JPH03113255A - 沸騰冷却式電器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、発熱部の冷却にぶつ化炭素からなる冷却媒
体を使用してこの冷却媒体の蒸発熱を利用して高効率の
冷却を行う沸騰冷却式電器、特に電鉄用整流器のように
過負荷耐量の大きな沸騰冷却式電器に関する。

〔従来の技術〕

電鉄用の直流電源は電車が変電所の近くを走行するごと
に負荷が大きくなるという特徴のあることがよく知られ
ている。そのため、電鉄用の整流器用変圧器や整流器は
過負荷に対して充分耐えるよう製作される。また、変電
所の省スペースとメインテナンスフリーを目的として、
電鉄用整流器には冷却効率の高い沸騰冷却式が採用され
る。

第２図は電鉄用整流器の冷却構造を主に図示した断面図
である。この図において、発熱部である整流スタック１
００は容器ｌＯに収納されてぶつ化炭素からなる冷却媒
体液５に浸されている。冷却部は、複数の平板状の凝縮
器４がこの凝縮器４を外部から冷却する空気が充分流通
することのできる程度の空隙を隔てて配置され、これら
凝縮器４の下部が筒状の水平に配置された連結管３０で
連結され１体にまとめられている。この連結管３０は容
器ｌＯの上部に配置されていて、これら連結管３０の中
央底部と容器１０の上部とが蒸発管２で連結されている
。

整流スタック１００が発生した熱は冷却媒体液５に伝達
されるが、この冷却媒体液５は沸騰温度に達するとそれ
以上温度が上昇する°ことはなく発生熱は全て気化熱と
なって大量の蒸気を発生する。

沸騰により蒸気流６１が発生し蒸発管２を通る蒸気流６
２となって連結管３０に入り、凝縮器４にそれぞれ分流
して蒸気流６３として更に上昇する。

凝縮器４の外面は空気に冷却されるのでここで気体の状
態にある冷却媒体が冷却されて液化し凝縮器４の内壁に
付着する。液化した冷却媒体は凝縮器４内壁を伝わって
連結管３０に入りその底を伝わって蒸発管２の内壁を伝
わって容器１０に戻る。

このように、冷却媒体は液体の状態から加熱されて気体
になり、冷却されて再び液体となるという循環゛をしな
がら整流スタック１００を高効率に冷却する。

電鉄用整流器が過負荷になったときは整流スタック１０
０が発生する熱が負荷電流の二乗に比例して増大するが
、冷却媒体５は沸騰温度以上には温度上昇せず急激な沸
騰による蒸発熱によって増大する発生熱を吸収すること
になることが沸騰冷却式の冷却効率が高い理由である。

過負荷によって気化した冷却媒体が液化して再び容器１
０に戻ってくるのには時間差があってこの間冷却媒体液
５の液面が低下することになる。

このような液面の低下が生じても整流スタック１００の
一部が冷却媒体液５の液面から露出して局部加熱を起こ
さないようにするために、この液面の低下を見込んで冷
却媒体液５を多めに入れてお（必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

過負荷によって冷却媒体液５が沸騰して急激な蒸気流６
１．６２が発生すると、冷却されて液化した冷却媒体液
５１が蒸発管２を通って容器１０に戻ろうとするときに
、蒸気流６２の上向きの風圧によって冷却媒体液５１が
あおられて蒸発管２の内壁を伝わって降下できず一時的
に連結管３０の底部に滞留するという現象が生ずる。そ
のため、前述の容器１０内の冷却媒体液５の液面は更に
低下することになることから、冷却媒体液５を多めに入
れてとくための冷却媒体そのものの使用量が増大するこ
とと、容器１０の容積を大きくする必要があることとの
２つの面から電鉄用整流器の価格上昇の要因になるとい
う問題がある。

この発明は、過負荷時の連結管での冷却媒体液の滞留を
少なくして容器内の液面の低下を低減することのできる
沸騰冷却式電器を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するためにこの発明によれば、発熱部と
この発熱部を冷却する冷却媒体液とを収納する容器と、
水平方向に所定の間隙を隔てて配置した複数の平板状の
凝縮器と、水平に配置し前記凝縮器を連通ずる連結管と
、この連結管の中央底部と、前記容器上部とを連通ずる
蒸発管とを備えた沸騰冷却式電器において、前記連結管
の両端の底部と前記容器の冷却媒体液の液面より下の部
分とを連通ずる戻り管をそれぞれ設けるものとする。

〔作用〕

この発明の構成において、連結管の両端の底部と発熱部
を収納した容器の冷却媒体液の液面より下の部分とを連
通ずる戻管を設けることにより、凝縮器で冷却されて液
化し連結管の底に到達した冷却媒体液は、連結管の底を
伝わって両側の戻り管を通って容器に再び戻る。戻り管
は容器内の液面よりも下に開口しているので、戻り液は
沸騰による蒸気流にあおられたりすることなくスムース
に戻り管に入ることができるので、冷却媒体液が連結管
に滞留する量は僅かになる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。第１図はこ
の発明の実施例を示す電鉄用整流器の冷却構造を主に図
示した断面図であり、第２図と同じ部材に対しては同じ
参照符号を付けるより詳しい説明は省略する。この図に
おいて、蒸発管２が連結管３の中央底部に開口する位置
を挟んだ両側の底部にそれぞれ戻り液受け３１を設け、
その底部と容器１の冷却媒体液５の液面より下の位置と
を戻り管２１で連結する。

