JP2003021447A - Water cooled type electric apparatus - Google Patents

Water cooled type electric apparatus

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JP2003021447A
JP2003021447A JP2001209265A JP2001209265A JP2003021447A JP 2003021447 A JP2003021447 A JP 2003021447A JP 2001209265 A JP2001209265 A JP 2001209265A JP 2001209265 A JP2001209265 A JP 2001209265A JP 2003021447 A JP2003021447 A JP 2003021447A
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JP
Japan
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water
temperature
cooling
heat
cooling water
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Application number
JP2001209265A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyoshi Takahashi
信義 高橋
Hiroichi Otegi
博一 樗木
Hitoshi Teramoto
仁志 寺本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water cooled type electric apparatus wherein cooling water can cool the apparatus without being frozen, even when the water temperature of a brine becomes 0 deg.C or below. SOLUTION: Heat is stored beforehand in the cooling water by raising the water temperature of the cooling water. Cooling of this apparatus is started when the cooling water and the brine are judged to be in a state of not being frozen even when heat exchange is conducted between them.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、水冷式電気機器
を運転したときに発生した熱を外部に逃がすための冷却
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to cooling for releasing heat generated when a water-cooled electric device is operated to the outside.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、たとえば、技報堂出版・日本機
械学会編の『電子機器の冷却技術』(1987年12月
20日発行)に示された従来の水冷式冷却システムを参
考にした電気機器の構成図である。図において、1は水
冷式電気機器、2は水冷式電気機器1に冷却水を循環さ
せるための水冷用ポンプ、3は熱交換器、5は冷却水の
水圧を大気圧以上に保持するためのサ−ジタンク、6は
水冷式電気機器1、水冷用ポンプ2、熱交換器3、サ−
ジタンク5を接続して冷却水を供給するための配管であ
る。また、7は不凍液を循環させるための不凍液ポン
プ、8は水冷式電気機器などによる発熱を外気へ放熱す
るための冷却器、9は不凍液の水圧を大気圧以上に保持
するためのサ−ジタンク、10はこれらを接続して不凍
液を循環させるための配管である。このような水冷式電
気機器の場合、水冷式電気機器1、配管6などは屋内に
設けられ、冷却器8,配管10などは屋外に設けられる
ことがある。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is an electrical diagram referring to a conventional water-cooled cooling system shown in, for example, "Cooling Technology for Electronic Equipment" (published on December 20, 1987) edited by Gihodo Publishing and the Japan Society of Mechanical Engineers. It is a block diagram of a device. In the figure, 1 is a water-cooled electric device, 2 is a water-cooling pump for circulating cooling water in the water-cooled electric device 1, 3 is a heat exchanger, and 5 is for keeping the water pressure of the cooling water above atmospheric pressure. A serge tank, 6 is a water-cooled electric device 1, a water-cooling pump 2, a heat exchanger 3, a serge.
It is a pipe for connecting the ditank 5 and supplying cooling water. Further, 7 is an antifreeze liquid pump for circulating the antifreeze liquid, 8 is a cooler for radiating heat generated by a water-cooled electric device to the outside air, 9 is a surge tank for keeping the water pressure of the antifreeze liquid above atmospheric pressure, Reference numeral 10 is a pipe for connecting these to circulate the antifreeze liquid. In such a water-cooled electric device, the water-cooled electric device 1, the pipe 6 and the like may be provided indoors, and the cooler 8, the pipe 10 and the like may be provided outdoors.

