JP2003314942A

JP2003314942A - 集熱器

Info

Publication number: JP2003314942A
Application number: JP2002176037A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Tanaka; 攻明田中; Kenichi Fujiwara; 健一藤原; Hideaki Sato; 英明佐藤; Mitsuharu Inagaki; 充晴稲垣; Kazutoshi Nishizawa; 一敏西沢; Seiji Inoue; 誠司井上
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱機器の修理又は交換作業の作業性を向上
させる。【解決手段】集熱用ダイヤフラム１０１に流体圧を供
給する流体通路の上流側にバルブ（電磁弁１０４ａ）を
設ける。これにより、熱媒体を集熱器１００から排水す
ることなく集熱器１００を発熱機器１２０から取り外す
ことができるので、集熱器１００の集熱能力を損なうこ
となく、発熱機器１２０の修理又は交換の作業性を向上
させることができる。したがって、本発明に係る集熱器
１００を携帯電話携帯電話基地局内の電子機器を冷却す
る冷却システムに適用して有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱機器の熱を集
める集熱器に関するもので、携帯電話基地局内の電子機
器等の冷却を行う冷却装置に用いて有効である。

【０００２】

【従来の技術】電子機器等の発熱機器の熱を集める集熱
器として、例えば特開昭６３−２８３０４８号公報に記
載の発明では、発熱機器の放熱面と対向する位置に、薄
板を蛇腹状にしたベローズを配置するとともに、発熱機
器から熱を集める際には、ベローズ内に冷却水を充填循
環させて冷却水の流体圧によりベローズを発熱体に密着
させるように圧接させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、発熱機器を
修理又は交換する際には、集熱器を発熱機器から取り外
す必要があるが、上記公報に記載の発明のごとく、流体
圧でベローズ等の応動部材を変位膨張させる集熱器で
は、集熱器を発熱機器から取り外す際に集熱器から流体
を排水する必要があるので、集熱器を発熱機器から取り
外す作業、つまり発熱機器の修理又は交換作業が煩雑
で、作業性が低いという問題がある。以下、この問題を
第１の問題と呼ぶ。

【０００４】また、上記公報に記載の発明では、ベロー
ズを変位膨張させる十分な流体圧を発生させるポンプを
必要とするので、集熱器の製造原価低減を図ることが難
しいという問題がある。以下、この問題を第２の問題と
呼ぶ。

【０００５】さらに、ベローズ内の流体圧のみでベロー
ズと発熱機器とを隙間無く完全に密着させることは困難
であるので、集熱能力を向上させることが難しいという
問題がある。以下、この問題を第３の問題と呼ぶ。

【０００６】本発明は、上記点に鑑み、上記第１〜３の
問題のうち少なくとも１の問題を解決する、又は集熱器
の集熱能力を向上させることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、発熱機器
（１２０）の熱を集める集熱器であって、流体圧を受け
て変位して発熱機器（１２０）の放熱面（１２２ａ）に
接触する集熱用ダイヤフラム（１０１）と、集熱用ダイ
ヤフラム（１０１）が固定され、集熱用ダイヤフラム
（１０１）に流体圧力を作用させる圧力室（１０２）を
構成する集熱器ケーシング（１０３）と、圧力室（１０
２）の流体導入口側に設けられ、流体通路を開閉するバ
ルブ装置（１０４）とを備えることを特徴とする。

【０００８】これにより、発熱機器（１２０）の修理又
は交換作業時には、バルブ装置（１０４）を閉じれば、
圧力室（１０２）への流体の供給が停止するので、集熱
用ダイヤフラム（１０１）に作用する流体圧が無くな
り、集熱用ダイヤフラム（１０１）が放熱面（１２２
ａ）から離れる。

【０００９】したがって、流体を集熱器から排出するこ
となく集熱器を発熱機器（１２０）から取り外すことが
できるので、発熱機器（１２０）の修理又は交換の作業
性を向上させることができる。

【００１０】請求項２に記載の発明では、バルブ装置
（１０４）は、発熱機器（１２０）の発熱量が所定量以
下となったときに、流体通路を閉じるように構成されて
いることを特徴とする。

【００１１】これにより、流体の漏れ量を最小限に止め
ることができるとともに、発熱機器（１２０）の修理又
は交換の際に、バルブ装置（１０４）を閉じるためのス
イッチ操作を行うことなく、直ちに発熱機器（１２０）
の修理又は交換の作業を始めることができ、発熱機器
（１２０）の修理又は交換の作業性を向上させることが
できる。

【００１２】請求項３に記載の発明では、バルブ装置
（１０４）は、流体圧が所定圧力以下となったときに、
流体通路を閉じるように構成されていることを特徴とす
る。

【００１３】これにより、流体の漏れ量を最小限に止め
ることができるとともに、発熱機器（１２０）の修理又
は交換の際に、バルブ装置（１０４）を閉じるためのス
イッチ操作を行うことなく、直ちに発熱機器（１２０）
の修理又は交換の作業を始めることができ、発熱機器
（１２０）の修理又は交換の作業性を向上させることが
できる。

【００１４】請求項４に記載の発明では、バルブ装置
（１０４）は、発熱機器（１２０）の通電信号がないと
きに、流体通路を閉じるように構成されていることを特
徴とする。

【００１５】これにより、流体の漏れ量を最小限に止め
ることができるとともに、発熱機器（１２０）の修理又
は交換の際に、バルブ装置（１０４）を閉じるためのス
イッチ操作を行うことなく、直ちに発熱機器（１２０）
の修理又は交換の作業を始めることができ、発熱機器
（１２０）の修理又は交換の作業性を向上させることが
できる。

【００１６】請求項５に記載の発明では、圧力室（１０
２）に流体を供給するポンプ装置（１０ａ、１０ｂ）
は、圧力室（１０２）内の圧力が所定圧力以下となった
ときに停止するように構成されていることを特徴とす
る。

【００１７】これにより、流体の漏れ量を最小限に止め
ることができるとともに、発熱機器（１２０）の修理又
は交換の際に、ポンプ装置（１０ａ、１０ｂ）を停止さ
せるためのスイッチ操作を行うことなく、直ちに発熱機
器（１２０）の修理又は交換の作業を始めることがで
き、発熱機器（１２０）の修理又は交換の作業性を向上
させることができる。

【００１８】請求項６に記載の発明では、圧力室（１０
２）に流体を供給するポンプ装置（１０ａ、１０ｂ）
は、発熱機器（１２０）の発熱量が所定量以下となった
ときに停止するように構成されていることを特徴とす
る。

【００１９】これにより、流体の漏れ量を最小限に止め
ることができるとともに、発熱機器（１２０）の修理又
は交換の際に、ポンプ装置（１０ａ、１０ｂ）を停止さ
せるためのスイッチ操作を行うことなく、直ちに発熱機
器（１２０）の修理又は交換の作業を始めることがで
き、発熱機器（１２０）の修理又は交換の作業性を向上
させることができる。

【００２０】請求項７に記載の発明では、圧力室（１０
２）に流体を供給するポンプ装置（１０ａ、１０ｂ）
は、発熱機器（１２０）の通電信号がないときに停止す
るように構成されていることを特徴とする。

【００２１】これにより、流体の漏れ量を最小限に止め
ることができるとともに、発熱機器（１２０）の修理又
は交換の際に、ポンプ装置（１０ａ、１０ｂ）を停止さ
せるためのスイッチ操作を行うことなく、直ちに発熱機
器（１２０）の修理又は交換の作業を始めることがで
き、発熱機器（１２０）の修理又は交換の作業性を向上
させることができる。

【００２２】請求項８に記載の発明では、発熱機器（１
２０）の放熱する熱を集める集熱器であって、発熱機器
（１２０）から熱を受けて内圧が変化する圧力室（１０
７）を構成するとともに、圧力室（１０７）内の圧力に
応じて変位する放熱用ダイヤフラム（１０８）と、圧力
室（１０７）内の圧力が上昇して放熱用ダイヤフラム
（１０８）が変位したときに、放熱用ダイヤフラム（１
０８）と接触する集熱板（１０９）とを備えることを特
徴とする。

【００２３】このように本発明では、発熱機器（１２
０）が発する熱を利用して集熱用ダイヤフラム（１０
８）を変位させることができるので、流体を圧送するポ
ンプのポンプ仕事又はポンプの吐出圧を低減することが
できる。

【００２４】したがって、ポンプとして、比較的吐出圧
の小さなポンプを採用することができるので、集熱器の
製造原価低減を図ることができる。

【００２５】請求項９に記載の発明では、集熱板（１０
９）に集められた熱を回収する流体が流通する流体通路
を開閉するバルブ装置（１０４）が設けられていること
を特徴とする。

【００２６】これにより、請求項１に記載の発明と同様
に、流体を集熱器から排出することなく集熱器を発熱機
器（１２０）から取り外すことができるので、発熱機器
（１２０）の修理又は交換の作業性を向上させることが
できる。

