JP5989932B2 - Cooling system - Google Patents
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Description
本願は、水で気化冷却する冷却装置に関するものである。 The present application relates to a cooling device that is vaporized and cooled with water.
例えば特許文献1に開示されているように、水の蒸発潜熱によって対象物を気化冷却する冷却装置が知られている。この冷却装置は、熱交換容器内へ冷却水を供給すると共に、吸引作用により熱交換容器内を所定の減圧状態(例えば、大気圧以下の真空状態)にするポンプ機構(吸引手段)を備えている。この冷却装置では、熱交換容器内に供給された冷却水が蒸発し、熱交換容器内の熱交換面が冷却(気化冷却)される。こうして、上記の冷却装置では熱交換面を所定温度に維持するようにしている。 For example, as disclosed in Patent Document 1, a cooling device that evaporates and cools an object by the latent heat of vaporization of water is known. This cooling device is provided with a pump mechanism (suction means) that supplies cooling water into the heat exchange container and places the heat exchange container in a predetermined reduced pressure state (for example, a vacuum state below atmospheric pressure) by suction. Yes. In this cooling device, the cooling water supplied into the heat exchange vessel evaporates, and the heat exchange surface in the heat exchange vessel is cooled (vaporization cooling). Thus, in the above cooling device, the heat exchange surface is maintained at a predetermined temperature.
ところで、上述したような冷却装置では、一般に、熱交換容器内の熱交換面の温度を測定(検出)し、その測定温度(検出温度)が所定値になるように冷却水の供給温度が制御される。ところが、この温度制御方法では、熱交換面の測定温度がばらつく虞があり、そのため、制御性が悪いという問題があった。 By the way, in the cooling device as described above, generally, the temperature of the heat exchange surface in the heat exchange vessel is measured (detected), and the supply temperature of the cooling water is controlled so that the measured temperature (detected temperature) becomes a predetermined value. Is done. However, in this temperature control method, there is a possibility that the measured temperature of the heat exchange surface may vary, and there is a problem that controllability is poor.
本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度制御性を向上し得る冷却装置を提供することにある。 The technology disclosed in the present application has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a cooling device capable of improving temperature controllability.
本願に開示の技術は、1つの水のタンクと、吸引口が排出管のみによって熱交換容器に接続されるエゼクタと、上記タンクの水が上記エゼクタとの間で循環する循環配管とを有し、上記タンクの水をその水温のまま上記熱交換容器に供給するポンプ機構を備え、該ポンプ機構から上記熱交換容器に供給された水の蒸発によって上記熱交換容器内の熱交換面を冷却する冷却装置を前提としている。そして、本願の冷却装置は、上記タンクの水の温度が上記熱交換面の目標温度と同じ温度になるように、上記タンクの水の温度を制御する制御部を備えているものである。 The technology disclosed in the present application includes one water tank, an ejector whose suction port is connected to the heat exchange vessel only by a discharge pipe, and a circulation pipe through which water in the tank circulates between the ejector. A pump mechanism for supplying the water in the tank to the heat exchange container with its water temperature, and cooling the heat exchange surface in the heat exchange container by evaporation of water supplied from the pump mechanism to the heat exchange container A cooling device is assumed. And the cooling device of this application is provided with the control part which controls the temperature of the water of the said tank so that the temperature of the water of the said tank may become the same temperature as the target temperature of the said heat exchange surface.
