JPH09203591A - 移動体における筐体内の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動体の走行中の風冷効果をより高めること
により、移動体の走行中と停止中とにおいてバランスの
とれた風冷効果を発揮することができる移動体における
筐体内の冷却装置を提供すること。 【解決手段】 側壁１０に窓孔１１を有する筐体１と、
筐体１の側壁１０へ前記窓孔１１を塞ぐ状態に取り付け
られた伝熱ブロック２と、加熱部３０が前記筐体１の側
壁１０とほぼ平行するように前記伝熱ブロック２へほぼ
水平に取り付けられている適数のループ状のヒートパイ
プ３と、前記伝熱ブロック２の前記筐体１内に面しない
部分へ前記加熱部３０の長さ方向に沿うように設けられ
た多数の放熱フィン２０とを備えたことを特徴とする。
ヒートパイプ３の加熱部３０は、伝熱ブロックに形成し
た孔２ａと置換することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両や航空機，
船舶その他の移動体における筐体内の冷却装置に関する
ものである。さらに具体的には、移動体が移動するとき
にも移動しないときにも筐体内の電気部品等がより良く
冷却されるように構成した冷却装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４を参照しながら、従来のこの種の冷
却装置を説明する。図３は冷却装置の部分平断面図であ
り、電気車両の床下面には外部と遮断された電力制御用
の筐体１が固定され、筐体１の内部には、図示しないス
ナバ抵抗器，スナバコンデンサ，ゲートアンプその他の
電気部品が設置されている。筐体１の一側壁を兼ねる仕
切板１２には、上下方向へ重なるように複数のループ状
のヒートパイプ３が貫通保持されている。これらのヒー
トパイプ３は、筐体１内に位置する加熱部３０が先下が
り状になるように７°前後傾斜している。

【０００３】各ヒートパイプ３の加熱部３０には、当該
加熱部３０が貫通するように吸熱ブロック５が取り付け
られ、この吸熱ブロック５には発熱性の電気部品４がそ
れぞれネジ止めなどによって取り付けられている。各ヒ
ートパイプ３の放熱部３１には、それぞれ共通な多数の
プレート状の放熱フィン３２が取り付けられている。

【０００４】前述の冷却装置によれば、電気部品４の熱
や図示されていない他の電気部品による筐体５内の熱
は、吸熱ブロック５を通じてヒートパイプ３の加熱部３
０に伝えられ、内部の作動液の蒸発によって放熱部３１
に運ばれ、放熱フィン３２から大気中に放熱される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図４の冷却装置は、車
両が移動するときに生じる風を利用して筐体１の内部を
冷却するため、ヒートパイプ３の放熱部３１が図の矢印
ａで示す車両の走行方向に沿うようにその床下面へ取り
付けられる。したがって、車両などの移動体が矢印ａの
方向に沿って走行する際、その走行によって生じる走行
風は、放熱フィン３２に対して直角に当たり、大半の放
熱フィン３２に対してはその両端部（図４における上下
の端部）にのみ接触するにすぎないので、停止中の冷却
効果は別として、走行中の走行風による冷却効果の向上
はあまり期待できないという課題があった。すなわち、
例えば電気車両における制御用半導体などの電気部品の
発熱は、発進時又は停止時に特に大きくなるが、前述し
た従来の冷却装置は、発進時の大きな発熱を走行中より
効果的に放熱するのには適さなかった。この発明の目的
は、移動体の走行中の風による冷却効果をより高めるこ
とによって、移動体の走行中と停止中とにおいてバラン
スのとれた風冷効果を発揮することができる冷却装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明による冷却装置
は、前述の課題を解決するため以下のように構成されて
いる。すなわち、請求項１に記載の冷却装置は、側壁１
０へ窓孔１１を有する筐体１と、前記筐体１の側壁１０
へ前記窓孔１１を塞ぐ状態に取り付けられた伝熱ブロッ
ク２と、加熱部３０が前記筐体１の側壁１０とほぼ平行
するように前記伝熱ブロック２へほぼ水平に取り付けら
れた適数のループ状のヒートパイプ３と、前記伝熱ブロ
ック２の前記筐体１内に面しない部分へ前記加熱部３０
の長さ方向に沿うように設けられた多数の放熱フィン２
０とを備えたことを特徴とするものである。