【００２７】請求項１０に記載の発明では、バルブ装置
（１０４）は、流体圧が所定圧力以下となったときに、
流体通路を閉じるように構成されていることを特徴とす
る。

【００２８】これにより、流体の漏れ量を最小限に止め
ることができるとともに、発熱機器（１２０）の修理又
は交換の際に、バルブ装置（１０４）を閉じるためのス
イッチ操作を行うことなく、直ちに発熱機器（１２０）
の修理又は交換の作業を始めることができ、発熱機器
（１２０）の修理又は交換の作業性を向上させることが
できる。

【００２９】請求項１１に記載の発明では、集熱板（１
０９）に集められた熱を回収する流体を循環させるポン
プ装置（１０ａ、１０ｂ）を有しており、ポンプ装置
（１０ａ、１０ｂ）は、流体圧が所定圧力以下となった
ときに停止するように構成されていることを特徴とす
る。

【００３０】これにより、流体の漏れ量を最小限に止め
ることができるとともに、発熱機器（１２０）の修理又
は交換の際に、ポンプ装置（１０ａ、１０ｂ）を停止さ
せるためのスイッチ操作を行うことなく、直ちに発熱機
器（１２０）の修理又は交換の作業を始めることがで
き、発熱機器（１２０）の修理又は交換の作業性を向上
させることができる。

【００３１】請求項１２に記載の発明では、集熱板（１
０９）に集められた熱を回収する流体を循環させるポン
プ装置（１０ａ、１０ｂ）を有しており、ポンプ装置
（１０ａ、１０ｂ）は、発熱機器（１２０）の発熱量が
所定量以下となったときに停止するように構成されてい
ることを特徴とする。

【００３２】これにより、流体の漏れ量を最小限に止め
ることができるとともに、発熱機器（１２０）の修理又
は交換の際に、ポンプ装置（１０ａ、１０ｂ）を停止さ
せるためのスイッチ操作を行うことなく、直ちに発熱機
器（１２０）の修理又は交換の作業を始めることがで
き、発熱機器（１２０）の修理又は交換の作業性を向上
させることができる。

【００３３】請求項１３に記載の発明では、内圧に応じ
て変位するダイヤフラム（１０１、１０８）を伝熱面
（１２２ａ、１０９）に接触させて発熱機器（１２０）
の熱を集める集熱器であって、ダイヤフラム（１０１、
１０８）の外側に密閉空間（１１０）を設け、この密閉
空間（１１０）内の圧力を低下させることにより伝熱面
（１２２ａ、１０９）とダイヤフラム（１０１、１０
８）とを密着させるように構成したことを特徴とする。

【００３４】これにより、内圧が低くてもダイヤフラム
（１０１）を確実に伝熱面（１２２ａ、１０９）に密着
させることができるので、ダイヤフラム（１０１）と伝
熱面（１２２ａ、１０９）との接触熱抵抗を小さくする
ことができる。

【００３５】請求項１４に記載の発明では、密閉空間
（１１０）内の圧力を低下させた後、少なくとも空気よ
り熱伝導率が高い流体を密閉空間（１１０）内に充填す
ることができるように構成したことを特徴とする。

【００３６】これにより、ダイヤフラム（１０１）と伝
熱面（１２２ａ、１０９）との接触熱抵抗を確実に小さ
くすることができる。

【００３７】請求項１５に記載の発明では、複数個の発
熱体（１２１）からなる発熱機器（１２０）を冷却する
冷却装置であって、複数個の発熱体（１２１）それぞれ
に対応する数だけ設けられ、発熱体（１２１）の熱を集
める請求項１ないし１０のいずれか１つに記載に集熱器
（１００）と、集熱器（１００）に集められた熱を回収
して冷却する冷却手段（４）とを備えることを特徴とす
る。

【００３８】これにより、修理又は交換する発熱体（１
２１）に対応する集熱器（１００）のみ外すことができ
るので、修理又は交換の作業性を向上させることができ
る。

【００３９】請求項１６に記載の発明では、発熱機器
（１２０）及び集熱器（１００）の位置を決める位置決
め手段（１３１、１３２）が設けられたベース部材（１
０６）を備えることを特徴とする。

【００４０】これにより、例えば発熱機器（１２０）を
集熱器（１００）から取り外した後、再び発熱機器（１
２０）を集熱器（１００）に取り付ける際に、発熱機器
（１２０）と集熱器（１００）との隙間寸法を容易に精
度よく管理することができるので、発熱機器（１２０）
の修理又は交換作業を容易なものとすることができる。

【００４１】また、隙間寸法を精度よく管理することが
可能であるので、ダイヤフラム（１０１）の密着度合い
（接触面圧）を精度よく管理でき、発熱機器（１２０）
の修理又は交換作業等の際に集熱能力が大きく低下する
ことを防止できる。

【００４２】請求項１７に記載の発明では、発熱機器
（１２０）の熱を集める集熱器であって、流体圧を受け
て発熱機器（１２０）の放熱面（１２２ａ）に接触する
集熱用ダイヤフラム（１０１）と、集熱用ダイヤフラム
（１０１）を挟んで放熱面（１２２ａ）と反対側に位置
して集熱用ダイヤフラム（１０１）に対して対向配置さ
れ、突起部（１１３）を有する集熱器内面構造体（１１
４）とを備えることを特徴とする。

【００４３】これにより、突起部（１１３）が、流体流
れを乱す乱流促進体として機能し、流体と集熱用ダイヤ
フラム（１０１）との熱伝達率を増大させるので、放熱
面（１２２ａ）から集熱用ダイヤフラム（１０１）への
熱移動が促進され、発熱機器（１２０）を確実に冷却す
ることができる。

【００４４】請求項１８に記載の発明では、集熱用ダイ
ヤフラム（１０１）は凹凸がない薄膜状のものであるこ
とを特徴とする。

【００４５】これにより、集熱用ダイヤフラム（１０
１）が容易に撓み変形するので、流体圧を受けて集熱用
ダイヤフラム（１０１）が放熱面（１２２ａ）に接触し
たときに、放熱面（１２２ａ）に密着するように馴染
む。

【００４６】したがって、放熱面（１２２ａ）と集熱用
ダイヤフラム（１０１）との接触熱抵抗を小さくするこ
とができるので、放熱面（１２２ａ）から集熱用ダイヤ
フラム（１０１）への熱移動が促進され、発熱機器（１
２０）を確実に冷却することができる。

【００４７】なお、請求項１９に記載の発明のごとく、
集熱用ダイヤフラム（１０１）と突起部（１１３）の先
端との隙間寸法（Δ１）を１ｍｍ以下とすれば、集熱用
ダイヤフラム（１０１）と突起部（１１３）の先端との
隙間を流れる熱媒体の流速を増大させることができるの
で、集熱用ダイヤフラム（１０１）と熱媒体との熱伝達
率を高めることができる。

【００４８】請求項２０に記載の発明では、突起部（１
１３）は、流体の流通方向において所定の間隔を有して
複数設けられており、さらに、突起部（１１３）のうち
流体の流通方向と略平行な部位の外形寸法（Ｌ１）は、
発熱体（１２１）のうち流体の流通方向と略平行な部位
の外形寸法（Ｌ２）より小さいことを特徴とする。

【００４９】これにより、突起部（１１３）で反射して
上流側の突起部（１１３）に衝突し、その流通方向を集
熱用ダイヤフラム（１０１）側に転向して集熱用ダイヤ
フラム（１０１）に衝突する反転流れを、集熱用ダイヤ
フラム（１０１）のうち発熱体（１２１）に対応する部
位に衝突させることができるので、発熱体（１２１）の
熱をより確実に放熱面（１２２ａ）から集熱用ダイヤフ
ラム１０１側に放熱させることができる。

【００５０】請求項２１に記載の発明では、突起部（１
１３）側から突起部（１１３）及び発熱体（１２１）を
見たとき、突起部（１１３）のうち流体流れ下流側の端
部（１１３ｂ）より流体流れ下流側に、発熱体（１２
１）のうち流体流れ下流側の端部（１２１ａ）が位置し
ていることを特徴とする。

【００５１】これにより、反転流れを集熱用ダイヤフラ
ム（１０１）のうち発熱体（１２１）に対応する部位に
確実に衝突させることができるので、発熱体（１２１）
の熱をより確実に放熱面（１２２ａ）から集熱用ダイヤ
フラム（１０１）側に放熱させることができる。

【００５２】請求項２２に記載の発明では、流体が発熱
体（１２１）に対応する部位に集約するようにして流れ
るように構成したことを特徴とする。

【００５３】これにより、発熱体（１２１）を確実に冷
却することができる。

【００５４】請求項２３に記載の発明では、複数個の発
熱体（１２１）からなる発熱機器（１２０）を冷却する
冷却装置であって、流体圧を受けて変位して発熱機器
（１２０）の放熱面（１２２ａ）に接触する集熱用ダイ
ヤフラム（１０１）、集熱用ダイヤフラム（１０１）が
固定されて集熱用ダイヤフラム（１０１）に流体圧力を
作用させる圧力室（１０２）を構成する集熱器ケーシン
グ（１０３）、圧力室（１０２）の流体導入口側に設け
られて流体通路を開閉する開閉弁（１０４ａ）、及び圧
力室（１０２）の流体導出口側に設けられて所定の圧力
損失を発生させる絞り手段（１０４ｄ）を有し、発熱体
（１２１）の熱を集める複数個の集熱器（１００）と、
複数個の集熱器（１００）の流体導出口側に設けられ、
集熱用ダイヤフラム（１０１）が放熱面（１２２ａ）に
接触しない程度の所定の流体圧を発生させる流体圧発生
手段（１３０）とを備えることを特徴とする。