【0003】このように構成された水冷式電気機器は、
冬期などの気温の低いときの運転スタートでは、屋外側
に設けられている配管10を循環する不凍液(二次冷却
水)の水温が0℃以下になっていることがある。あるい
は、水冷式電気機器の冷却装置を停止させてから、再び
冷却装置を運転させるときに、不凍液の水温が0℃以下
になってしまっていることもある。このように不凍液
(二次冷却水)の水温が0℃以下になっていると、ポン
プの運転後は一次冷却水の水温が熱交換器による熱交換
の効果で、図4に示すように0℃以下になってしまう。
このため一次冷却水が凍結して、熱交換器が破損してし
まうなどの不具合が発生することがあった。
The water-cooled electric equipment constructed in this way is
At the start of operation when the temperature is low such as in winter, the water temperature of the antifreeze liquid (secondary cooling water) circulating in the pipe 10 provided on the outdoor side may be 0 ° C. or lower. Alternatively, the water temperature of the antifreeze liquid may be 0 ° C. or lower when the cooling device of the water-cooled electric device is stopped and then the cooling device is operated again. When the water temperature of the antifreeze liquid (secondary cooling water) is 0 ° C. or lower as described above, the water temperature of the primary cooling water after the operation of the pump is 0 as shown in FIG. It will be below ℃.
As a result, the primary cooling water may freeze, causing a problem such as damage to the heat exchanger.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の水
冷式電気機器においては、冬期などの気温の低い時の運
転スタ−トでは、水冷式電気機器を冷却する冷却水の水
温が0℃以下になり熱交換器などが破壊されてしまうと
いう問題点があった。この発明は、上記のような問題点
を解消するためになされたもので、冷却水を0℃以下に
しないで冷却を行なう水冷式電気機器を得ることを目的
とする。
In the conventional water-cooled electric equipment as described above, the water temperature of the cooling water for cooling the water-cooled electric equipment is 0 ° C. in the operating start when the temperature is low such as in winter. There was a problem that the heat exchanger and the like were destroyed in the following cases. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a water-cooled electric device that performs cooling without cooling water at 0 ° C or lower.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】第1の発明に係る水冷式
電気機器は、電気機器を冷却するための冷却水と、上記
電気機器を経由する1次冷却系に上記冷却水を循環さ
せるための第1の配管と、この第1の配管内の冷却水を
循環させるための水冷用ポンプと、上記第1の配管に接
続され、電気機器の放熱した熱を熱交換するための熱交
換器と、この熱交換器が放熱した熱と熱交換するための
二次冷却水である不凍液と、上記熱交換器と上記不凍液
が吸収した熱を外気に放出するための冷却器とを経由す
る二次冷却系に上記不凍液を循環させるための第2の配
管と、この第2の配管内の上記不凍液を循環させるため
の不凍液用ポンプと、冷却水の温度を測定する第1の温
度検出手段と、不凍液の温度を測定する第2の温度検出
手段と、冷却水に熱量を与える熱源と、まず、この熱源
により冷却水に熱量を与え、上記第1の温度検出手段に
よる冷却水温度の検出結果と上記第2の温度検出手段に
よる不凍液温度の検出結果とから、熱量を与えられるこ
とにより上昇した上記冷却水の温度が不凍液と熱交換を
行なっても凍結することのない温度であるかを判断し、
冷却水が凍結することのない温度であるときは、電気機
器の冷却を開始するように制御を行なうものである。
A water-cooled electric device according to a first aspect of the present invention circulates the cooling water for cooling the electric device and the cooling water in a primary cooling system passing through the electric device. First pipe, a water cooling pump for circulating cooling water in the first pipe, and a heat exchanger connected to the first pipe for exchanging heat radiated by an electric device. And an antifreeze liquid which is a secondary cooling water for exchanging heat with the heat radiated by this heat exchanger, and a heat exchanger and a cooler for releasing the heat absorbed by the antifreeze liquid to the outside air. A second pipe for circulating the antifreeze in the secondary cooling system, an antifreeze pump for circulating the antifreeze in the second pipe, and a first temperature detecting means for measuring the temperature of cooling water, A second temperature detecting means for measuring the temperature of the antifreeze liquid, and heat for cooling water. From the heat source that gives the amount and the heat amount to the cooling water by the heat source, the heat amount is calculated from the detection result of the cooling water temperature by the first temperature detecting means and the detection result of the antifreeze liquid temperature by the second temperature detecting means. It is determined whether the temperature of the cooling water increased by being given a temperature that does not freeze even if heat exchange is performed with the antifreeze liquid,
When the temperature of the cooling water is such that it does not freeze, the control is performed so as to start cooling the electric device.

【0006】第2の発明に係る水冷式電気機器におい
て、熱源は、水冷用ポンプが運転中に発する熱であり、
制御手段は、まず、水冷用ポンプを始動させて冷却水に
熱量を与え、上記第1の温度検出手段による冷却水 温
度の検出結果と上記第2の温度検出手段による不凍液
温度の検出結果とから、水冷用ポンプから与えられる熱
量で上昇した冷却水の温度が不凍液と熱交換を行なって
も凍結することのない温度であるかを判断し、冷却水が
凍結することの無い温度であるときは、不凍液用ポンプ
を始動するように制御を行なうものである。
In the water-cooled electric device according to the second aspect of the invention, the heat source is heat generated by the water-cooling pump during operation,
The control means first starts the water cooling pump to give a quantity of heat to the cooling water, and the detection result of the cooling water temperature by the first temperature detecting means and the antifreezing liquid by the second temperature detecting means are obtained.
Based on the temperature detection result, it is determined whether the temperature of the cooling water increased by the amount of heat given by the water cooling pump does not freeze even if it exchanges heat with the antifreeze liquid. When there is no temperature, control is performed so as to start the antifreeze pump.

【0007】第3の発明に係る水冷式電気機器におい
て、制御手段は、 T:冷却水が凍る温度 T:電気機器の冷却を開始するときの不凍液の温度 T:昇温されたあとの冷却水の温度 T:昇温された冷却水と不凍液が熱交換したあとの温
度 V:冷却水の容量 V:不凍液の容量 としたとき、 T≧T+V/V(T−T) を満たすよ
うに制御するものである。
In the water-cooled electric device according to the third aspect of the present invention, the control means is: T n : temperature at which cooling water freezes T F : temperature of antifreezing liquid when starting cooling of the electric device T h : after being heated temperature T C of the cooling water: the temperature of the after heated cooling water and antifreeze has heat exchange V 1: volume of the cooling water V 2: when the volume of antifreeze, T h ≧ T C + V 2 / V 1 and controls so as to satisfy the (T n -T F).

