。
また、図９のごとく、端Ａに対して＋α傾斜すると、冷媒28は自重により凝縮部１から流下して蒸発部11へ移動することはできるが、その蒸発部11で蒸発した気体の冷媒28が今度は蒸発部11の上方に上がった他端側に移動し、そこで滞留する。そして、その気体の冷媒が凝縮部に上昇できなくなる。そのため、冷媒が循環せず、冷却能力が極端に低下する。即ち、連結パイプを下げると蒸発部11の気体冷媒が凝縮部１へ流れなくなる。
そこで、本発明は、このような装置内の冷媒28の滞留を解消することができる冷却装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の本発明は、下部に平面方形の蒸発部(11)が配置され、上部に平面方形の凝縮部(1)が配置されて、両者が互いに平行に位置し、その蒸発部(11)と凝縮部(1)との間を気液二相状態の冷媒(28)が循環する冷却装置において、
前記蒸発部(11)の外面に被冷却体(29) が設置され、
その蒸発部(11)と凝縮部(1)とが、それらの平面の対角位置で一対の連結パイプ(20)により接続され、
前記冷媒がその気体と液体の比重差により自然循環する冷却装置である。
【０００６】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記蒸発部(11)の対角位置に前記一対の液出口(19) と、蒸気入口(18) が設けられ、その両出入口(19)(18)に隣接する直角部を二辺とする直角三角形の部分が、一対のマニホールド部(17)を構成し、
波形に曲折された第１インナーフィン(16)が、その波の稜線を直角三角形の斜辺に交差させて、前記マニホールド部以外の部分に配置された冷却装置である。
【０００７】
請求項３に記載の本発明は、請求項２において、
前記両出入口(19)(18)を除き、波形に曲折された平面直角三角形の第２インナーフィン(16a)が、その波の稜線を出入口(19)(18)に向けて、前記マニホールド部(17)に配置された冷却装置である。
【０００８】
請求項４に記載の本発明は、請求項１において、
前記蒸発部(11)の対角位置に前記一対の液出口(19) と、蒸気入口(18) が設けられ、その両出入口(19)(18)に隣接する直角部を二辺とする直角三角形の部分が、一対のマニホールド部(17)を構成し、
オフセット型に形成された第１インナーフィン(16)が、そのオフセットを直角三角形の斜辺に交差させて、前記マニホールド部以外の部分に配置された冷却装置である。
【０００９】
請求項５に記載の本発明は、請求項１において、
前記蒸発部(11)の対角位置に前記一対の液出口(19) と、蒸気入口(18) が設けられるとともに、その内部に隙間なくオフセット型の第１インナーフィン(16) が配置された冷却装置である。
【００１０】
請求項６に記載の本発明は、請求項１〜請求項５の何れかの構成において、前記凝縮部(1) は、定間隔で並列された多数の偏平チューブ(6) と、各偏平チューブ(6) の両端部が挿通される一対の第１タンク(2)および第２タンク(3) と、で平面方形に形成され、
第１タンク(2) の長手方向の一方端の下面に前記蒸気出口(8) が設けられ、第２タンク(3) の長手方向の他端の下面に液入口(9) が設けられ、
前記各偏平チューブ(6) 間にアウターフィン(7) が設けられ、
その凝縮部(1)に対向して冷却ファンが配置された冷却装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、蒸発部11と凝縮部１とが、それらの平面の対角位置で一対の連結パイプ20により接続されたから、どのような向きに傾けたとしても、内部の冷媒28が滞りなく流通される。それによって、冷却効果の低下を防止することができる。
何故ならば、蒸発部11と凝縮部１とをどのように傾けても、対角位置になる一対の連結パイプのうち一方が他方より上方に位置し、その上方側の連結パイプが気体冷媒の通路となり、他方の連結パイプが液体冷媒の通路となり、冷媒が自然循環する。そして、図８、図９のような冷媒の滞留が防止される。
【００１２】
上記構成において、蒸発部11の対角位置の一対の液出口19と、蒸気入口18とに隣接する直角部を二辺とする直角三角形の部分が、一対のマニホールド部17を構成し、波形の第１インナーフィン16を、マニホールド部以外の部分に配置した場合には、冷媒を蒸発部11の各部に均一に流通させ、熱交換を促進することができる。
【００１３】