以上のように、本願の冷却装置によれば、タンクの水がエゼクタとの間で循環することにより、エゼクタの吸引口はタンクの水温に相当する飽和圧力(温度相当飽和圧力)となる。そうすると、エゼクタの吸引口に接続されている熱交換容器の内部圧力も、タンクの水温に相当する飽和圧力となる。そして、タンクの水が熱交換容器に供給されて蒸発気化することで、熱交換容器の内部温度はタンクの水温と同じ温度となる。ここで、本願の冷却装置では、タンクの水温が熱交換面の目標温度と同じ温度になるようにタンクの水温を制御するようにした。そのため、熱交換容器の内部圧力を熱交換面の目標温度に相当する飽和圧力にすることができる。これにより、熱交換容器の内部温度を熱交換面の目標温度と同じ温度に維持することができ、熱交換面の温度をその目標温度に冷却維持することができる。このように、熱交換面の温度よりもばらつきの虞が少ないタンクの水温について温度制御するようにしたので、温度制御性を向上させることができる。 As described above, according to the cooling device of the present application, the water in the tank circulates between the ejector and the suction port of the ejector becomes a saturated pressure (temperature equivalent saturated pressure) corresponding to the water temperature of the tank. Then, the internal pressure of the heat exchange container connected to the suction port of the ejector also becomes a saturation pressure corresponding to the water temperature of the tank. And the water of a tank is supplied to a heat exchange container, and it evaporates and the internal temperature of a heat exchange container becomes the same temperature as the water temperature of a tank. Here, in the cooling device of the present application, the water temperature of the tank is controlled so that the water temperature of the tank becomes the same temperature as the target temperature of the heat exchange surface. Therefore, the internal pressure of the heat exchange vessel can be set to a saturation pressure corresponding to the target temperature of the heat exchange surface. Thereby, the internal temperature of the heat exchange container can be maintained at the same temperature as the target temperature of the heat exchange surface, and the temperature of the heat exchange surface can be maintained to be cooled to the target temperature. As described above, the temperature control is performed on the water temperature of the tank that is less likely to vary than the temperature of the heat exchange surface, so that the temperature controllability can be improved.
以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present application will be described with reference to the drawings. Note that the following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the technology disclosed in the present application, applications thereof, or uses thereof.
図1に示すように、本実施形態の冷却装置1は、熱交換容器20内に冷却源である水(冷却水)を供給して蒸発させて、熱交換容器20の熱交換面22を目標温度(設定温度)に冷却する気化冷却装置である。
As shown in FIG. 1, the cooling device 1 of the present embodiment supplies water (cooling water), which is a cooling source, into the
冷却装置1は、水や蒸気の流体回路10を備えている。流体回路10は、供給菅11と、排出管12と、熱交換容器20と、真空発生ユニット30と、制御部40とを備えている。
The cooling device 1 includes a