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
一実施の形態を図にもとづいて説明する。図1はこの発
明の実施の形態である水冷式電気機器を示す図である。
図において、1は水冷式電気機器、2はこの水冷式電気
機器1に冷却水を循環させるための水冷用ポンプ、3は
熱交換器、5は冷却水の水圧を大気圧以上に保持するた
めのサ−ジタンク、6は配管である。配管6により水冷
式電気機器1、水冷用ポンプ2、熱交換器3、およびサ
−ジタンク5を接続して冷却水を供給する。配管6によ
り接続されている系を一次冷却系20とする。水冷式電
気機器1の電気機器としては、たとえばサイリスタなど
を用いた電力用変換器がある。たとえば、水冷式電気機
器1や配管6などは屋内に設けられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a water-cooled electric device according to an embodiment of the present invention.
In the figure, 1 is a water-cooled electric device, 2 is a water-cooling pump for circulating cooling water in the water-cooled electric device 1, 3 is a heat exchanger, and 5 is for maintaining the water pressure of the cooling water at atmospheric pressure or higher. Is a surge tank, and 6 is a pipe. A water cooling type electric device 1, a water cooling pump 2, a heat exchanger 3 and a surge tank 5 are connected by a pipe 6 to supply cooling water. The system connected by the pipe 6 is referred to as a primary cooling system 20. As an electric device of the water-cooled electric device 1, for example, there is a power converter using a thyristor or the like. For example, the water-cooled electric device 1 and the pipe 6 are provided indoors.

【0009】7は不凍液を循環させるための不凍液ポン
プ、8は水冷式電気機器などの発熱を外気へ放熱するた
めの冷却器、9は不凍液の水圧を大気圧以上に保持する
ためのサ−ジタンク、10は配管である。配管10は冷
却器8、熱交換器3、不凍液ポンプ7,およびサージタ
ンク9を経由して、再び冷却器8に接続されており、こ
の配管10により不凍液を循環させている。配管10に
より接続されている系を二次冷却系30とする。たとえ
ば、冷却器8や配管10などは屋外に設けられる。ま
た、40は制御器、41は温度計、42は温度計41の
出力信号を制御器40に出力するための計装用ケ−ブル
である。43と44はそれぞれ水冷用ポンプ2と不凍液
ポンプ7に運転または停止の指令を出力するための制御
ケ−ブルである。51は二次冷却水である不凍液の温度
を計測する温度計である。52は温度計51の出力信号
を制御器40に出力するための計装用ケーブルである。
制御器40は不凍液ポンプ7、水冷用ポンプ2に対して
運転・停止指令を出力したり、不凍液や冷却水の温度に
もとづいて、制御を行なう。60は冷却水に熱量を与え
るための熱源である。制御手段としては、たとえば、制
御器40がある。また、第1、第2の温度検出手段とし
ては、たとえば、温度計41、温度計51がある。
Reference numeral 7 is an antifreeze pump for circulating the antifreeze liquid, 8 is a cooler for radiating the heat generated by water-cooled electric equipment to the outside air, and 9 is a surge tank for keeping the water pressure of the antifreeze liquid above atmospheric pressure. Reference numeral 10 is a pipe. The pipe 10 is again connected to the cooler 8 via the cooler 8, the heat exchanger 3, the antifreeze pump 7, and the surge tank 9, and the pipe 10 circulates the antifreeze liquid. The system connected by the pipe 10 is referred to as a secondary cooling system 30. For example, the cooler 8 and the pipe 10 are provided outdoors. Further, 40 is a controller, 41 is a thermometer, and 42 is an instrumentation cable for outputting the output signal of the thermometer 41 to the controller 40. Reference numerals 43 and 44 are control cables for outputting an operation or stop command to the water cooling pump 2 and the antifreeze pump 7, respectively. Reference numeral 51 is a thermometer for measuring the temperature of the antifreezing liquid which is the secondary cooling water. Reference numeral 52 is an instrumentation cable for outputting the output signal of the thermometer 51 to the controller 40.
The controller 40 outputs an operation / stop command to the antifreezing liquid pump 7 and the water cooling pump 2 and controls the antifreezing liquid pump 7 and the water cooling pump 2 based on the temperatures of the antifreezing liquid and the cooling water. Reference numeral 60 is a heat source for giving an amount of heat to the cooling water. An example of the control means is the controller 40. Further, as the first and second temperature detecting means, for example, there are a thermometer 41 and a thermometer 51.

【0010】以下、動作について説明する。このように
構成された水冷式電気機器では、冬期に運転する場合
や、運転していた水冷式電気機器の冷却を停止して、再
び運転を再開するときに、図2に示すように不凍液の水
温が0℃以下になっているときがある。このように不凍
液の水温が0℃以下になっているとき、水冷式電気機器
の冷却は、まず水冷用ポンプ2を運転して、冷却水の水
温を水冷用ポンプ2の運転による熱で30℃まで昇温さ
せる。水冷用ポンプ2を運転すると、ポンプのモータか
ら熱が発せられるので、その熱によって、冷却水の水温
を上昇させている。ここでは、水冷用ポンプ2のモータ
の排熱を利用しているが、その他に外部からの熱源によ
って、冷却水に熱を与え、水温を上昇させても良い。外
部から熱を与える場合は、熱源60を利用すればよい。
熱源60はたとえば配管に設けられたヒータで、このヒ
ータによって、まず冷却水の温度を上昇させればよい。
このときは、冷却水の温度が上昇したあとで、水冷用ポ
ンプ2、不凍液用ポンプ7を始動させて、冷却を行なえ
ば良い。水冷用ポンプ2を運転して冷却水の温度を上昇
させる場合は、水冷用ポンプ2のモーターが発する熱が
熱源60の代わりとなる。
The operation will be described below. In the water-cooled electric device configured as described above, when the device is operated in the winter season or when the cooling of the water-cooled electric device that has been operating is stopped and the operation is restarted, as shown in FIG. Sometimes the water temperature is below 0 ° C. When the water temperature of the antifreeze liquid is 0 ° C. or lower, the water-cooled electric device is first cooled by operating the water-cooling pump 2 and the cooling water is heated to 30 ° C. by the heat of the water-cooling pump 2. Up to. When the water cooling pump 2 is operated, heat is generated from the pump motor, and the heat raises the temperature of the cooling water. Here, the exhaust heat of the motor of the water cooling pump 2 is used, but in addition, heat may be applied to the cooling water by an external heat source to raise the water temperature. When applying heat from the outside, the heat source 60 may be used.
The heat source 60 is, for example, a heater provided in a pipe, and the temperature of the cooling water may be first raised by this heater.
At this time, after the temperature of the cooling water rises, the water cooling pump 2 and the antifreezing liquid pump 7 may be started to perform cooling. When the water cooling pump 2 is operated to raise the temperature of the cooling water, the heat generated by the motor of the water cooling pump 2 substitutes for the heat source 60.

