JPS6045356B2 - 弾性力を利用した直接接触式分割型冷却器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、直接、水のような流体によつて冷却すること
の困難な電気部品や配管などを冷却する装置に関し、更
に詳しくは、冷却流路を幾つかに分割し、半径方向に移
動できるようにし、スプリングの力を利用して分割した
冷却要素を被冷却管内面に押付けて直接接触させること
によつて伝熱特性を向上させるようにした冷却筒に関す
るものである。

例えば、自己発熱あるいは周囲から加熱される配管を冷
却するには、通常、冷却流体を配管内部に通すことによ
つて行われるが、直接冷却流体を流すことができない事
情がある場合には、冷却流体が内部を流通する冷却筒を
被冷却配管内に挿入して、冷却筒外壁と配管内壁との間
の熱伝導や輻射を利用して冷却することが行われている
。

ところで、従来の剛体型の冷却筒では、長尺の筒を被冷
却部となる円管に挿入するには、被冷却面との間に少な
くとも０．５〜１、一程度の間隙が必要である。そのた
め熱伝達は、冷却筒と被冷却面との間のギャップを通し
ての流体の対流、熱伝導、および輻射に頼ることになる
が、ギャップに存在する流体が気体の場合には、０．５
〜１、Ｃ）ＴＷＬの間隙では熱伝達率はせいぜい１０Ｋ
ｃａ１／ゴれ℃のオーダーにしかならず、１０１Ｋｃａ
ｌ／イれのオーダーの熱流束でも被冷却面の温度は１０
００℃近くに達することがある。従つて、従来の冷却筒
による冷却は、熱流束が比較的低い領域に限られている
。

高熱流束になると配管の温度が３００゜Ｃを超えて管材
の腐食などが゛問題になつてくるからである。そこで、
たとえ高ノ熱流束であつても機器配管等の被冷却面の温
度をできるだけ低く抑えることができるような、伝熱特
性の良好な装置の開発が強く望まれている。本発明の目
的は、このような技術的課題を解決し、冷却筒本体と被
冷却面との熱伝達を向上させて、冷却を効率をよく行う
ことができるような冷却筒を提供することにある。かか
る目的を達成するため、本発明では冷却筒を円周方向に
幾つかに分割して半径方向に移動できるようにし、スプ
リングの力を利用して分割された冷却要素を被冷却面に
押付けて直接接触させることにより伝熱特性の向上を図
るように構成されている。

以下、図面に基づき本発明について更に詳しく説明する
。

第１図は本発明に係る冷却筒の一実施例を被冷却管内に
挿入した状態を示す横断面図、第２図はその部分縦断面
図である。冷却筒１は、中心に位置する支持筒２とその
外周に沿つて多数分割配置された冷却要素３からなる。
これらの冷却要素３は断面扇状の中空筒てあり、その外
周曲率は被冷却管４の内面曲率と略等しくなされていて
、独立した冷却材流路を形成する。中央の支持筒２の外
周面と各冷却要素３の内周面にはそれぞれ突起５，６が
設けられており、それらによつてスプリング７が支持さ
れている。該スプリング７は、支持筒２と各冷却要素３
とを互いに離反させるような弾撥力を及ぼす。なお、符
号８は、スプリング７によつて各冷却要素３が過大に外
側に向つて拡がるのを防止するために、冷却要素３の端
−部に設けられたストッパーである。また、各冷却要素
３は、その端部が中央の支持筒２につながるヘッダ部９
にフレキシブルな管１０で接続されていて、半径方向に
移動を妨げることなく、しかも如何なる位置にあろうと
も各冷却要素３の内部を一流れる水またはその他の冷却
材がフレキシブル管１０を通つてヘッダ部９に入り、支
持筒２の内部を通つて出口に至ることができる。さて、
このような冷却筒１を被冷却管４に挿入すると、その各
冷却要素３はスプリング７の弾撥．力によつて被冷却管
４の内面に押付けられる。

このとき、冷却要素３の外周面は、前記のようにその曲
率が被冷却管４の内面曲率に略等しくなるように形成さ
れているから、スプリング７の押圧力によつて両者は密
着し、熱伝達を良好にすることができる。また、被冷却
管４の内径がその軸方向に関して変化している場合には
、第３図に示すように、各冷却要素３を軸方向にも適当
な長さに分割してフレキシブルな継手１１で連結するこ
とにより、冷却要素３と被冷却管４との接触を良好に保
持することができる。

従来の冷却筒と本発明に係る冷却筒とによる被ａ冷却面
の温度の比較結果を第４図に示す。

曲線Ａは従来の非分割型装置の場合であり、冷却筒と被
冷却管との間のギャップが１．ｈのときには、２×１０
ｉＫｃａ１／イｈの熱流束で被冷却面の温度は６００℃
に達する。これに対し曲線Ｂは本発明装置の場合である
。冷却要素と被冷却要素が直接接触するので熱伝達は著
しく改善される。両者が完全に接触せずにギャップが０
．１ｗｍあるとしても熱伝達率は１桁良くなり、１００
Ｋｃａ１／７Ｔ１ｈ℃のオーダーとなり、１伊ＫｃａＩ
／Ｒｆｌｈの熱流束では被冷却面の温度は１００〜２０
０℃程度に抑制できる。実際にはスプリングによつて冷
却要素は押付けられるから、熱伝達率はさらに一層向上
し、被冷却面の温度を１００℃近くまで低下させること
が可能となる。本発明は上記のように、冷却筒の外周部
を独立流路の分割した冷却要素とし、その外周面をスプ
リングによつて被冷却面に押付けるように構成されてい
るから、冷却筒と被冷却面との間の熱伝達率を大幅に向
上させることができ、その結果、高熱流束の場合であつ
ても、機器配管等の被冷却部の温度を低く抑えることが
できるものである。図面の簡単な説明第１図は本発明に
係る冷却筒の一実施例を被冷却管内に挿入した状態を示
す横断面図、第２図はその部分縦断面図、第３図は本発
明の他の実施例の説明図、第４図は従来装置Ａと本発明
装置Ｂとによる伝熱特性の比較結果を示すグラフ？ある
。

１・・・冷却筒、２・・・支持筒、３・・・冷却要素、
４・・・被冷却管、７・・・スプリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 筒状を呈する被冷却体の内部に挿入されて、該被冷
   却体をその内部より冷却するように構成された冷却筒で
   あつて、該冷却筒は、独立した冷却材流路を有する複数
   個の冷却要素からなり、これら各々の冷却要素は、その
   外周曲率が被冷却体の内壁の曲率と略等しくなるように
   形成され、かつ該冷却要素はその外周面が冷却要素に接
   触するように弾性体で外向きに押圧されていることを特
   徴とする弾性力を利用した直接接触式分割型冷却器。