【００５５】これにより、流体圧が圧力室（１０２）内
に作用しても絞り手段（１０４ｄ）があるため、圧力室
（１０２）の流体導出口側の圧力は流体圧発生手段（１
３０）により設定された圧力となる。

【００５６】また、流体体入口側の開閉弁（１０４ａ）
を閉じると、圧力室（１０２）内の圧力は、流体圧発生
手段（１３０）により設定された圧力となる。

【００５７】このとき、流体出口側がその他の集熱器
（１００）と連通しているが、絞り手段（１０４ｄ）が
流体出口側に設けられているため、開閉弁（１０４ａ）
を閉じた圧力室（１０２）の圧力は上昇しない。

【００５８】したがって、開閉弁（１０４ａ）を閉じる
ことにより、集熱用ダイヤフラム（１０１）を確実に放
熱面（１２２ａ）から離すことができるので、特定の発
熱機器（１２０）の修理交換を容易に行うことができ
る。

【００５９】請求項２４に記載の発明では、流体圧発生
手段は、蓄えられた流体の自重により所定の流体圧を発
生させるリザーブタンク（１３０）であることを特徴と
するものである。

【００６０】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００６１】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る集熱器を携帯電話基地局１内の電子機器を
冷却する冷却システムに適用したものであって、図１は
冷却システムの模式図である。

【００６２】そして、携帯電話基地局１内には、回路制
御盤及びバッテリ等からなる第１発熱体２と、電波出力
用アンプ、電波出力制御盤及び整流器等からなる第２発
熱体３と、両発熱体２、３を冷却する冷凍機４（一転鎖
線で囲まれた部分）とが設けられている。

【００６３】ここで、冷凍機４は、第１発熱体２から吸
熱し、その吸熱した熱により吸着剤を加熱することによ
り稼働する吸着式冷凍機であり、以下、冷凍機４につい
て述べる。

【００６４】なお、吸着剤は、冷媒（本実施形態では、
水）を吸着するとともに、加熱されることにより吸着し
ていた冷媒を脱離するもので、本実施形態では、シリカ
ゲルやゼオライト等の固体吸着剤を採用している。

【００６５】吸着器５は内部が略真空に保たれた状態で
冷媒が封入されたものであり、この吸着器５内には、吸
着剤と熱媒体とを熱交換する第１熱交換器６と、熱媒体
と吸着器５内に封入された冷媒とを熱交換する第２熱交
換器７とが収納されている。なお、熱媒体として、本実
施形態では、エチレングリコール系の不凍液が混入され
た水を採用している。

【００６６】なお、本実施形態では、複数個の吸着器５
ａ、５ｂから構成されており、紙面右側の吸着器５ａ
（以下、第１吸着器５ａと呼ぶ。）と紙面左側の吸着器
５ｂ（以下、第２吸着器５ｂと呼ぶ。）とは、同じ構成
であるので、両者を総称して呼ぶときは、吸着器５と表
記する。また、熱交換器６、７の添え字ａは第１吸着器
５ａ内の熱交換器であることを示し、ｂは第２吸着器５
ｂ内の熱交換器であることを示し、紙面右側の吸着器５
ａを以下、第１吸着器５ａと呼び、紙面左側の吸着器５
ｂを以下、第２吸着器５ｂと呼ぶ。

【００６７】室外熱交換器８は携帯電話基地局１の建物
外に配設されて熱媒体と室外空気（放熱対象）とを熱交
換するものであり、この室外熱交換器８は、第１、２放
熱器８ａ、８ｂ及び冷却風を送風するファン８ｃからな
るもので、第１放熱器８ａは第２放熱器８ｂより冷却風
流れ上流側に設けられている。

【００６８】また、第１集熱器１００ａは第１発熱体２
で発生する熱を集めてその集めた熱と熱媒体と熱交換さ
せるものであり、第２集熱器１００ｂは第２発熱体３で
発生する熱を集めてその集めた熱と熱媒体と熱交換させ
るものであり、バルブ９ａ〜９ｅは熱媒体流れを切り替
えるロータリ式バルブであり、１０ａ〜１０ｃは熱媒体
を循環させるポンプである。なお、第１集熱器１００ａ
及び第２集熱器１００ｂは同じ構造であるので、以下、
両集熱器１００ａ、１００ｂを総称するときは集熱器１
００と呼び、第１発熱体２及び第２発熱体３を総称する
ときは、発熱体１２１と呼ぶ。

【００６９】次に、集熱器１００について図２に基づい
て述べる。

【００７０】図２（ａ）は発熱体１２１が装着された発
熱機器１２０に集熱器１００を装着した状態を示す斜視
図であり、図２（ｂ）は発熱機器１２０に集熱器１００
を装着した状態を示す断面図である。

【００７１】放熱板１２２は発熱体１２１に接触して発
熱機器１２０の放熱面１２２ａを構成するものであり、
カバー１２３は放熱板１２２に固定されて発熱体１２１
を覆うものであり、このカバー１２３、放熱板１２２、
発熱体１２１等ににより発熱機器１２０が構成されてい
る。

【００７２】一方、集熱器１００は、流動性有する熱媒
体の圧力を受けて変位して放熱面１２２ａに接触する薄
膜状の集熱用ダイヤフラム１０１、この集熱用ダイヤフ
ラム１０１が固定されて集熱用ダイヤフラム１０１に流
体圧力を作用させる圧力室１０２を構成する集熱器ケー
シング１０３、圧力室１０２熱媒体導入口側に設けられ
て熱媒体通路を開閉するバルブ装置１０４、及び集熱用
ダイヤフラム１０１のうち圧力室１０２側の面に接合さ
れて熱媒体と集熱した熱との熱交換を促進する波状のフ
ィン１０５等から構成されている。

【００７３】因みに、バルブ装置１０４は、熱媒体通路
を開閉する電磁弁１０４ａ、圧力室１０２内の圧力を検
出する圧力センサ１０４ｂ、放熱板１２２又は集熱用ダ
イヤフラム１０１の温度（本実施形態では、放熱板１２
２の温度）を検出する温度センサ１０４ｃ、並びに圧力
センサ１０４ｂ及び温度センサ１０４ｃの検出信号、及
び発熱体１２１の通電信号等に基づいて電磁弁１０４ａ
を開閉する電子制御装置（図示せず。）からなるもので
ある。

【００７４】なお、後述するように、圧力室１０２に流
体圧が作用していないときは、図２（ｂ）の実線で示す
ように、放熱板１２２と集熱用ダイヤフラム１０１とは
所定の隙間δを有して離隔している。

【００７５】また、放熱板１２２は、銅、鉛、アルミニ
ウム、鉄、金、銀、ベリリウム、マグネシウム、タング
ステン、亜鉛等の熱伝導率の高い金属とすることが望ま
しい。

【００７６】次に、集熱器１００の作動及びその特徴を
述べる。

【００７７】ポンプ１０ａ、１０ｂを稼動させて圧力室
１０２内に熱媒体を充填循環させる。これにより、集熱
用ダイヤフラム１０１の圧力室１０２側に作用する熱媒
体による流体圧が、集熱用ダイヤフラム１０１の放熱板
１２２側の圧力（大気圧）より大きくなるので、集熱用
ダイヤフラム１０１は、図２（ｂ）の波線で示すよう
に、放熱板１２２に接触するまで膨らむように変位す
る。

【００７８】したがって、集熱用ダイヤフラム１０１は
流体圧が作用した状態で放熱板１２２に接触するので、
集熱用ダイヤフラム１０１全体が略均一に放熱板１２２
と接触するするとともに、集熱用ダイヤフラム１０１と
放熱板１２２との接触熱抵抗が小さくなり、放熱板１２
２から集熱器１００への放熱量が増大する。

【００７９】そして、発熱機器１２０の修理又は交換作
業時には、ポンプ１０ａ、１０ｂを停止させるとともに
電磁弁１０４ａを閉じる。これにより、圧力室１０２へ
の熱媒体の供給が停止するので、集熱用ダイヤフラム１
０１に作用する流体圧が無くなり、集熱用ダイヤフラム
１０１が放熱板１２２から離れる。

【００８０】したがって、熱媒体を集熱器１００から排
水することなく集熱器１００を発熱機器１２０から取り
外すことができるので、発熱機器１２０の修理又は交換
の作業性を向上させることができる。

【００８１】また、電子制御装置は、圧力センサ１０４
ｂの検出圧力が所定圧力以下となったときは、集熱器１
００、すなわち冷却システムのいずれかの部位で熱媒体
の漏れが発生したものと見なし、電磁弁１０４ａを閉じ
るとともにポンプ１０ａ、１０ｂを停止させる。なお、
ポンプ１０ｃのみが作動しているときはポンプ１０ｃを
停止する。