【0011】まず、水冷式電気機器の冷却を行なうにあ
たり、水冷用ポンプ2を始動して、冷却水の温度が30
℃まで昇温したあとで、制御器40から不凍液ポンプ7
に運転指令を出力するようにシーケンスを組む。水冷用
ポンプ7を始動させ、冷却水の水温が所定の温度に上昇
してから、図2に示すようなタイミングで不凍液ポンプ
7の運転を開始する。このようにすると、水冷用ポンプ
2の発熱により熱量を蓄えた30℃の冷却水と0℃以下
の不凍液が熱交換器3で熱交換を行なうことになる。図
2の場合、冷却を開始した時点では、不凍液は−3℃に
なっている。冷却水に蓄えられた熱量(図2では水温1
5℃から30℃に昇温することにより蓄えられた熱量)
により、30℃の冷却水と0℃以下の不凍液の熱量を熱
交換しても、図2に示すように不凍液の水温を0℃以上
に保持することができる。この場合、不凍液の水温は5
℃前後となる。
First, when cooling the water-cooled electric equipment, the water-cooling pump 2 is started to bring the temperature of the cooling water to 30 degrees.
After raising the temperature to ℃, from the controller 40 to the antifreeze pump 7
Create a sequence to output the operation command to. After the water cooling pump 7 is started and the water temperature of the cooling water rises to a predetermined temperature, the operation of the antifreeze pump 7 is started at the timing shown in FIG. In this way, the heat exchanger 3 exchanges heat between the cooling water of 30 ° C. and the antifreeze liquid of 0 ° C. or less, which has accumulated heat due to the heat generation of the water cooling pump 2. In the case of FIG. 2, the antifreeze liquid has reached −3 ° C. when cooling is started. The amount of heat stored in the cooling water (water temperature 1 in Fig. 2
(Amount of heat stored by increasing the temperature from 5 ℃ to 30 ℃)
As a result, even if the heat amounts of the cooling water of 30 ° C. and the antifreeze liquid of 0 ° C. or less are exchanged with each other, the water temperature of the antifreeze liquid can be maintained at 0 ° C. or more as shown in FIG. In this case, the water temperature of the antifreeze is 5
It will be around ℃.

【0012】このように構成した水冷式電気機器では、
冬期など二次冷却系の冷却水である不凍液が0℃以下に
なっているときに、冷却を行なうにあたり、まず、一次
冷却系の水冷用ポンプ2を先に運転させる。水冷用ポン
プ2により、配管6の冷却水を循環させ、水冷用ポンプ
2の発する熱により、冷却水の温度を上昇させる。この
とき、0℃以下になっている不凍液と熱交換をしても、
熱交換をしたあとの不凍液と冷却水の水温が0℃以下に
ならない温度まで、冷却水の水温を昇温させておく。冷
却水の水温を所定の温度まで上昇させてから、不凍液ポ
ンプ7を始動させて、冷却水と不凍液との間で熱交換が
行なわれる。このようにして冷却を行なうことで、冬期
に水冷式電気機器の運転をスタートしても冷却水が0℃
以下になることはないので、熱交換器を氷結により壊す
ことなく、正常に水冷式電気機器の冷却を行なうことが
できる効果がある。
In the water-cooled electric equipment constructed as described above,
When the antifreezing liquid, which is the cooling water for the secondary cooling system, is 0 ° C. or less, such as during winter, when cooling is performed, the water cooling pump 2 for the primary cooling system is first operated. The cooling water in the pipe 6 is circulated by the water cooling pump 2, and the temperature of the cooling water is raised by the heat generated by the water cooling pump 2. At this time, even if heat is exchanged with the antifreeze liquid that is 0 ° C or less,
After the heat exchange, the water temperature of the cooling water is raised to a temperature at which the water temperature of the antifreeze liquid and the cooling water does not fall below 0 ° C. After raising the temperature of the cooling water to a predetermined temperature, the antifreeze pump 7 is started to perform heat exchange between the cooling water and the antifreeze liquid. By cooling in this way, even if the operation of water-cooled electrical equipment is started in winter, the cooling water will be 0 ° C.
Since it does not occur below, there is an effect that the water-cooled electric device can be normally cooled without breaking the heat exchanger due to freezing.