【０００７】請求項２に記載の電気部品冷却装置は、側
壁１０へ窓孔１１を有する筐体１と、前記筐体１の側壁
１０へ前記窓孔１１を塞ぐ状態に取り付けられ、前記側
壁１０とほぼ平行するように適数の孔２ｂがほぼ水平に
形成された伝熱ブロック２ａと、前記孔２ｂの両端部へ
それぞれの端部が連通され、曲げ加工されているパイプ
３ａと、前記伝熱ブロック２ａの前記筐体１内に面しな
い部分へ前記孔２ｂの長さ方向に沿うように設けられた
多数の放熱フィン２ｃとを備え、前記伝熱ブロック２ａ
の孔２ｂと前記パイプ３ａからなる密閉系内には適量の
作動液が封入されていることを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１〜図３を参照しながら、この
発明に係る筐体内の冷却装置の実施形態を説明する。 第１実施形態 図１は第１実施形態の冷却装置の部分平面図であり、図
２はその部分破断正面図である。

【０００９】密閉状の筐体１の一方の側壁１０には窓孔
１１が形成され、この窓孔１１には、これを塞ぐ状態に
熱伝導性の高い金属材料からなる伝熱ブロック２が取り
付けられている。具体的には、伝熱ブロック２の一面側
周縁にフランジ２１が形成されており、前記窓孔１１の
周縁の外側又は内側に前記フランジ２１を重ね、この両
者の重なり部分をネジ止めしている。この実施形態にお
ける伝熱ブロック２は、フランジ２１を除いた部分が高
さ２５０mm，幅３００mm，厚み４５mmのアルミニウム合
金製のブロックである。

【００１０】前記伝熱ブロック２には、複数のループ状
のヒートパイプ３の加熱部３０が筐体１の前記側壁１０
とほぼ平行しかつ水平になるように取り付けられてお
り、このヒートパイプ３の水平な放熱部３１には、多数
のプレート状の放熱フィン３２が取り付けられている。
各ヒートパイプ３は、加熱部３０側が放熱部３１よりも
先下がり状になるように７℃前後傾斜し、かつ上下に所
定の間隔で重なるように配置されており、各加熱部３０
は、伝熱ブロック２をその厚み方向に対して直交する状
態に貫通している。この実施形態において、各ヒートパ
イプ３は外径１５．８８mmの銅製パイプを環状に連結し
て図示の形状に曲げ加工したものであり、フィン３２は
銅板製である。

【００１１】伝熱ブロック２には、筐体１の内側に面す
る部分に複数の発熱性の電気部品４が図示しないネジに
よって取り付けられ、その反対側の面に前記ヒートパイ
プ３の加熱部３０の長さ方向に沿うように多数の放熱フ
ィン２０が一体に形成されている。前記放熱フィン２０
は、伝熱ブロック２へ図示しないネジや溶接又はロウ付
けによって取り付けることができる。

【００１２】第１実施形態の冷却装置は、前述のように
伝熱ブロック２の筐体１内に面する部分に発熱性の電気
部品４を取付け、ヒートパイプ３の加熱部３０が移動体
の移動方向に沿うように、例えば電気車両などの移動体
の床下面６へ筐体１を取り付けて使用される。この設置
状態では、移動体が水平姿勢である場合ヒートパイプ３
の加熱部３０もほぼ水平になる。前記のような設置状態
において、電気部品４及び筐体１内に設置された図示し
ない他の部品から発生した熱は、伝熱ブロック２を介し
てヒートパイプ３の加熱部３０に伝わる。それらの熱の
一部は、内部の作動液の相変化により放熱部３１へ運ば
れ、放熱部３１の放熱フィン３２を通じて大気中に放散
される。また、それらの熱の他の一部は、伝熱ブロック
２の放熱フィン２０を通じて大気中に放散される。