【００８２】これにより、熱媒体の漏れ量を最小限に止
めることができるとともに、発熱機器１２０の修理又は
交換の際に、電磁弁１０４ａを閉じるためのスイッチ操
作及びポンプ１０ａ、１０ｂ又はポンプ１０ｃを停止す
るためのスイッチ操作を行うことなく、直ちに発熱機器
１２０の修理又は交換の作業を始めることができ、発熱
機器１２０の修理又は交換の作業性を向上させることが
できる。

【００８３】同様に、電子制御装置は、温度センサ１０
４ｃの検出温度が所定温度以下となったとき、又は発熱
体１２１の通電信号が無いときは、発熱機器１２０に不
具合が発生したもの見なし、電磁弁１０４ａを閉じると
ともにポンプ１０ａ、１０ｂを停止する。なお、ポンプ
１０ｃのみが作動しているときはポンプ１０ｃを停止す
る。

【００８４】これにより、熱媒体の漏れ量を最小限に止
めることができるとともに、発熱機器１２０の修理又は
交換の際に、電磁弁１０４ａを閉じるためのスイッチ操
作及びポンプ１０ａ、１０ｂ又はポンプ１０ｃを停止す
るためのスイッチ操作を行うことなく、直ちに発熱機器
１２０の修理又は交換の作業を始めることができ、発熱
機器１２０の修理又は交換の作業性を向上させることが
できる。

【００８５】なお、本実施形態では、電磁弁１０４ａを
閉じると同時にポンプ１０ａ、１０ｂ又はポンプ１０ｃ
を停止させたが、ポンプ１０ａ、１０ｂ又はポンプ１０
ｃを稼動させたまま電磁弁１０４ａを閉じる、又は電磁
弁１０４ａを開いたままポンプ１０ａ、１０ｂ又はポン
プ１０ｃを停止させてもよい。但し、発熱機器１２０を
集熱器１００から取り外す場合には、ポンプ１０ａ、１
０ｂ又はポンプ１０ｃは停止させる必要がある。

【００８６】次に、本実施形態に係る冷却システムの作
動を述べる。

【００８７】１．冷凍機４（吸着式冷凍機）の基本作動
モードこのモードは、以下に述べる第１、２基本作動モードを
所定時間毎に切換運転するものである。因みに、所定時
間は、吸着剤に吸着されていた冷媒を脱離させるに必要
な時間に基づいて適宜選定されるものである。

【００８８】なお、本実施形態では、第１発熱体２は１
５０℃以下となるように冷却（吸熱）されており、第２
発熱体３は外気温度（３５℃〜４５℃）以下程度となる
ように冷却され、冷凍機４は７０℃以上、１００℃以下
で所定の冷凍能力が発揮するように各種諸元が決定され
ている。

【００８９】１．１第１基本作動モードこのモードでは、図３に示すように、第２集熱器１００
ｂと第２吸着器５ｂの第２熱交換器７ｂとの間で熱媒体
を循環させることにより、第２吸着器５ｂ内の冷媒を蒸
発させて第２集熱器１００ｂに冷却された熱媒体を供給
することによって第２発熱体３を冷却するとともに、第
２吸着器５ｂ内で蒸発した気相冷媒すなわち水蒸気を第
２吸着器５ｂ内の吸着剤にて吸着する。

【００９０】このとき、吸着剤は凝縮熱に相当する熱量
を発熱し、かつ、吸着剤の温度が上昇すると吸着能力が
低下するので、室外熱交換器８にて冷却された熱媒体を
第２吸着器５ｂの第１熱交換器６ｂに供給することによ
り吸着剤を冷却する。

【００９１】一方、第１吸着器５ａの第１熱交換器６ａ
には、第１集熱器１００ａにて熱媒体に吸熱された熱
を、熱媒体を介して第１吸着器５ａの吸着剤に供給する
ことより吸着剤を加熱し、吸着剤に吸着していた冷媒を
脱離させるとともに、第１吸着器５ａの第２熱交換器７
ａに室外熱交換器８にて冷却された熱媒体を供給し、そ
の脱離した気相冷媒（水蒸気）を第２熱交換器７ａにて
冷却して凝縮させる。

【００９２】以下、冷媒を蒸発させて冷凍能力を発揮し
つつ、その蒸発した気相冷媒を吸着剤にて吸着させてい
る状態にある吸着器５のことを、「吸着工程にある吸着
器５」と呼び、吸着剤を加熱して吸着していた冷媒を脱
離させつつ、その脱離した冷媒を冷却凝縮させている状
態にある吸着器５のことを、「脱離工程にある吸着器
５」と呼ぶ。

【００９３】１．２第２基本作動モードこのモードはは、第１基本作動モードとは逆に、第１吸
着器５ａを吸着工程とし、第２吸着器５ｂを脱離工程と
するものである。

【００９４】具体的には、図４に示すように、第２集熱
器１００ｂと第１吸着器５ａの第２熱交換器７ａとの間
で熱媒体を循環させることにより、第１吸着器５ａ内の
冷媒を蒸発させて第２集熱器１００ｂに冷却された熱媒
体を供給することによって第２発熱体３を冷却するとと
もに、第１吸着器５ａ内で蒸発した気相冷媒（水蒸気）
を第１吸着器５ａ内の吸着剤にて吸着する。

【００９５】このとき、室外熱交換器８にて冷却された
熱媒体を第１吸着器５ａの第１熱交換器６ａに供給する
ことにより吸着剤を冷却する。

【００９６】一方、第２吸着器５ｂの第１熱交換器６ｂ
には、第１集熱器１００ａにて熱媒体に吸熱された熱
を、熱媒体を介して第２吸着器５ｂの吸着剤に供給する
ことより吸着剤を加熱し、吸着剤に吸着していた冷媒を
脱離させるとともに、第２吸着器５ｂの第２熱交換器７
ｂに室外熱交換器８にて冷却された熱媒体を供給し、そ
の脱離した気相冷媒を第２熱交換器７ｂにて冷却して凝
縮させる。

【００９７】２．過熱運転モードこの運転モードは、第１発熱体２の発熱量が冷凍機４に
て吸着可能な所定の熱量を超えたときに実行されるモー
ドである。ここで、所定の熱量とは、例えば、冷凍機４
の最大冷凍能力を冷凍機４の最大成績係数で除した値等
をである。

【００９８】具体的には、第１基本作動モードと第２基
本作動モードとを切り換える際に、第１熱交換器６の熱
媒体出口側を切り換えるバルブ９ｂを、第１熱交換器６
の熱媒体入口側を切り換えるバルブ９ａより先に切り換
え作動させた後、所定時間が経過した後、バルブ９ａを
作動させるものである。

【００９９】これにより、図５、６に示すように、第１
集熱器１００ａにて熱媒体に吸熱された熱は、吸着材、
すなわち冷凍機４に供給されることなく、室外熱交換器
８より外気中に放熱される。

【０１００】なお、過熱運転モードが実行される時間
は、第１発熱体２の発熱量、冷凍機４にて吸着可能な熱
量、及び外気温度等に基づいて適宜選定されるものであ
る。

【０１０１】因みに、図５は第１基本作動モードから第
２基本作動モードに移行する際に実行される過熱運転モ
ードを示しており、図６は第２基本作動モードから第１
基本作動モードに移行する際に実行される過熱運転モー
ドを示している。

【０１０２】３．少熱運転モードこのモードは、第１発熱体２の発熱量が、冷凍機４を稼
働させるに必要な所定量の熱量を下回ったときに実行さ
れるモードである。

【０１０３】具体的には、第１基本作動モードと第２基
本作動モードとを切り換える際に、第１熱交換器６の熱
媒体入口側を切り換えるバルブ９ａを、第１熱交換器６
の熱媒体出口側を切り換えるバルブ９ｂより先に切り換
え作動させた後、所定時間が経過した後、バルブ９ｂを
作動させるものである。

【０１０４】これにより、図７、８に示すように、吸着
剤を加熱するために第１熱交換器６に供給されていた熱
媒体が、室外熱交換器８に流れることなく、第１集熱器
１００ａに戻ってくるので、第１発熱体２で発生した熱
を無駄なく冷凍機４に供給することができる。

【０１０５】なお、少熱運転モードが実行される時間も
過熱運転モード時と同様に、第１発熱体２の発熱量、冷
凍機４、すなわち吸着剤にて吸着可能な熱量、及び外気
温度等に基づいて適宜選定されるものである。

【０１０６】因みに、図７は第１基本作動モードから第
２基本作動モードに移行する際に実行される少熱運転モ
ードを示しており、図８は第２基本作動モードから第１
基本作動モードに移行する際に実行される少熱運転モー
ドを示している。

【０１０７】４．直接冷却モードこのモードは、冬場等の外気温度が十分に低くなり、外
気温度が第２発熱体３の冷却温度、つまり第２発熱体３
の許容耐熱温度より低いとき、又は冷凍機４が故障した
ときに実行されるモードであり、図９に示すように、ポ
ンプ１０ａ、１０ｂを停止させるとともに、第１発熱体
２、つまり第１集熱器１００ａには、第１放熱器８ａの
みにて冷却された熱媒体が供給され、第２発熱体３、つ
まり第２集熱器１００ｂには、第１放熱器８ａ及び第２
放熱器８ｂにて冷却された熱媒体が供給される。