【0013】一次冷却系の冷却水の水温を30℃に昇温
するようにしたのは、このような水冷式電気機器の冷却
装置は、冬期などに運転を開始する前は、二次冷却系の
不凍液の水温が−5℃程度になることが多い。また、一
次冷却系の冷却水量Vと二次冷却系の不凍液水量V
はV/V=1/3の関係の場合が多い。そこで、不
凍液と冷却水とで熱交換を行なった場合に、熱交換後に
不凍液と冷却水の温度が0℃以下にならないために、水
冷用ポンプ2の発する熱により冷却水の水温をどれだけ
昇温させる必要があるか求めてみる。ここでは、不凍液
の水温は−3℃になっているとする。
The temperature of the cooling water of the primary cooling system is raised to 30 ° C. because the cooling device for such a water-cooled electric device is operated in the secondary cooling system before the operation is started in winter. The water temperature of the antifreeze is often around -5 ° C. In addition, the cooling water volume V 1 of the primary cooling system and the antifreeze water volume V 2 of the secondary cooling system
Often has a relationship of V 1 / V 2 = 1/3. Therefore, when heat is exchanged between the antifreeze liquid and the cooling water, the temperature of the cooling water is raised by the heat generated by the water cooling pump 2 because the temperature of the antifreeze liquid and the cooling water does not fall below 0 ° C. after the heat exchange. Ask if it needs to be warmed. Here, it is assumed that the water temperature of the antifreeze liquid is −3 ° C.

【0014】 Δθ(K)=Δθ(K)×(V/V) ・・・式(1) =25×1/3≒8(K) Δθ(K):不凍液を0℃以上に昇温させるのに必要
な、不凍液の温度上昇値 Δθ(K):30℃の冷却水の水温が5℃まで下がる
とした場合の水温差=25(K) ここで、Kは温度差を示し、単位は℃とする。 V:冷却水の水量=1 V:不凍液の水量=3
Δθ 2 (K) = Δθ 1 (K) × (V 1 / V 2 ) Equation (1) = 25 × 1 / 3≈8 (K) Δθ 2 (K): Antifreeze at 0 ° C. Temperature rise value Δθ 1 (K) of antifreeze required to raise the temperature above: Water temperature difference when cooling water temperature of 30 ° C. is lowered to 5 ° C. = 25 (K) where K is temperature The difference is shown and the unit is ° C. V 1 : Water volume of cooling water = 1 V 2 : Water volume of antifreeze = 3

【0015】このように、15℃の冷却水を30℃まで
昇温し、その後、不凍液ポンプを始動して、0℃以下の
不凍液と熱交換した結果は、式(1)によれば、0℃以
下の不凍液の水温を8℃上げられることが分かる。ここ
では、不凍液の水温は、−3℃としているので、8℃昇
温できれば、不凍液の水温は5℃となることが分かる。
図2を見ても分かるように一次冷却水(冷却水)と二次
冷却水(不凍液)の温度は5℃付近でほぼ等しくなる。
なお、V/Vが必ずしも1/3の関係でなくても良
く、V/Vは1/3以上の関係を満たしていればよ
い。また仮に、V/Vが1/3以下であっても冷却
水の水温を30℃以上に昇温するようにすればよい。不
凍液の水温が−5℃以下の場合についても式(1)の関
係を使用して適切な昇温値を決めればよい。そうすれ
ば、適切なΔθ(K)を求めることができる。このΔ
θ(K)が一次冷却水(冷却水)と二次冷却水(不凍
液)との間で熱交換したときに、不凍液の温度を上昇さ
せることが可能な温度値である。
As described above, according to the formula (1), the result of heating the cooling water at 15 ° C. to 30 ° C., then starting the antifreezing liquid pump and exchanging heat with the antifreezing liquid at 0 ° C. or lower is 0. It can be seen that the water temperature of the antifreeze below ℃ can be raised by 8 ℃. Here, since the water temperature of the antifreeze is −3 ° C., if the temperature of 8 ° C. can be raised, the water temperature of the antifreeze will be 5 ° C.
As can be seen from FIG. 2, the temperatures of the primary cooling water (cooling water) and the secondary cooling water (antifreeze liquid) are approximately equal to each other near 5 ° C.
Note that V 1 / V 2 does not necessarily have to have a relationship of 1/3, and V 1 / V 2 has only to satisfy a relationship of 1/3 or more. Even if V 1 / V 2 is 1/3 or less, the water temperature of the cooling water may be raised to 30 ° C. or more. Even when the water temperature of the antifreeze liquid is −5 ° C. or lower, the appropriate temperature rise value may be determined using the relationship of the equation (1). Then, an appropriate Δθ 2 (K) can be obtained. This Δ
θ 2 (K) is a temperature value capable of increasing the temperature of the antifreeze liquid when heat is exchanged between the primary cooling water (cooling water) and the secondary cooling water (antifreeze liquid).