この構成において、凝縮器４で冷却されて液化した冷却
媒体は戻り液受け３１に一旦落ち、その底を伝わって戻
り液５２となって戻り管２１に入る。戻り管２１は容器
１内の冷却媒体液５とつながっているから戻り管２１に
入ったところで液化した冷却媒体の循環の１周分が完了
したことになる。

戻り液受け２１の底の位置は連結管３の底位置よりも深
いので、戻り液受け３１に入った冷却媒体液は蒸発管２
から容器ｌに戻ることはない、また、戻り管２１の容器
１への開口部は冷却媒体液５の液面より下なので必然的
に容器１の側面に位置することになり、・一方、過負荷
による急激な沸騰とこれによる大量に発生する冷却媒体
蒸気は上部の液面に向かって上昇するので戻り管２１に
冷却媒体蒸気が侵入することは殆ど無い、したがって、
戻り管２１に入ろうとする戻り液５２を阻害するものは
な（スムーズに戻り管２１に入ることができる。したが
って、戻り液５２が戻り液受け３１に大量に滞留するこ
とはなく、単に戻り管２１に流れ込むまでの底を流れて
いる量程度である。

このように、凝縮器４で液化した冷却媒体は何の障害も
なく容器１に戻ることができ途中で滞留する量はごく僅
かなので、過負荷による急激な沸騰があっても容器ｌ内
の冷却媒体液５の液面の低下は小さくなり、前述の従来
技術の問題点を解決することができる。

第１図では連結管３に戻り液受け３１を設けてこの部分
の底を深くして戻り液が蒸発管２を通って容器ｌに戻る
経路を遮断した構成としたが、同じ目的を達成するため
に、戻り液受け３１を設けすそ、の代わり蒸発管２の連
結管３への開口部を少し突出させてこの突出部で戻り液
を遮断する構成としてもよい、更に、前述のように急激
に沸騰し蒸気流６２の勢いが著しいときにはこの蒸気流
６２自身が蒸発管２に戻り液が入ろうとするのを阻止す
るので、この従来技術における問題点の原因を逆に活用
して前述の蒸発管２の開口部先端の連結管３内への突出
部を設けず第２図と同じ構成としてもこの発明の効果を
得ることができる。したがって、第１図に示した戻り液
受け３１を設けることやその形状はこの発明において特
にこだわるものではない、また、電鉄用整流器を例にし
て述べたが、前述のようにどき発明は沸騰冷却式電器の
中で過負前運転されるような電器に対して通用すること
のできる発明であって、必ずしも電鉄用であること、整
流器であることにこだわるものではなく、前述の２つの
要件に適合する電器のいずれに対しても適用して効果を
上げることができる。

〔発明の効果〕 この発明は前述のように、連結管の両端の底部と、整流
器の整流スタックのような発熱部を収納した容器の冷却
媒体液の液面より下の部分とを連通ずる戻り管を設ける
こととした。これにより、凝縮器で冷却されて液化し連
結管の底に到達した冷却媒体の戻り液は、連結管の底を
伝わって両側の戻り管を通って容器に再び戻ることにな
る。戻り管は容器内の液面よりも下に開口しているので
、沸騰による蒸気流が侵入することはないので戻り液が
蒸気流にあおられたりすることなくスムースに戻り管に
入ることが゛できることから、冷却媒体液が連結管に滞
留する量は掻く僅かである。その結果、過負荷によって
冷却媒体液が急激に沸騰して大量の蒸気が発生した場合
でも容器内の冷却媒体液の液面の低下は少なくて済むこ
とになり、この液面の低下を見込んで冷却媒体液を多め
に封入したり、そのために容器の容積を大きくしたりす
る必要がなくなることから冷却媒体の使用量を削減でき
、容器を小さくすることができるという２つの効果によ
って沸騰冷却式電器の価格低減に効果を上げることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す電鉄用整流器の冷却構
造を主に図示した断面図、第２図は従来の電鉄用整流器
の冷却構造を主に図示した断面図である。 １、ｌＯ・・・容器、２・・・蒸発管、２１・・・戻り
管、３．３０・・・連結管、４・・・凝縮器、５・・・
冷却媒体液。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）発熱部とこの発熱部を冷却する冷却媒体液とを収納
   する容器と、水平方向に所定の間隙を隔てて配置した複
   数の平板状の凝縮器と、水平に配置し前記凝縮器を連通
   する連結管と、この連結管の中央底部と前記容器上部と
   を連通する蒸発管とを備えた沸騰冷却式電器において、 前記連結管の両端の底部と前記容器の冷却媒体液の液面
   より下の部分とを連通する戻り管をそれぞれ設けたこと
   を特徴とする沸騰冷却式電器。