【０１０８】なお、外気温度は、図示しない外気温度セ
ンサにより検出しており、本実施形態では、検出値が１
５℃以下となったときにこのモードを実行する。

【０１０９】また、冷凍機４が故障したか否かの判断
は、吸着器５内の圧力が所定値（本実施形態では、７０
ＫＰａ）以上となったとき、吸着工程にある吸着器５の
第２熱交換器７から流出する熱媒体の温度が所定値（本
実施形態では、２０℃）以上となったとき、吸着工程に
ある吸着器５の第２熱交換器７から流出する熱媒体の温
度が第２熱交換器７の入口における熱媒体温度と等しく
なったとき、及び吸着器５の第１熱交換器６に流入する
熱媒体温度と第１熱交換器６から流出する熱媒体温度と
が等しくなったときのいずれかの場合に冷凍機４が故障
したものと見なしている。

【０１１０】（第２実施形態）本実施形態は、図１０に
示すように、発熱機器１２０及び集熱器１００の位置を
決める位置決め手段として、位置決め用突起部１３１及
びこの位置決め用突起部１３１と嵌合する位置決め用溝
１３２を設けたものである。

【０１１１】具体的には、集熱器ケーシング１０３を板
状のベース部材１０６に溶接やボルト等の接合方法によ
り固定するとともに、ベース部材１０６に位置決め用突
起部１３１を設け、一方、発熱機器１２０（本実施形態
では、放熱板１２２）に位置決め用溝１３２を設けたも
のである。

【０１１２】これにより、例えば発熱機器１２０を集熱
器１００から取り外した後、再び発熱機器１２０を集熱
器１００に取り付ける際に、放熱板１２２と集熱器１０
０との隙間δの寸法を容易に精度よく管理することがで
きるので、発熱機器１２０の修理又は交換作業を容易な
ものとすることができる。

【０１１３】また、隙間δの寸法を精度よく管理するこ
とが可能となるので、集熱用ダイヤフラム１０１と放熱
板１２２との密着度合い（接触面圧）を精度よく管理で
き、放熱板１２２から集熱器１００への放熱量が、発熱
機器１２０の修理又は交換作業等の際に大きく低下する
ことを防止できる。

【０１１４】（第３実施形態）本実施形態は、第２実施
形態の変形例であり、具体的には、図１１に示すよう
に、位置決め用突起部１３１及び位置決め用溝１３２を
複数本（本実施形態では、２本）とするとともに、放熱
板１２２及び集熱用ダイヤフラム１０１が略水平となる
ように集熱器１００及び発熱機器１２０を横置きにした
ものである。

【０１１５】（第４実施形態）上述の実施形態では、ポ
ンプ１０ａ、１０ｂ又はポンプ１０ｃから圧送される熱
媒体の流体圧により集熱用ダイヤフラム１０１を変位さ
せるように膨らませたが、本実施形態は、図１２に示す
ように、発熱機器１２０から熱を受けて内圧が変化する
密閉された圧力室１０７を、放熱板１２２と圧力室１０
７内の圧力に応じて変位する薄膜状の放熱用ダイヤフラ
ム１０８とから構成するとともに、集熱集熱用ダイヤフ
ラム１０１に換えてポンプ１０ａ、１０ｂ又はポンプ１
０ｃから圧送される熱媒体の流体圧では殆ど変位しない
剛性を有する集熱板１０９を集熱器ケーシング１０３に
固定したものである。

【０１１６】また、圧力室１０７内には、発熱体１２１
から発せられる熱で蒸発することができる程度の沸点及
び蒸発潜熱を有する冷媒が封入されているとともに、放
熱用ダイヤフラム１０８の圧力室１０７側には、冷媒と
放熱用ダイヤフラム１０８（集熱板１０９）との熱交換
を促進するフィン１０８ａが接合されている。

【０１１７】因みに、圧力室１０７に封入する冷媒は、
例えば、水、アルコール、フロン、アンモニア、臭化リ
チウム、オイル、エチレングリコール系の不凍液が混入
された水等が適切である。

【０１１８】なお、フィン１０８ａは薄帯板状に形成さ
れているとともに、下方側に配置された液冷媒溜まり部
１０７ａに凝縮した冷媒が速やかに流れ落ちるようにそ
の長手方向が上下方向に延びている。

【０１１９】因みに、集熱板１０９は、銅、鉛、アルミ
ニウム、鉄、金、銀、ベリリウム、マグネシウム、タン
グステン、亜鉛等の熱伝導率の高い金属とすることが望
ましい。

【０１２０】次に、本実施形態の特徴的作動及びその効
果を述べる。

【０１２１】発熱体１２１、つまり発熱機器１２０が発
熱すると、圧力室１０７内のうち発熱体１２１近傍に存
在する冷媒が蒸発し、圧力室１０７内の圧力が上昇する
ので、放熱用ダイヤフラム１０８が集熱板１０９側に膨
らむように変位し、図１２（ｂ）の波線で示すように、
放熱用ダイヤフラム１０８と集熱板１０９が接触する。

【０１２２】したがって、放熱用ダイヤフラム１０８は
圧力室１０７内の流体圧、つまり蒸気圧が作用した状態
で集熱板１０９に接触するので、放熱用ダイヤフラム１
０８全体が略均一に集熱板１０９と接触するするととも
に、放熱用ダイヤフラム１０８と集熱板１０９との接触
熱抵抗が小さくなり、放熱用ダイヤフラム１０８から集
熱板１０９への放熱量が増大する。

【０１２３】なお、液冷媒溜まり部１０７ａにて発熱体
１２１から吸熱して蒸発した冷媒は、フィン１０８ａに
て冷却凝縮されてフィン１０８ａの表面を伝って下方側
に流れ、液冷媒溜まり部１０７ａにて再び発熱体１２１
にて加熱された蒸発する。

【０１２４】このように、本実施形態では、発熱機器１
２０が発する熱を利用して放熱用ダイヤフラム１０８を
変位させているので、熱媒体を圧送するポンプ１０ａ、
１０ｂ又はポンプ１０ｃのポンプ仕事又はポンプの吐出
圧を低減することができる。

【０１２５】したがって、ポンプ１０ａ、１０ｂ又はポ
ンプ１０ｃとして、比較的吐出圧の小さなポンプを採用
することができるので、集熱器１００、すなわち冷却シ
ステムの製造原価低減を図ることができる。

【０１２６】また、発熱機器１２０の修理又は交換作業
時には、発熱体１２１を停止させれば、自然に放熱用ダ
イヤフラム１０８が集熱板１０９から離れるので、集熱
器１００のうち熱媒体が循環する部位、つまり集熱板１
０９及び集熱器ケーシング１０３等と、放熱用ダイヤフ
ラム１０８等の圧力室１０７側とを別体とすることがで
きる。

【０１２７】したがって、熱媒体を集熱器１００から排
水することなく集熱器１００を発熱機器１２０から取り
外すことができるので、発熱機器１２０の修理又は交換
の作業性を向上させることができる。

【０１２８】なお、バルブ装置１０４の作動は上述の実
施形態と同じであるので、詳細説明は省略する。

【０１２９】（第５実施形態）本実施形態は、第４実施
形態に対して、第２実施形態と同様に、発熱機器１２０
及び集熱器１００の位置を決める位置決め手段として、
位置決め用突起部１３１及びこの位置決め用突起部１３
１と嵌合する位置決め用溝１３２を設けたものである。

【０１３０】但し、本実施形態では、図１３に示すよう
に、集熱器１００のうち放熱用ダイヤフラム１０８等の
圧力室１０７側、発熱機器１２０及びベース部材１０６
を溶接やボルト等の等の接合方法により一体化するとと
もに、集熱器ケーシング１０３に位置決め用溝１３２を
設けたものである。

【０１３１】（第６実施形態）本実施形態は、第４実施
形態に対して、第３実施形態を適用したものである。具
体的には、図１４に示すように、位置決め用突起部１３
１及び位置決め用溝１３２を複数本（本実施形態では、
２本）とするとともに、放熱板１０９及び放熱用ダイヤ
フラム１０８が略水平となるように集熱器１００及び発
熱機器１２０を横置きにしたものである。

【０１３２】なお、本実施形態では、液冷媒溜まり部１
０７ａを下方側に位置させる必要があるので、発熱機器
１２０を集熱器１００より下方側に配置している。

【０１３３】（第７実施形態）本実施形態は、図１５、
１６に示すように、集熱用ダイヤフラム１０１、１０
８、つまり圧力室１０２、１０７の外側を囲むようにＯ
リング１１０ａ等のパッキンを配置し、集熱用ダイヤフ
ラム１０１、１０８、つまり圧力室１０２、１０７の外
側に密閉空間１１０を設け、この密閉空間１１０内の圧
力を低下させることにより伝熱面である放熱板１２２又
は集熱板１０９と集熱用ダイヤフラム１０１、１０８と
を隙間無く密着させるように構成したものである。

【０１３４】なお、図１５は第１実施形態に対して本実
施形態を適用したものであり、図１６は第４実施形態に
対して本実施形態を適用したものであり、以下、図１５
を例に本実施形態の作動及びその効果を述べる。