【0016】上記では、特定の場合について、不凍液と
冷却水との間で熱交換することにより、不凍液の温度を
上昇させることが可能な温度値Δθを求めたが、各パ
ラメータを下記のように定義し、 T:冷却水が凍る温度 (0℃:冷却水が水の場合) T:水冷式電気機器の冷却を開始するときの不凍液の
温度 T:昇温された冷却水と不凍液が 熱交換したあとの
温度 T:昇温されたあとの冷却水の温度V:冷却水の水
量(一次冷却水) V:不凍液の水量(二次冷却水) 冷却水を凍らせることなく、不凍液の温度を上昇させる
条件を求めてみる。 Δθ(K)=Δθ(K)×(V/V) ・・・(1) =(T−T)×(V/V) T+Δθ(K)≧T ・・・(2) 式(2)に式(1)を代入して、Tを求めると、 T≧T+V/V(T−T) ・・・(3) 式(3)の関係を満たすように、各パラメータの値を設
定すれば良い。ここで、一次冷却水に水を用いた場合
は、T≧0℃ となるので、 T≧T−(V/V)×T ・・・(4) と表すことができる。
In the above, the temperature value Δθ 2 which can raise the temperature of the antifreeze liquid was obtained by exchanging heat between the antifreeze liquid and the cooling water in a specific case. T n : temperature at which cooling water freezes (0 ° C .: when cooling water is water) T F : temperature of antifreeze liquid when starting cooling of water-cooled electric equipment TC : heated cooling water antifreeze temperature T after it has exchanged heat h: elevated temperature V 1 of the cooling water after: quantity of cooling water (primary cooling water) V 2: freezing the water of the antifreeze (secondary coolant) cooling water Without trying to find the conditions for increasing the temperature of the antifreeze. Δθ 2 (K) = Δθ 1 (K) × (V 1 / V 2 ) ... (1) = (T h −T C ) × (V 1 / V 2 ) TF + Δθ 2 (K) ≧ T n · · · (2) formula (2) is an expression (1), when obtaining the T h, T h ≧ T C + V 2 / V 1 (T n -T F) ··· (3) The value of each parameter may be set so as to satisfy the relationship of Expression (3). Here, when water is used in the primary cooling water, so the T n ≧ 0 ℃, T h ≧ T C - can be expressed as (V 2 / V 1) × T F ··· (4) .

【0017】以上のことから、冬期などの不凍液の水温
が0℃以下になっているときに、水冷式電気機器の冷却
を行なっても、式(3)の関係を満たすように各パラメ
ータの値を設定して、水冷用ポンプを先に始動するよう
にすれば、冷却水と0℃以下の不凍液とで熱交換を行な
っても、熱交換を行なったあとの冷却水と不凍液の温度
を0℃以上にすることができる。このように、冷却水の
水温は0℃以下にならないので、熱交換器を氷結により
壊すこともなく、正常に水冷式電気機器の冷却を行なう
ことができる。
From the above, when the water temperature of the antifreeze liquid is 0 ° C. or less in winter, even if the water-cooled electric equipment is cooled, the value of each parameter is satisfied so as to satisfy the relationship of the expression (3). If the water cooling pump is set to start first, even if heat is exchanged between the cooling water and the antifreeze liquid at 0 ° C. or less, the temperature of the cooling water and the antifreeze liquid after the heat exchange will be zero. It can be above ℃. In this way, the water temperature of the cooling water does not fall below 0 ° C., so that it is possible to normally cool the water-cooled electric device without breaking the heat exchanger due to freezing.

【0018】[0018]

【発明の効果】第1の発明によれば、電気機器を冷却す
るための冷却水と、上記 電気機器を経由する1次冷却
系に上記冷却水を循環させるための第1の配管と、この
第1の配管内の冷却水を循環させるための水冷用ポンプ
と、上記第1の配管に接続され、電気機器の放熱した熱
を熱交換するための熱交換器と、この熱交換器が放熱し
た熱と熱交換するための二次冷却水である不凍液と、上
記熱交換器と上記不凍液が吸収した熱を外気に放出する
ための冷却器とを経由する二次冷却系に上記不凍液を循
環させるための第2の配管と、この第2の配管内の上記
不凍液を循環させるための不凍液用ポンプと、電気機器
を通過した冷却水の温度を測定する第1の温度検出手段
と、不凍液の温度を測定する第2の温度検出手段と、冷
却水に熱量を与える熱源と、まず、この熱源により冷却
水に熱量を与え、上記第1の温度検出手段による冷却水
温度の検出結果と上記第2の温度検出手段による不凍液
温度の検出結果とから、熱量を与えられることにより上
昇した上記冷却水の温度が不凍液と熱交換を行なっても
凍結することのない温度であるかを判断し、冷却水が凍
結することのない温度であるときは、電気機器の冷却を
開始するように制御を行なうので、不凍液と冷却水の間
で熱交換を行なっても、不凍液と冷却水の温度が0℃以
下になることはなく、正常に冷却を行なうことができ
る。
According to the first invention, the cooling water for cooling the electric device, the first pipe for circulating the cooling water in the primary cooling system passing through the electric device, A water cooling pump for circulating the cooling water in the first pipe, a heat exchanger for exchanging heat radiated by the electric device, which is connected to the first pipe, and the heat exchanger radiates heat. The antifreeze liquid is circulated in the secondary cooling system that passes through the antifreeze liquid that is the secondary cooling water for exchanging heat with the generated heat, and the heat exchanger and the cooler that releases the heat absorbed by the antifreeze liquid to the outside air. A second pipe for allowing the antifreeze liquid to circulate in the second pipe, a first temperature detecting means for measuring the temperature of the cooling water passing through the electric device, and an antifreeze liquid A second temperature detecting means for measuring the temperature and giving heat quantity to the cooling water First, a heat quantity is given to the cooling water by the heat source, and the heat quantity is given from the detection result of the cooling water temperature by the first temperature detecting means and the detection result of the antifreeze temperature by the second temperature detecting means. It is determined whether the temperature of the above-mentioned cooling water that has risen due to the above does not freeze even if heat is exchanged with the antifreeze liquid.If the temperature of the cooling water does not freeze, cool the electric equipment. Since the control is performed so as to start, even if heat is exchanged between the antifreeze liquid and the cooling water, the temperature of the antifreeze liquid and the cooling water does not become 0 ° C. or lower, and the cooling can be normally performed.