熱交換容器20は、例えば円筒状に形成されており、上端に設けられた平板の下面が熱交換面22となっている。供給菅11は、一端(流出端)が熱交換容器20の下面に接続され、他端(流入端)が真空発生ユニット30に接続されている。供給菅11は、真空発生ユニット30から水(冷却水)が熱交換容器20に供給される。なお、図示しないが、供給菅11の一端には熱交換容器20の容器内部21に水を噴霧するためのスプレーノズルが設けられている。熱交換容器20では、供給菅11から容器内部21に供給された水が熱交換面22と熱交換して蒸発(気化)し、熱交換面22が冷却される。つまり、熱交換容器20の熱交換面22は水に熱(水の蒸発潜熱)を奪われることにより冷却(気化冷却)される。
The
排出管12は、一端(流入端)が熱交換容器20の上部に接続され、他端(流出端)が真空発生ユニット30に接続されている。排出管12は、容器内部21で水が蒸発して発生した蒸気(容器内部21で蒸発しきれなかった水を含む。以下同様)が排出される。
One end (inflow end) of the
真空発生ユニット30は、タンク31と、循環配管32と、ポンプ33と、エゼクタ34とを備えており、本願の請求項に係るポンプ機構を構成している。タンク31は、熱交換容器20に供給するための水(冷却水)とエゼクタ34を駆動させるための水が貯留されるものであり、開放タンクを構成している。循環配管32は、タンク31に接続されている。つまり、循環配管32は、一端(流入端)がタンク31の下部に接続され、他端(流出端)がタンク31の上部に接続されている。循環配管32には、上流側(流入端側)から順に、ポンプ33およびエゼクタ34が設けられている。真空発生ユニット30では、排出管12がエゼクタ34の吸引口に接続され、供給菅11が循環配管32におけるポンプ33の流出口とエゼクタ34の流入口との間に接続されている。つまり、エゼクタ34の吸引口は排出管12を介して熱交換容器20に接続されている。
The
真空発生ユニット30では、ポンプ33によってタンク31の水が循環配管32を通って循環する。つまり、循環配管32はタンク31の水がエゼクタ34との間で循環するものである。真空発生ユニット30は、ポンプ33によってタンク31の水が、エゼクタ34の流入口に供給され、エゼクタ34の流出口から排出されることにより、エゼクタ34の吸引口において吸引作用が生じるように構成されている。つまり、タンク31の水がエゼクタ34との間で循環することによってエゼクタ34が駆動される。このエゼクタ34の吸引作用によって、容器内部21の蒸気が排出管12に排出される。つまり、エゼクタ34は、排出管12を介して容器内部21の蒸気(蒸発しきれなかった水を含む。以下同様)を吸引する。また、真空発生ユニット30では、循環配管32を流れる水の一部が供給菅11を介して熱交換容器20に供給される。このように、真空発生ユニット30は、タンク31の水を熱交換容器20の容器内部21に供給すると共に、容器内部21で水が蒸発して発生した蒸気を吸引するように構成されている。
In the
タンク31には、水(冷却水)の補給管13が接続されている。補給管13には、タンク31への供給水量を調節可能な補給弁14(流量調整弁)が設けられている。タンク31には、補給管13を通じて所定温度(例えば、常温)の水が供給される。また、タンク31には、貯留されている水の温度を検出(測定)する温度センサ35が設けられている。
A water (cooling water)
上記のように構成された冷却装置1では、タンク31の水(冷却水)を熱交換容器20に供給して熱交換面22を目標温度に冷却する冷却動作が行われる。具体的に、この冷却動作では、ポンプ33が駆動されると、タンク31の水がポンプ33によってエゼクタ34に供給されると共に供給菅11を通じて熱交換容器20の容器内部21に供給される。容器内部21はエゼクタ34の吸引作用によって所定の真空減圧状態(例えば、大気圧以下の真空状態)になり、その容器内部21に供給された水は蒸発し、熱交換面22が目標温度に冷却(気化冷却)される。容器内部21で水が蒸発して発生した蒸気は、排出管12を通じてエゼクタ34に吸引されてタンク31に貯留される。
In the cooling device 1 configured as described above, a cooling operation is performed in which water (cooling water) in the
そして、本実施形態の制御部40は、上記の冷却動作において、温度センサ35の検出温度(以下、タンク31の水温とも言う。)がその目標温度(例えば、90℃)となるように、真空発生ユニット30を制御する。具体的に、制御部40は補給弁14の開度を制御するように構成されている。タンク31の水温の目標温度は、熱交換面22の目標温度(90℃)と同じ値に設定される。
Then, in the cooling operation, the
ここで、流体回路10内の圧力状態について説明する。タンク31の内部圧力(以下、タンク内部圧力とも言う。)は大気圧であり、循環配管32におけるポンプ33の吐出口とエゼクタ34の流入口との間および供給菅11は正圧である。エゼクタ34の吸引口の圧力(以下、吸引口圧力とも言う。)と、排出管12の圧力と、容器内部21の圧力(以下、容器内部圧力とも言う。)は、同じ真空減圧状態である。具体的に、エゼクタ34では吸引口圧力が流入口に流入する水の温度(即ち、タンク31の水温)に相当する飽和圧力(温度相当飽和圧力)となる。そのため、容器内部圧力もタンク31の水温に相当する飽和圧力となる。
Here, the pressure state in the
本実施形態では、冷却動作時、制御部40によってタンク31の水温が熱交換面22の目標温度と同じ目標温度に制御されることにより、エゼクタ34の吸引口圧力がその目標温度に相当する飽和圧力(温度相当飽和圧力)になる。タンク31の水温は補給管13から供給される水量に応じて変化する。例えば、補給弁14の開度が大開度に設定されると、補給管13からタンク31への供給水量が多くなり、タンク31の水温は低下する。また、補給弁14の開度が小開度に設定されると、補給管13からタンク31への供給水量が少なくなり、タンク31の水温は上昇する。
In the present embodiment, during the cooling operation, the