【００１３】前述の設置状態において、電気車両などの
走行方向は図１の矢印ａに沿っているので、その走行に
よる走行風は、ヒートパイプ３の放熱部３１に取り付け
られている放熱フィン３２に対してほぼ直角に当たり、
ほとんどの放熱フィン３２にはそれらの両端部のみに接
触するにすぎない。しかしながら、伝熱ブロック２に設
けられた放熱フィン２０は走行風の方向に沿っているの
で、車両走行中の走行風はそれらの放熱フィン２０に対
してはよりまんべんなく接触する。

【００１４】すなわち、ヒートパイプ３の放熱フィン３
２が受ける走行風による大幅な放熱効果の向上は期待で
きないが、伝熱ブロック２の放熱フィン２０が受ける走
行風による大幅な放熱効果が期待できる。また、伝熱ブ
ロック２の放熱フィン２０は車両などの停止中の放熱効
果も向上させる。したがって、第１実施形態の冷却装置
によれば、伝熱ブロック２に放熱フィン２０を設けたこ
とにより、車両などの移動体の走行時の風冷効果をさら
に向上させることができるとともに、移動体の停止中と
走行中とでバランスの良い風冷効果を期待することがで
きる。したがってまた、前述のような冷却効果の向上に
よって、装置をより小型化することができる。さらに、
ヒートパイプ３の加熱部３０のドライアウト時の冷却不
足を前記伝熱ブロック２の放熱フィン２０で補うことが
できるほか、図４の従来技術のように仕切板１２を使用
せず、伝熱ブロック２が窓孔１１を塞いで筐体の側壁の
一部を形成しているので、伝熱ブロックやヒートパイプ
の重さによる仕切板の疲労に起因する筐体の劣化を防止
することができる。

【００１５】第２実施形態 図３はこの発明による冷却装置の第２実施形態を示す部
分破断平面図である。密閉状の筐体１の側壁１０には、
当該側壁１０に形成された窓孔１１を塞ぐ状態に伝熱ブ
ロック２ａが取り付けられており、この伝熱ブロック２
ａには、筐体１の側壁１０とほぼ平行するように複数の
孔２ｂがほぼ水平に形成されている。伝熱ブロック２ａ
の各孔２ｂの両端部には、ほぼＣ字状に曲げ加工された
銅製のパイプ３ａの両端部がそれぞれ液密に連通されて
いる。各孔２ｂと各パイプ３ａからなるそれぞれの密閉
系は適当な手段で真空脱気され、それらの内部には、図
示しない適量の作動液（水，代替フロン又はアルコール
など）が封入されている。前記伝熱ブロック２ａには、
筐体１内に面する部分に発熱性の電気部品４が取り付け
られており、その反対側の部分に前記孔２ｂの長さ方向
に沿うように多数の放熱フィン２ｃが形成されている。

【００１６】伝熱ブロック２の各孔２ｂと各パイプ３ａ
はそれぞれ連続したループ状のヒートパイプ３を形成し
ており、伝熱ブロック２の各孔２ｂが加熱部３０を構成
し、パイプ３ａの中間部分３ｂが放熱部３１を構成して
いる。前記パイプ３ａの中間部分３ｂである放熱部３１
には、多数のプレート状のフィン３２が取り付けられて
いる。第２実施形態の冷却装置は、第１実施形態の冷却
装置とほぼ同様に、ヒートパイプ３の加熱部３０である
伝熱ブロック２ａの孔２ｂが移動体の移動方向に沿うよ
うに、電気車両などの移動体の床下面へ筐体１を取り付
けて使用される。

【００１７】この実施形態の冷却装置によれば、伝熱ブ
ロック２ａの孔２ｂがヒートパイプ３の加熱部を形成し
ているので、この部分の接触熱抵抗が極めて小さく、第
１実施形態の冷却装置に比べて伝熱効率がさらに高ま
る。その他の構成や作用，効果は、第１実施例の冷却装
置とほぼ同様であるのでそれらの説明は省略する。