【0019】第2の発明によれば、熱源は、水冷用ポン
プが運転中に発する熱であり、制御手段は、まず、水冷
用ポンプを始動させて冷却水に熱量を与え、上記第1の
温度検出手段による冷却水温度の検出結果と上記第2の
温度検出手段による不凍液 温度の検出結果とから、冷
却水用ポンプから与えられる熱量で上昇した冷却水の温
度が不凍液と熱交換を行なっても凍結することのない温
度であるかを判断し、冷却水が凍結することの無い温度
であるときは、不凍液用ポンプを始動するように制御を
行なうことで、水冷用ポンプを始動したときに、冷却水
は水冷用ポンプのモータからの熱を吸収するので、冷却
水に熱量を蓄えさせることができ、熱交換器の破損を防
ぐことができる。
According to the second aspect of the present invention, the heat source is heat generated during the operation of the water cooling pump, and the control means first starts the water cooling pump to give a quantity of heat to the cooling water, whereby the control means of the first aspect is used. Based on the detection result of the cooling water temperature by the temperature detecting means and the detection result of the antifreezing liquid temperature by the second temperature detecting means, the temperature of the cooling water increased by the heat quantity given from the cooling water pump exchanges heat with the antifreezing liquid. When the temperature of the cooling water does not freeze, the pump is controlled to start the antifreeze pump when the temperature of the cooling water does not freeze. Since the cooling water absorbs the heat from the motor of the water cooling pump, it is possible to store the amount of heat in the cooling water and prevent the heat exchanger from being damaged.

【0020】第3の発明によれば、制御手段は、 T:冷却水が凍る温度 T:電気機器の冷却を開始するときの不凍液の温度 T:昇温されたあとの冷却水の温度 T:昇温された冷却水と不凍液が熱交換したあとの温
度 V:冷却水の容量 V:不凍液の容量 としたとき、T≧T+V/V(T−T
を満たすように制御するので、不凍液と冷却水の間で
熱交換を行なっても、不凍液と冷却水の温度が0℃以下
になることはなく、一次冷却系の配管内で冷却水を循環
させることができ、熱交換器の破損を防ぐことができ、
確実に電気機器の冷却を行なうことができる。
According to the third aspect of the invention, the control means is: T n : temperature at which cooling water freezes T F : temperature of antifreeze liquid when starting cooling of electric equipment T h : cooling water after being heated Temperature T C : Temperature after heat exchange between the heated cooling water and the antifreeze liquid V 1 : Volume of the cooling water V 2 : When the volume of the antifreeze liquid is set, T h ≧ T C + V 2 / V 1 (T n − T F )
Since the control is performed so as to satisfy the condition, even if heat is exchanged between the antifreeze liquid and the cooling water, the temperature of the antifreeze liquid and the cooling water does not become 0 ° C. or less, and the cooling water is circulated in the pipe of the primary cooling system. Can prevent damage to the heat exchanger,
It is possible to reliably cool the electric device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施の形態1の水冷式電気機器の冷却装置の
構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a cooling device for a water-cooled electric device according to a first embodiment.

【図2】 図1に示した構成で作られた水冷式電気機器
の冷却装置の運転状態とその時の各水温変化を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing an operating state of a cooling device for a water-cooled electric device made with the configuration shown in FIG. 1 and respective water temperature changes at that time.

【図3】 従来の水冷式電気機器の冷却装置の構成図で
ある。
FIG. 3 is a configuration diagram of a cooling device for a conventional water-cooled electric device.

【図4】 従来の水冷式電気機器の冷却装置の運転状態
とその時の各水温変化を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an operating state of a cooling device for a conventional water-cooled electric device and water temperature changes at that time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水冷式電気機器、 2 水冷用ポンプ、 3
熱交換器、5 サ−ジタンク、 6 配管、 7
不凍液ポンプ、8 冷却器、 9 サ−ジタンク、
10 配管、20 一次冷却系、 30 二次冷却
系、 40 制御器、41 温度計、 42 計装
ケ−ブル、 43 制御ケ−ブル、44 制御ケ−ブ
ル、 51 温度計、 52 計装ケーブル、60
熱源。
1 water-cooled electric equipment, 2 water-cooled pump, 3
Heat exchanger, 5 surge tanks, 6 pipes, 7
Antifreeze pump, 8 coolers, 9 surge tanks,
10 piping, 20 primary cooling system, 30 secondary cooling system, 40 controller, 41 thermometer, 42 instrumentation cable, 43 control cable, 44 control cable, 51 thermometer, 52 instrumentation cable, 60
Heat source.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺本 仁志 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 3L054 BF01 3L060 AA01 CC05 CC15 DD08 EE34   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hitoshi Teramoto             2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo             Inside Ryo Electric Co., Ltd. F-term (reference) 3L054 BF01                 3L060 AA01 CC05 CC15 DD08 EE34