【０１３５】ポンプ１０ａ、１０ｂ又はポンプ１０ｃを
稼動させて圧力室１０２内に熱媒体を充填循環させて、
図１５（ｂ）の波線で示すように、集熱用ダイヤフラム
１０１を放熱板１２２に接触するまで膨らむように変位
させると同時に、排出ポート１１１から密閉空間１１０
内の空気を真空ポンプ等のポンプ手段により排出する。

【０１３６】これにより、圧力室１０２内の流体圧が低
くても、圧力室１０２と密閉空間１１０との圧力差が大
きくなるので、集熱用ダイヤフラム１０１を確実に放熱
板１２２に密着させることができる。

【０１３７】そして、密閉空間１１０内の圧力が所定圧
力まで低下したときにバルブ１１２にて排出ポート１１
１を閉じるとともに、液体充填口（図示せず。）から少
なくとも空気より熱伝導率が高い流体を充填する。

【０１３８】これにより、集熱用ダイヤフラム１０１と
放熱板１２２との間に残った空隙に空気より熱伝導率が
高い流体が満たされるので、集熱用ダイヤフラム１０１
と放熱板１２２との間の接触熱抵抗を小さくすることが
できる。

【０１３９】なお、空気より熱伝導率が高い流体として
は、１気圧における沸点が３７３．１５Ｋ以上のものが
好ましく、具体的には、水、エチレングリコール、グリ
セリン、トルエン、オクタン、クロルベンゼン、潤滑
油、スピンドル油、変圧器油、ケロシン、シリコン油、
水銀、セシウム、カリウム、ルビジウム、ナトリウム等
である。

【０１４０】なお、本実施形態は、上記公報にに記載の
ごとく、ベローズを用いた集熱器にも適用することがで
きるものである。

【０１４１】（第８実施形態）図１７は本実施形態に係
る集熱器１００を示す模式図であり、本実施形態に係る
集熱器１００は、集熱器ケーシング１０３のうち、集熱
用ダイヤフラム１０１を挟んで放熱面１２２ａと反対側
に位置して集熱用ダイヤフラム１０１に対して対向する
位置に、複数個の突起部１１３を有する集熱器内面構造
体１１４を配置したことを特徴とするものである。因み
に、図１８は突起部１１３部分を示す斜視図である。

【０１４２】なお、集熱器内面構造体１１４及び集熱器
ケーシング１０３はポリプロピレンやフェノール等の熱
伝導率の低い材質で構成することが望ましいが、金属で
あっても良い。

【０１４３】また、図１９は突起部１１３及び放熱面１
２２ａ部分の拡大図であり、複数個の突起部１１３のう
ち少なくとも発熱体１２１の個数分は、発熱機器１２０
に対応する部位に位置しているとともに、集熱用ダイヤ
フラム１０１と突起部１１３の先端との隙間１１３ａの
隙間寸法Δ１が１ｍｍ以下となっている。

【０１４４】そしてさらに、突起部１１３のうち熱媒体
の流通方向と略平行な部位の外形寸法Ｌ１が、発熱体１
２１のうち熱媒体の流通方向と略平行な部位の外形寸法
Ｌ２より小さくなるように設定されている。

【０１４５】これにより、突起部１１３が、冷媒である
熱媒体の流れを乱す乱流促進体として機能し、熱媒体と
集熱用ダイヤフラム１０１との熱伝達率を増大させるの
で、放熱面１２２ａから集熱用ダイヤフラム１０１への
熱移動が促進され、発熱体１２１を確実に冷却すること
ができる。

【０１４６】また、本実施形態では、集熱用ダイヤフラ
ム１０１はフィン１０５等の凹凸がない薄膜状のもので
あるので、集熱用ダイヤフラム１０１が容易に撓み変形
する。

【０１４７】したがって、熱媒体の圧力を受けて集熱用
ダイヤフラム１０１が変位して放熱面１２２ａに接触し
たときに、放熱面１２２ａに密着するように馴染むの
で、放熱面１２２ａと集熱用ダイヤフラム１０１との接
触熱抵抗を小さくすることができる。延いては、放熱面
１２２ａから集熱用ダイヤフラム１０１への熱移動が促
進されるので、発熱体１２１を確実に冷却することがで
きる。

【０１４８】また、隙間寸法Δ１が１ｍｍ以下と小さい
ため、隙間１１３ａを流れる熱媒体の流速を増大させる
ことができる。したがって、集熱用ダイヤフラム１０１
と熱媒体との熱伝達率を高めることができるので、放熱
面１２２ａから集熱用ダイヤフラム１０１への熱移動が
促進され、発熱体１２１を確実に冷却することができ
る。

【０１４９】また、突起部１１３が発熱体１２１に対応
する部位に位置しているので、発熱体１２１の熱をより
確実に放熱面１２２ａから集熱用ダイヤフラム１０１側
に放熱させることができる。

【０１５０】ところで、図１９に示すように、紙面左側
に位置する上流側の突起部１１３を乗り越えて下流側に
流れる熱媒体は、紙面右側に位置する下流側の突起部１
１３に衝突する。そして、一部の熱媒体は突起部１１３
で反射して上流側の突起部１１３に衝突し、さらにその
流通方向を集熱用ダイヤフラム１０１側に転向して集熱
用ダイヤフラム１０１に衝突する。以下、この下流側の
突起部１１３に衝突して反転する熱媒体流れを反転流れ
という。

【０１５１】このとき、本実施形態では、突起部１１３
のうち熱媒体の流通方向と略平行な部位の外形寸法Ｌ１
が、発熱体１２１のうち熱媒体の流通方向と略平行な部
位の外形寸法Ｌ２より小さくなっているので、反転流れ
を集熱用ダイヤフラム１０１のうち発熱体１２１に対応
する部位に衝突させることができ、発熱体１２１の熱を
より確実に放熱面１２２ａから集熱用ダイヤフラム１０
１側に放熱させることができる。

【０１５２】（第９実施形態）本実施形態は第８実施形
態の変形例であり、本実施形態では、図２０に示すよう
に、ポンプ１０ａ、１０ｂを稼動させて圧力室１０２内
に熱媒体を充填循環させる前の段階において、放熱面１
２２ａと集熱用ダイヤフラム１０１とが接触するように
発熱機器１２０と集熱器１００とを設置したものであ
る。

【０１５３】次に、本実施形態の作用効果を述べる。

【０１５４】上述の実施形態のごとく、圧力室１０２内
に熱媒体を充填循環させる前の段階において、放熱面１
２２ａと集熱用ダイヤフラム１０１と間に隙間δ（図１
７参照）がある場合には、発熱機器１２０と集熱器１０
０との設置バラツキにより隙間δが大きく変動する可能
性がある。

【０１５５】そして、仮に隙間δが大きくなってしまう
と、放熱面１２２ａと集熱用ダイヤフラム１０１との接
触圧力が低下して両者１２２ａ、１０１間の接触熱抵抗
が増大してしまうので、放熱面１２２ａから集熱用ダイ
ヤフラム１０１への熱移動が阻害されてしまう。

【０１５６】したがって、上述の実施形態のごとく、圧
力室１０２内に熱媒体を充填循環させる前の段階におい
て、放熱面１２２ａと集熱用ダイヤフラム１０１と間に
隙間δ（図１７参照）がある場合には、発熱機器１２０
と集熱器１００との設置位置を精度良く管理する必要が
ある。

【０１５７】これに対して、本実施形態では、ポンプ１
０ａ、１０ｂを稼動させて圧力室１０２内に熱媒体を充
填循環させる前段階において、放熱面１２２ａと集熱用
ダイヤフラム１０１とが接触するように発熱機器１２０
と集熱器１００とを設置しているので、圧力室１０２内
の圧力を小さくしても、放熱面１２２ａと集熱用ダイヤ
フラム１０１との接触圧力が所定圧力以下となることを
防止しつつ、接触圧力の大きさが大きくばらつくことを
防止できる。

【０１５８】したがって、集熱器１００及び発熱機器１
２０の耐圧構造を簡素なものすることができるととも
に、比較的吐出圧が小さいポンプ１０ａ、１０ｂを採用
することができるので、集熱器１００の製造原価を低減
しつつ、発熱機器１２０を安定的に冷却することができ
る。

【０１５９】（第１０実施形態）第８、９実施形態で
は、突起部１１３の中心線ＣＬと発熱体１２１の中心線
ＣＬとが略一致していたが（図１９参照）、本実施形態
は、図２１に示すように、突起部１１３側から見たと
き、すなわち矢視Ａから突起部１１３及び発熱体１２１
を熱媒体流れと平行な仮想面Ｓに投影したときに（特
に、図２１（ｂ）参照）、突起部１１３のうち熱媒体流
れ下流側の端部１１３ｂより熱媒体流れ下流側に、発熱
体１２１のうち熱媒体流れ下流側の端部１２１ａが位置
するように、突起部１１３の中心線ＣＬに対して発熱体
１２１の中心線ＣＬを熱媒体流れ下流側にずらしたもの
である。