上記構成において、前記両出入口19、18を除き、波形に曲折された平面直角三角形の第２インナーフィン16ａが、その波の稜線を出入口に向けて、そのマニホールド部17に配置した場合には、冷媒28をさらに効率よく、蒸発部の各部に供給し熱交換を促進することができる。
【００１４】
上記構成において、第１インナーフィン16をオフセット型に形成し、マニホールド以外の部分に配置した場合には、波形形状のものよりも効率よく冷媒を蒸発部11の各部に均一に流通させ、熱交換を促進することができる。
【００１５】
上記構成において、蒸発部11の内部に隙間なくオフセット型のインナーフィン16を配置した場合には、フィンを分割せずにすむため、作業工程を減らすことができ、製造コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本冷却装置の要部組立て斜視図。
【図２】図１のII−II矢視断面図。
【図３】図２のIII-III矢視断面図。
【図４】図１のIV-IV矢視図。
【図５】図４のV-V矢視図。
【図６】蒸発部11内部に関する第２実施例
【図７】蒸発部11内部に関する第３実施例
【図８】従来型冷却装置の凝縮部に滞留する冷媒凝縮液の状態を示す図。
【図９】同冷却装置の蒸発部に滞留する冷媒蒸気の状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は、本発明の全体構造を示す斜視図。図２は、本発明の蒸発部の内部構造を示す。
この冷却装置は、図１に示すごとく、上部に凝縮部１が、下部に蒸発部11が配置され、それらがその対角位置で一対の連結パイプ20で一体的に結合され、それらの外周に支持フレーム23が取り付けられる。その支持フレーム23の上端部に凝縮部１に冷却風を送るためのファン24が設けられるものである。
【００１８】
凝縮部１は、内部に冷媒が流通する偏平チューブ６が一定間隔で多数並列されており、その両端部が、側面にチューブ挿通孔５を有する一対の第１タンク２と、第２タンク３とに挿通されるとともに、各偏平チューブ６間にアウターフィン７が設けられる。これは図１のごとく、波形のコルゲートフィンを用いることもできるが、プレートフィンを偏平チューブ６の長手方向に多数並列することもできる。
【００１９】
図４および図５のごとく、凝縮部１の第１タンク２と第２タンク３の長手方向両端部はそれぞれ端蓋４によって閉塞されている。一対のタンク２、３のうち、一方の上部には冷媒を冷却装置本体内に封入するための冷媒封入パイプ10が突設され、その封入の後に、その先端が閉塞されている。また、図４の左側のタンク２の下部の長手方向一方端部には蒸気出口８が設けられ、蒸発部11からの冷媒蒸気をタンク２に流出する。同図の右側のタンク３の下部に液入口９が設けられ、そこから冷却された冷媒液を蒸発部11へ供給する。この液入口９と蒸気出口８は、凝縮部１に対して、平面対角の位置に設けられている。
【００２０】
蒸発部11は、図２および図３のごとく、第１プレート13と第２プレート14とを重ね合わせたものからなる。この例では、第１プレート13を浅い溝型に形成するとともに、その両端で溝底部およびその側壁部を横断する一対のスリットが設けられ、そのスリット内に端プレート15が挿通されて、第１プレート13の四周が閉塞され、平面方形の皿状に形成されている。その第１プレート13と端プレート15とからなる開口を第２プレート14が閉塞して、蒸発部11の本体12が形成される。そして、第１プレート13の外周上面の対角位置に一対の前述した凝縮部１からの冷媒液が流出する液出口19と、蒸発部11で蒸発した冷媒が凝縮部へ循環するための蒸気入口18が設けられる。この両出入口19、18に隣接する直角部を二辺とする直角三角形の部分が、一対のマニホールド部17を形成する。
【００２１】
この本体12内部には、図２に示すごとく、平行四辺形の第１インナーフィン16と一対の三角形の第２インナーフィンとが介装される。この第１インナーフィン16は波形に曲折され、その波の稜線の両端がマニホールド部17の斜辺に交差するように配置され、その波形の山と谷の頂部は図３のごとく、蒸発部11の第１プレート13、第２プレート14の内面に接触している。
【００２２】
第２インナーフィン16ａは、波形で平面直角三角形状に形成され、それが両出入口18、19以外のマニホールド部17に配置されている。そして、その波の稜線は出入口18、19に向けて配置される。そして、図２に示すごとく、第１インナーフィン16の稜線と、第２インナーフィン16ａの稜線は互いに直行するように配置される。
平面三角の第２インナーフィン16ａの斜辺には、波の端部が並列して開口し、それが第１インナーフィン16の各流路への案内路となり、第１インナーフィン16の各流路へ均一に冷媒を流通させることができる。各インナーフィンの波の頂部および谷部が本体の内面にろう付けされ、耐圧性を向上させる。