【００１８】その他の実施形態 前記第１実施形態におけるループ状のヒートパイプ３の
放熱部３１は一本であるが、この放熱部３１は加熱部３
０と連通していれば複数本であっても実施することがで
きる。各実施形態において、放熱部３１に取り付けられ
る放熱フィン３２は、前述のような形状のみに限らず、
ハニカム形状のものや他の構造のものを使用することが
できる。また、伝熱ブロック２又は２ａに設けられてい
る放熱フィン２０又は２ｃは、前述のような形状のみに
限らず、加熱部３０と平行していればハニカム形状のも
のや他の構造のものを使用することができる。

【００１９】

【発明の効果】この発明による請求項１の冷却装置は、
例えば伝熱ブロックの筐体内に面する部分に発熱性の電
気部品を取り付け、ヒートパイプの加熱部が移動体の移
動方向に沿うように移動体の外側に筐体を取り付けて使
用することにより、以下のような効果を奏する。すなわ
ち第１に、伝熱ブロックの筐体内に面する部分の反対側
の部分にヒートパイプの加熱部と平行するように放熱フ
ィンを設けたことにより、車両などの移動体の走行時の
風冷効果をさらに向上させることができるとともに、移
動体の停止中と走行中とでバランスの良い風冷効果を得
ることができる。第２に、前述のような冷却効果の向上
によって、装置をより小型化することができる。第３
に、ヒートパイプの加熱部のドライアウト時の冷却不足
を前記伝熱ブロックの放熱フィンで補うことができる。
第４に、従来技術のように仕切板を使用せず、伝熱ブロ
ックが筐体の窓孔を塞ぐようにその側壁の一部を形成し
ているので、伝熱ブロックやヒートパイプの重さによる
仕切板の疲労に起因する筐体の劣化を防止することがで
きる。

【００２０】請求項２の冷却装置によれば、請求項１の
冷却装置と同様な効果を奏するほか、以下のような効果
を奏する。すなわち、請求項２の冷却装置は、伝熱ブロ
ックがそのままヒートパイプの加熱部を形成しているの
で、加熱部と伝熱ブロックとの接触熱抵抗の問題がな
く、したがって密閉系の加熱部分の熱交換能力がより向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による第１実施形態の冷却装置の部分
平面図である。

【図２】図１の冷却装置の部分破断正面図である。

【図３】この発明による第２実施形態の冷却装置の部分
破断平面図である。

【図４】従来のこの種の冷却装置の部分平面図である。

【符号の説明】

１ 筐体 １０ 側壁 １１ 窓孔 １２ 仕切板 ２，２ａ 伝熱ブロック ２ｂ 孔 ２０，２ｃ 放熱フィン ３ ヒートパイプ ３０ 加熱部 ３１ 放熱部 ３２ 放熱フィン ３ａ パイプ ３ｂ 中間部分 ４ 発熱性の電子部品 ５ 吸熱ブロック ６ 電気車両の床下面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 側壁１０に窓孔１１を有する筐体１と、 前記筐体１の側壁１０へ前記窓孔１１を塞ぐ状態に取り
   付けられた伝熱ブロック２と、 加熱部３０が前記筐体１の側壁１０とほぼ平行するよう
   に前記伝熱ブロック２へほぼ水平に取り付けられた適数
   のループ状のヒートパイプ３と、 前記伝熱ブロック２の前記筐体１内に面しない部分へ前
   記加熱部３０の長さ方向に沿うように設けられた多数の
   放熱フィン２０とを備えたことを特徴とする、移動体に
   おける筐体内の冷却装置。
2. 【請求項２】 側壁１０に窓孔１１を有する筐体１と、 前記筐体１の側壁１０へ前記窓孔１１を塞ぐ状態に取り
   付けられ、前記側壁１０とほぼ平行するように適数の孔
   ２ｂがほぼ水平に形成された伝熱ブロック２ａと、 前記孔２ｂの両端部へそれぞれの端部が連通され、曲げ
   加工されているパイプ３ａと、 前記伝熱ブロック２ａの前記筐体１内に面しない部分へ
   前記孔２ｂの長さ方向に沿うように設けられた多数の放
   熱フィン２ｃとを備え、 前記伝熱ブロック２ａの孔２ｂと前記パイプ３ａからな
   る密閉系内には適量の作動液が封入されていることを特
   徴とする、 移動体における筐体内の冷却装置。