【０１６０】これにより、反転流れを集熱用ダイヤフラ
ム１０１のうち発熱体１２１に対応する部位に確実に衝
突させることができるので、発熱体１２１の熱をより確
実に放熱面１２２ａから集熱用ダイヤフラム１０１側に
放熱させることができる。

【０１６１】（第１１実施形態）本実施形態は、図２２
〜図２７に示すように、集熱用ダイヤフラム１０１のう
ち熱媒体と接触する側に複数個の突起部１０１ａを設け
たものである。

【０１６２】これにより、熱媒体の流れがさらに乱され
るとともに、熱媒体の集熱用ダイヤフラム１０１との伝
熱面積が増大するので、放熱面１２２ａから集熱用ダイ
ヤフラム１０１への熱移動が促進され、発熱体１２１を
確実に冷却することができる。

【０１６３】なお、図２７に示す例では、突起部１１３
のうち、熱媒体の流通方向における角部１１３ｃを丸く
する又は面取ることにより、突起部１１３の下流側に圧
力損失を誘発する渦が発生することを防止して、圧力室
１０２内での熱媒体の圧力損失低減を図ったものであ
る。因みに、図２８は図２７の斜視図である。

【０１６４】（第１２実施形態）第８〜１０実施形態で
は、隙間１１３ａを小さくすることにより熱媒体の流速
を増大させたが、本実施形態は、図２９に示すように、
第２の突起部１１３ｄを設けて熱媒体通路を縮小し、熱
媒体が発熱体１２１に対応する部位に集約して流れるよ
うにしたものである。

【０１６５】これにより、発熱体１２１を確実に冷却す
ることができる。

【０１６６】（第１３実施形態）本実施形態は、図３０
に示すように、複数個の集熱器１００を有する場合にお
いて、各圧力室１０２の熱媒体出口側に所定の圧力損失
を発生させる固定絞り１０４ｄを設けるとともに、蓄え
られた流体の自重により各圧力室１０２の熱媒体出口側
に所定の流体圧（静圧）を作用させるリザーブタンク１
３０を設けたものである。

【０１６７】ここで、リザーブタンク１３０の高さ及び
熱媒体量は、ポンプ１０ａ、１０ｂによる流体圧が集熱
用ダイヤフラム１０１に作用していないときに、集熱用
ダイヤフラム１０１が放熱面１２２ａに接触しない程度
の圧力が圧力室１０２に発生する程度の高さ及び熱媒体
量である。

【０１６８】次に、本実施形態の作用効果を述べる。

【０１６９】複数個の集熱器１００を有する場合におい
ては、複数個の集熱器１００のうち特定の発熱機器１２
０の修理交換すべく、熱媒体入口側の電磁弁１０４ａ閉
じても、熱媒体出口側がその他の集熱器１００と連通し
ているので、上述の実施形態、つまり圧力室１０２の熱
媒体出口側に固定絞り１０４ｄ及びリザーブタンク１３
０がない場合には、圧力室１０２内の圧力は低下せず、
集熱用ダイヤフラム１０１が放熱面１２２ａに接触した
ままとなる。

【０１７０】これに対して、本実施形態では、圧力室１
０２の熱媒体出口側に固定絞り１０４ｄ及びリザーブタ
ンク１３０が設けられているので、熱媒体入口側の電磁
弁１０４ｄを閉じると、圧力室１０２内及び熱媒体出口
側の圧力は、リザーブタンク１３０により設定された圧
力となる。

【０１７１】このとき、熱媒体出口側がその他の集熱器
１００と連通しているが、固定絞り１０４ｄが熱媒体出
口側に設けられているため、電磁弁１０４ａを閉じた圧
力室１０２の圧力は上昇しない。

【０１７２】したがって、電磁弁１０４ａを閉じること
により、集熱用ダイヤフラム１０１を確実に放熱面１２
２ａから離すことができるので、特定の発熱機器１２０
の修理交換を容易に行うことができる。

【０１７３】また、固定絞り１０４ｄにより他の圧力室
１０２から流体圧が回り込むことを抑制するので、ポン
プ１０ａ、１０ｂを止めることなく、つまり他の発熱機
器１２０の冷却を停止することなく、特定の発熱機器１
２０を修理交換することができる。

【０１７４】なお、リザーブタンク１３０の位置は、圧
力室１０２より上方側に位置させれば、圧力室１０２内
の空気を容易に抜くことができる。

【０１７５】また、本実施形態では、リザーブタンク１
３０を大気開放として大気圧を圧力室１０２に作用させ
たが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例
えば錘により所定圧力を圧力室１０２に作用させてもよ
い。

【０１７６】（その他の実施形態）なお、発熱体１２１
は上述の実施形態に示されたもののみ限定されるもので
はなく、例えば整流器、変圧器、電気変換器、電気機
器、電子機器、電波増幅器、電波発信機、インバータ、
パワーモジュール、コンデンサ、ヒータ、燃料電池、半
導体素子、バッテリ等の電気機器が考えられる。

【０１７７】また、熱媒体は上述の実施形態に示された
もののみ限定されるものではなく、例えば水やアンモニ
ア等の自然冷媒や、フロリナート等のフッ化炭素系冷
媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷
媒、メタノール、エタノール等のアルコール系冷媒、ア
セトン等のケトン系冷媒等が考えられる。

【０１７８】また、上述の実施形態では、携帯電話基地
局を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、ビル、地下室、工場、倉庫、住宅、車
庫及び車両等の空間内に配設された複数種類の発熱体
（例えば、ガスタービンエンジン、ガスエンジン、ディ
ーゼルエンジン、ガソリンエンジン、燃料電池、電子機
器、電気機器、電気変換器、蓄電池等）の冷却に適用す
ることができる。

【０１７９】また、上述の実施形態では、複数個（例え
ば２個）の発熱体１２１に１台の集熱器１００が設けら
れていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
複数個のそれぞれに対応する数だけ設ければ、修理又は
交換する発熱体１２１に対応する集熱器１００のみ外せ
ばよいので、修理又は交換の作業性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る冷却システムの模式図
である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る集熱器において、
（ａ）は発熱体が装着された発熱機器に集熱器を装着し
た状態を示す斜視図であり、（ｂ）は発熱機器に集熱器
を装着した状態を示す断面図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る第１基本作動モー
ドにおける熱媒体流れを示す模式図である。

【図４】本発明の第１実施形態に係る第２基本作動モー
ドにおける熱媒体流れを示す模式図である。

【図５】本発明の第１実施形態に係る過熱運転モードに
おける熱媒体流れを示す模式図である。

【図６】本発明の第１実施形態に係る過熱運転モードに
おける熱媒体流れを示す模式図である。

【図７】本発明の第１実施形態に係る少熱運転モードに
おける熱媒体流れを示す模式図である。

【図８】本発明の第１実施形態に係る少熱運転モードに
おける熱媒体流れを示す模式図である。

【図９】本発明の第１実施形態に係る直接冷却モードに
おける熱媒体流れを示す模式図

【図１０】本発明の第２実施形態に係る集熱器におい
て、（ａ）は発熱体が装着された発熱機器に集熱器を装
着した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は発熱機器に集
熱器を装着した状態を示す断面図である。

【図１１】本発明の第３実施形態に係る集熱器におい
て、（ａ）は発熱体が装着された発熱機器に集熱器を装
着した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は発熱機器に集
熱器を装着した状態を示す断面図である。

【図１２】本発明の第４実施形態に係る集熱器におい
て、（ａ）は発熱体が装着された発熱機器に集熱器を装
着した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は発熱機器に集
熱器を装着した状態を示す断面図である。

【図１３】本発明の第５実施形態に係る集熱器におい
て、（ａ）は発熱体が装着された発熱機器に集熱器を装
着した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は発熱機器に集
熱器を装着した状態を示す断面図である。

【図１４】本発明の第６実施形態に係る集熱器におい
て、（ａ）は発熱体が装着された発熱機器に集熱器を装
着した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は発熱機器に集
熱器を装着した状態を示す断面図である。

【図１５】本発明の第７実施形態に係る集熱器におい
て、（ａ）は発熱体が装着された発熱機器に集熱器を装
着した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は発熱機器に集
熱器を装着した状態を示す断面図である。

【図１６】本発明の第７実施形態に係る集熱器におい
て、（ａ）は発熱体が装着された発熱機器に集熱器を装
着した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は発熱機器に集
熱器を装着した状態を示す断面図である。