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気機器を冷却するための冷却水と、 上記電気機器を経由する1次冷却系に上記冷却水を循環
させるための第1の配管と、 この第1の配管内の冷却水を循環させるための水冷用ポ
ンプと、 上記第1の配管に接続され、電気機器の放熱した熱を熱
交換するための熱交換器と、 この熱交換器が放熱した熱と熱交換するための二次冷却
水である不凍液と、 上記熱交換器と上記不凍液が吸収した熱を外気に放出す
るための冷却器とを経由する二次冷却系に上記不凍液を
循環させるための第2の配管と、 この第2の配管内の上記不凍液を循環させるための不凍
液用ポンプと、 電気機器を通過した冷却水の温度を測定する第1の温度
検出手段と、 不凍液の温度を測定する第2の温度検出手段と、 冷却水に熱量を与える熱源と、 まず、この熱源により冷却水に熱量を与え、上記第1の
温度検出手段による冷却水温度の検出結果と上記第2の
温度検出手段による不凍液温度の検出結果とから、熱量
を与えられることにより上昇した上記冷却水の温度が不
凍液と熱交換を行なっても凍結することのない温度であ
るかを判断し、 冷却水が凍結することのない温度であるときは、電気機
器の冷却を開始するように制御を行なうことを特徴とす
る水冷式電気機器。
1. A cooling water for cooling an electric device, a first pipe for circulating the cooling water in a primary cooling system passing through the electric device, and a cooling water in the first pipe. A water cooling pump for circulating heat, a heat exchanger connected to the first pipe for exchanging heat dissipated by the electric device, and a heat exchanger for exchanging heat with the heat dissipated by the heat exchanger. A second pipe for circulating the antifreeze liquid in a secondary cooling system passing through an antifreeze liquid which is a secondary cooling water, and a heat exchanger and a cooler for releasing the heat absorbed by the antifreeze liquid to the outside air; An antifreeze pump for circulating the antifreeze in the second pipe, a first temperature detecting means for measuring the temperature of the cooling water passing through the electric device, and a second temperature for measuring the temperature of the antifreeze. First, the detection means and the heat source that gives the heat quantity to the cooling water, The amount of heat is given to the cooling water by the heat source, and the amount of heat is increased by the amount of heat given from the detection result of the cooling water temperature by the first temperature detecting means and the detection result of the antifreeze liquid temperature by the second temperature detecting means. Judge whether the temperature of the cooling water does not freeze even if it exchanges heat with the antifreeze liquid, and if the temperature of the cooling water does not freeze, control to start cooling the electric equipment. Water-cooled electrical equipment characterized by performing.
【請求項2】 熱源は、水冷用ポンプが運転中に発する
熱であり、 制御手段は、まず、水冷用ポンプを始動させて冷却水に
熱量を与え、 上記第1の温度検出手段による冷却水 温度の検出結果
と上記第2の温度検出手段による不凍液 温度の検出結
果とから、 水冷用ポンプから与えられる熱量で上昇した冷却水の温
度が不凍液と熱交換を行なっても凍結することのない温
度であるかを判断し、 冷却水が凍結することの無い温度であるときは、不凍液
用ポンプを始動するように制御を行なうことを特徴とす
る請求項1記載の水冷式電気機器。
2. The heat source is heat generated during operation of the water cooling pump, and the control means first starts the water cooling pump to give heat quantity to the cooling water, and the cooling water by the first temperature detecting means. From the temperature detection result and the antifreeze temperature detection result by the second temperature detecting means, the temperature at which the temperature of the cooling water increased by the amount of heat given from the water cooling pump does not freeze even if heat exchange is performed with the antifreeze liquid. The water-cooled electric device according to claim 1, wherein when the temperature of the cooling water does not freeze, control is performed so as to start the antifreeze pump.
【請求項3】 制御手段は、 T:冷却水が凍る温度 T:電気機器の冷却を開始するときの不凍液の温度 T:昇温されたあとの冷却水の温度 T:昇温された冷却水と不凍液が熱交換したあとの温
度 V:冷却水の容量 V:不凍液の容量 としたとき、 T≧T+V/V(T−T) を満たすよ
うに制御することを特徴とする請求項1、または2記載
の水冷式電気機器。
3. The control means includes: T n : temperature at which cooling water freezes T F : temperature of antifreezing liquid when starting cooling of electric equipment T h : temperature of cooling water after heating T C : temperature rising cooling water and antifreeze temperature V after that heat exchange 1: cooling water capacity V 2: when the volume of antifreeze, T h ≧ T C + V 2 / V 1 (T n -T F) to meet the 3. The water-cooled electric device according to claim 1, wherein the water-cooled electric device is controlled according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009216375A (en) * 2008-02-13 2009-09-24 Hitachi Plant Technologies Ltd Cooling system and cooling method
JP2010145036A (en) * 2008-12-19 2010-07-01 Hitachi Metals Ltd Cooling device

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