こうして、エゼクタ34の吸引口圧力が目標温度に相当する飽和圧力になると、容器内部圧力もエゼクタ34の吸引口圧力と同じ飽和圧力となる。つまり、容器内部圧力は、熱交換面22の目標温度に相当する飽和圧力(温度相当飽和圧力)になる。一方、容器内部21には、タンク31の水温の目標温度(即ち、熱交換面22の目標温度)の水がタンク31から供給菅11を介して供給される。容器内部21では、タンク31から供給された水が蒸発して熱交換面22の目標温度と同じ温度の蒸気となる。これにより、容器内部21の温度(以下、容器内部温度とも言う。)は熱交換面22の目標温度と同じ温度に維持される。その結果、熱交換面22の温度はその目標温度に冷却維持されることになる。
Thus, when the suction port pressure of the
以上のように、上記実施形態によれば、熱交換面22の温度の代わりにタンク31の水温を検出(測定)し、その検出温度(測定温度)が熱交換面22の目標温度と同じ温度になるようにした。これにより、熱交換面22を目標温度に冷却することができる。タンク31の水温は熱交換面22の温度に比してばらつきの虞が少ないため、タンク31の水温についての制御性が容易であり、その結果、熱交換面22についての温度制御性が向上する。
As described above, according to the embodiment, the water temperature of the
本願に開示の技術は、水の蒸発によって対象物を気化冷却する冷却装置について有用である。 The technology disclosed in the present application is useful for a cooling device that evaporates and cools an object by evaporation of water.
1 冷却装置
13 補給管
14 補給弁(流量調整弁)
20 熱交換容器
22 熱交換面
30 真空発生ユニット(ポンプ機構)
31 タンク
32 循環配管
34 エゼクタ
40 制御部
1 Cooling
20
31
Claims (2)
上記タンクの水の温度が上記熱交換面の目標温度と同じ温度になるように、上記タンクの水の温度を制御することにより、上記エゼクタの吸引口圧力を上記目標温度に相当する飽和圧力にし、これによって、上記熱交換容器の内部圧力を上記目標温度に相当する飽和圧力にする制御部を備えている
ことを特徴とする冷却装置。 It includes a tank of water, and ejector suction port is connected to the thus heat exchanger vessel to drain, and a circulation pipe water of the tank is circulated between the ejector, upper Symbol heat the water in the tank A cooling device comprising a pump mechanism for supplying to the exchange container, and cooling the heat exchange surface in the heat exchange container by evaporation of water in the tank supplied from the pump mechanism to the heat exchange container,
By controlling the temperature of the water in the tank so that the temperature of the water in the tank is the same as the target temperature of the heat exchange surface, the suction port pressure of the ejector is set to a saturation pressure corresponding to the target temperature. And the cooling device characterized by including the control part which makes the internal pressure of the said heat exchange container the saturation pressure equivalent to the said target temperature by this .
上記タンクに接続され、該タンクに上記水が供給される補給管と、
上記補給管に設けられる流量調整弁とを備え、
上記制御部は、上記タンクの水の温度が上記熱交換面の目標温度と同じ温度になるように、上記流量調整弁を制御するように構成されている
ことを特徴とする冷却装置。
The cooling device according to claim 1, wherein
A supply pipe connected to the tank and supplied with the water;
A flow rate adjustment valve provided in the supply pipe,
The said control part is comprised so that the temperature of the water of the said tank may control the said flow regulating valve so that it may become the same temperature as the target temperature of the said heat exchange surface, The cooling device characterized by the above-mentioned.
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-
2015
- 2015-07-30 WO PCT/JP2015/071610 patent/WO2016024478A1/en active Application Filing
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