【図１７】本発明の第８実施形態に係る集熱器の模式図
である。

【図１８】本発明の第８実施形態に係る集熱器の斜視図
である。

【図１９】本発明の第８実施形態に係る集熱器の一部拡
大図である。

【図２０】本発明の第９実施形態に係る集熱器の模式図
である。

【図２１】本発明の第１０実施形態に係る集熱器の模式
図である。

【図２２】本発明の第１１実施形態に係る集熱器の模式
図である。

【図２３】本発明の第１１実施形態に係る集熱器の模式
図である。

【図２４】本発明の第１１実施形態に係る集熱器の模式
図である。

【図２５】本発明の第１１実施形態に係る集熱器の模式
図である。

【図２６】本発明の第１１実施形態に係る集熱器の模式
図である。

【図２７】本発明の第１１実施形態に係る集熱器の斜視
図である。

【図２８】本発明の第１１実施形態に係る集熱器の斜視
図である。

【図２９】本発明の第１２実施形態に係る集熱器の斜視
図である。

【図３０】本発明の第１３実施形態に係る冷却装置の説
明図である。

【符号の説明】

１００…集熱器、１０１…ダイヤフラム、１０４ａ…電
磁弁、１２０…発熱機器、１２１…発熱体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤英明愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者稲垣充晴愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者西沢一敏愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者井上誠司愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 3L044 AA01 AA04 BA06 CA12 CA14 DB01 DB02 DD07 FA02 FA04 GA02 HA03 JA00 JA03 KA04 KA05 5E322 AA05 AA08 DA01 DA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱機器（１２０）の熱を集める集熱器
であって、流体圧を受けて変位して前記発熱機器（１２０）の放熱
面（１２２ａ）に接触する集熱用ダイヤフラム（１０
１）と、前記集熱用ダイヤフラム（１０１）が固定され、前記集
熱用ダイヤフラム（１０１）に流体圧力を作用させる圧
力室（１０２）を構成する集熱器ケーシング（１０３）
と、前記圧力室（１０２）の流体導入口側に設けられ、流体
通路を開閉するバルブ装置（１０４）とを備えることを
特徴とする集熱器。
【請求項２】前記バルブ装置（１０４）は、前記発熱
機器（１２０）の発熱量が所定量以下となったときに、
前記流体通路を閉じるように構成されていることを特徴
とする請求項１に記載の集熱器。
【請求項３】前記バルブ装置（１０４）は、前記流体
圧が所定圧力以下となったときに、前記流体通路を閉じ
るように構成されていることを特徴とする請求項１又は
２に記載の集熱器。
【請求項４】前記バルブ装置（１０４）は、前記発熱
機器（１２０）の通電信号がないときに、前記流体通路
を閉じるように構成されていることを特徴とする請求項
１ないし３のいずれか１つに記載の集熱器。
【請求項５】前記圧力室（１０２）に流体を供給する
ポンプ装置（１０ａ、１０ｂ）は、前記圧力室（１０
２）内の圧力が所定圧力以下となったときに停止するよ
うに構成されていることを特徴とする請求項１ないし４
のいずれか１つに記載の集熱器。
【請求項６】前記圧力室（１０２）に流体を供給する
ポンプ装置（１０ａ、１０ｂ）は、前記発熱機器（１２
０）の発熱量が所定量以下となったときに停止するよう
に構成されていることを特徴とする請求項１ないし５の
いずれか１つに記載の集熱器。
【請求項７】前記圧力室（１０２）に流体を供給する
ポンプ装置（１０ａ、１０ｂ）は、前記発熱機器（１２
０）の通電信号がないときに停止するように構成されて
いることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つ
に記載の集熱器。
【請求項８】発熱機器（１２０）の放熱する熱を集め
る集熱器であって、前記発熱機器（１２０）から熱を受けて内圧が変化する
圧力室（１０７）を構成するとともに、前記圧力室（１
０８）内の圧力に応じて変位する放熱用ダイヤフラム
（１０８）と、前記圧力室（１０７）内の圧力が上昇して前記放熱用ダ
イヤフラム（１０８）が変位したときに、前記放熱用ダ
イヤフラム（１０８）と接触する集熱板（１０９）とを
備えることを特徴とする集熱器。
【請求項９】前記集熱板（１０９）に集められた熱を
回収する流体が流通する流体通路を開閉するバルブ装置
（１０４）が設けられていることを特徴とする請求項８
に記載の集熱器。
【請求項１０】前記バルブ装置（１０４）は、流体圧
が所定圧力以下となったときに、前記流体通路を閉じる
ように構成されていることを特徴とする請求項８又は９
に記載の集熱器。
【請求項１１】前記集熱板（１０９）に集められた熱
を回収する流体を循環させるポンプ装置（１０ａ、１０
ｂ）を有しており、前記ポンプ装置（１０ａ、１０ｂ）は、流体圧が所定圧
力以下となったときに停止するように構成されているこ
とを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１つに記
載の集熱器。
【請求項１２】前記集熱板（１０９）に集められた熱
を回収する流体を循環させるポンプ装置（１０ａ、１０
ｂ）を有しており、前記ポンプ装置（１０ａ、１０ｂ）は、前記発熱機器
（１２０）の発熱量が所定量以下となったときに停止す
るように構成されていることを特徴とする請求項８ない
し１１のいずれか１つに記載の集熱器。
【請求項１３】内圧に応じて変位するダイヤフラム
（１０１、１０８）を伝熱面（１２２ａ、１０９）に接
触させて発熱機器（１２０）の熱を集める集熱器であっ
て、前記ダイヤフラム（１０１、１０８）の外側に密閉空間
（１１０）を設け、この密閉空間（１１０）内の圧力を
低下させることにより前記伝熱面（１２２ａ、１０９）
と前記ダイヤフラム（１０１、１０８）とを密着させる
ように構成したことを特徴とする集熱器。
【請求項１４】前記密閉空間（１１０）内の圧力を低
下させた後、少なくとも空気より熱伝導率が高い流体を
前記密閉空間（１１０）内に充填することができるよう
に構成したことを特徴とする請求項３に記載の集熱器。
【請求項１５】複数個の発熱体（１２１）からなる発
熱機器（１２０）を冷却する冷却装置であって、前記複数個の発熱体（１２１）それぞれに対応する数だ
け設けられ、前記発熱体（１２１）の熱を集める請求項
１ないし１０のいずれか１つに記載に集熱器（１００）
と、前記集熱器（１００）に集められた熱を回収して冷却す
る冷却手段（４）とを備えることを特徴とする冷却装
置。
【請求項１６】前記発熱機器（１２０）及び前記集熱
器（１００）の位置を決める位置決め手段（１３１、１
３２）が設けられたベース部材（１０６）を備えること
を特徴とする請求項１５に記載の冷却装置。
【請求項１７】発熱機器（１２０）の熱を集める集熱
器であって、流体圧を受けて前記発熱機器（１２０）の放熱面（１２
２ａ）に接触する集熱用ダイヤフラム（１０１）と、前記集熱用ダイヤフラム（１０１）を挟んで前記放熱面
（１２２ａ）と反対側に位置して前記集熱用ダイヤフラ
ム（１０１）に対して対向配置され、突起部（１１３）
を有する集熱器内面構造体（１１４）とを備えることを
特徴とする集熱器。
【請求項１８】前記集熱用ダイヤフラム（１０１）は
凹凸がない薄膜状のものであることを特徴とする請求項
１７に記載の集熱器。
【請求項１９】前記集熱用ダイヤフラム（１０１）と
前記突起部（１１３）の先端との隙間寸法（Δ１）は、
１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１７又は１８
に記載の集熱器。
【請求項２０】前記突起部（１１３）は、前記流体の
流通方向において所定の間隔を有して複数設けられてお
り、さらに、前記突起部（１１３）のうち前記流体の流通方
向と略平行な部位の外形寸法（Ｌ１）は、前記発熱体
（１２１）のうち前記流体の流通方向と略平行な部位の
外形寸法（Ｌ２）より小さいことを特徴とする請求項１
７ないし１９のいずれか１つに記載の集熱器。
【請求項２１】前記突起部（１１３）側から、前記突
起部（１１３）及び前記発熱体（１２１）を見たとき、
前記突起部（１１３）のうち流体流れ下流側の端部（１
１３ｂ）より流体流れ下流側に、前記発熱体（１２１）
のうち流体流れ下流側の端部（１２１ａ）が位置してい
ることを特徴とする請求項１７ないし２０のいずれか１
つに記載の集熱器。
【請求項２２】前記流体が前記発熱体（１２１）に対
応する部位に集約するようにして流れるように構成した
ことを特徴とする請求項１７ないし２１のいずれか１つ
に記載の集熱器。
【請求項２３】複数個の発熱体（１２１）からなる発
熱機器（１２０）を冷却する冷却装置であって、流体圧を受けて変位して前記発熱機器（１２０）の放熱
面（１２２ａ）に接触する集熱用ダイヤフラム（１０
１）、前記集熱用ダイヤフラム（１０１）が固定されて
前記集熱用ダイヤフラム（１０１）に流体圧力を作用さ
せる圧力室（１０２）を構成する集熱器ケーシング（１
０３）、前記圧力室（１０２）の流体導入口側に設けら
れて流体通路を開閉する開閉弁（１０４ａ）、及び前記
圧力室（１０２）の流体導出口側に設けられて所定の圧
力損失を発生させる絞り手段（１０４ｄ）を有し、前記
発熱体（１２１）の熱を集める複数個の集熱器（１０
０）と、前記複数個の集熱器（１００）の流体導出口側に設けら
れ、前記集熱用ダイヤフラム（１０１）が前記放熱面
（１２２ａ）に接触しない程度の所定の流体圧を発生さ
せる流体圧発生手段（１３０）とを備えることを特徴と
する冷却装置。
【請求項２４】前記流体圧発生手段は、蓄えられた流
体の自重により前記所定の流体圧を発生させるリザーブ
タンク（１３０）であることを特徴とする請求項２３に
記載の冷却装置。