【００２３】
なお、第１インナーフィン16と第２インナーフィン16ａの配置は、図２の配置だけでなく、図６のごとく第１インナーフィン16を９０度回転した状態で配置することもできる。  また、波形のストレートフィンを例としたが、これに替えてオフセット形状に形成したフィンを用いて、同様に配置することもできる。このようにすることにより、冷媒流れの分配がストレートフィン時よりも向上する。
さらに、オフセットフィンを採用する場合は、図７のごとく、蒸発部11内部に隙間なくフィンを配置することもできる。この場合、フィンを分割せずにすむため、作業工程を減らすことができ、製造コストを抑えることができる。
【００２４】
図１および図５に示すごとく、凝縮部１の蒸気出口８の下方に蒸発部11の蒸気入口18が、凝縮部１の液入口９の下方に蒸発部11の液出口19が配置され、それらの出入口が前述の一対の連結パイプ20により接続される。蒸発部11の各出入口18、19には一対のブラケット21が取り付けらており、その上端部の外ネジに連結パイプ20の下端フランジ20ｂが内フランジ付きナット22を介して接続される。連結パイプの先端部外周の環状溝20ａにＯリング25が被着されて、気密性を確保する。連結パイプ20の上端は凝縮部１の蒸気出口８と、液入口９に直接溶接、ろう付け等により接続する。
【００２５】
このように凝縮部１、蒸発部11、連結パイプ20が一体的に接続されて、冷却装置本体12を構成する。冷却装置本体12は図１に示すような支持フレーム23によって、補強されている。その支持フレーム23は一対の互いに平行な脚部と、その上端間を連結する枠部とからなり、その脚部の下端にフランジ23aを有する。そのフランジ23ａが蒸発部11の第１プレート13のフランジ13ａに着座する。フランジ23ａ、フランジ13ａ、と第２プレート14には、それらを締結するボルト孔が穿設され、ボルトとナットで締結される。若しくはそれに替わる既知の締結具により締結される。そして支持フレーム23上部の枠部の開口縁部にファン24が取り付けられる。
この例（図３）では、被冷却体29は第２プレート14の平坦面に載置され、その作動時の発熱を蒸発部11が吸熱する。これに替えて、第１プレート13の平坦面（蒸発部11の上面）に設置することもできる。
【００２６】
（作用）
図１に示すごとく、凝縮部１と蒸発部11とを連結する連結パイプ20が対角位置に配置されているから、本装置をどの方向に傾斜させて車体フレームに取り付けたとしても、内部の冷媒が冷却装置の何れの場所にも滞留することが無い。
即ち、対向位置に連結パイプが接続されているため、傾斜しても一対の連結パイプ20の内、上方側に位置する方が冷媒蒸気の流通路となり、下方側に位置する方が冷媒液の流通路となり、冷媒蒸気、冷却液ともに、閉じ込められる空間が生じないからである。
【００２７】
この発明では一対の連結パイプ20を対角位置に配置することで、装置内の冷媒の滞留を防止するものであるが、これに替えて、４隅すべてに連結パイプ20を設けてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  凝縮部
２  第１タンク
３  第２タンク
４  端蓋
５  チューブ挿通孔
６  偏平チューブ
７  アウターフィン
８  蒸気出口
９  液入口
【００２９】
10  冷媒封入パイプ
11  蒸発部
12  本体
13  第１プレート
13a フランジ
14  第２プレート
15  端プレート
16  第１インナーフィン
16a 第２インナーフィン
【００３０】
17  マニホールド部
18  蒸気入口
19  液出口
20  連結パイプ
20a 環状溝
20b フランジ
21  ブラケット
22  ナット
【００３１】
23  支持フレーム
23a フランジ
24  ファン
25  Ｏリング
26  蒸気溜
27  凝縮液溜
28  冷媒
29  被冷却体
【図１】
2013040702.tif 000003
【図２】
2013040702.tif 000004
【図３】
2013040702.tif 000005
【図４】
2013040702.tif 000006
【図５】
2013040702.tif 000007
【図６】
2013040702.tif 000008
【図７】
2013040702.tif 000009
【図８】
2013040702.tif 000010
【図９】
2013040702.tif 000011