JP2006057925A

JP2006057925A - ２相流体ループ式熱輸送装置

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Publication number: JP2006057925A
Application number: JP2004240852A
Authority: JP
Inventors: Terushige Fujii; 照重藤井; Hitoshi Asano; 等浅野; Katsumi Sugimoto; 勝美杉本; Motohiro Ono; 元博王野; Haruo Kawasaki; 春夫川崎; Shinichi Toyama; 伸一遠山
Original assignee: Kobe University NUC; Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Current assignee: Kobe University NUC; Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】簡単軽量な構造で、２相流体ループ内の圧力を高精度で、応答性よく制御できる圧力制御装置を提供する。
【解決手段】閉ループを形成する２相流体ループ式の熱輸送装置は、熱源から熱を吸収し作動流体を蒸気にするための蒸発器(11)と、作動流体の熱を放熱し凝縮させるための凝縮器(12)と、蒸発器の出口と凝縮器の入口を連結する蒸気管(14)と、凝縮器の出口と蒸発器の入口を連結する液管(15)と、液管の途中に設けられたポンプ(13)と、蒸発器の表面温度を測定する温度測定器(18)と、２相流体ループの圧力を制御するため、液管の途中に接続されたポンプ駆動式圧力制御装置とを備える。ポンプ駆動式圧力制御装置は、容積可変型の貯留槽(26)と、貯留槽と液管を結ぶ２本の配管のそれぞれの途中に設けられた２つの三方バルブ(41,42)と、２つの三方バルブを連結する配管の途中に設けられたアキュムレータポンプ(43)と、２つの三方バルブのバルブ位置を調節する制御器(19)とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱輸送装置に関し、特に潜熱流体ループ、即ち２相流体ループを使用して熱輸送を行う熱輸送置に関する。

近年宇宙開発の分野では、大型の宇宙飛行体が開発されている。このような大型の宇宙飛行体に搭載される機器は、大型化され、種類も多くなっている。このため、これらの搭載機器からの発熱量が多くなり、大型の排熱装置、熱輸送装置が必要となる。また、宇宙飛行体、宇宙ステーション等では少ない動力で大量の熱を輸送する必要がある。このため、従来のヒートポンプを用いた熱輸送装置では対応が困難である。
そのため、発熱体である搭載機器の周囲に作動流体を循環させ、この作動流体の相変化による潜熱を利用して熱を輸送する２相流体ループ式熱輸送装置が使用されている。

この２相流体ループでは、循環する作動流体が電子機器等の発熱部へ液相で送られ、作動流体は、発熱部で吸熱して蒸気相に変化する。この蒸気相は放熱部へ送られ、ここで放熱して再び液相に戻される。２相の作動流体はポンプで駆動される。
この熱輸送装置では、作動流体を蒸発させることによって蒸発潜熱を利用して熱負荷を吸収して輸送するので、作動流体の単位質量あたりの熱輸送量が大きく、ポンプ動力が少なくてすみ、また熱輸送装置を小型化、軽量化することが出来るという利点がある。

２相流体ループを制御する場合、２相流体の圧力と温度とは対応した関係があるので、圧力を変化させることにより、飽和温度を変化させることが出来る。そのため、温度を一定にするには、２相流体ループの圧力を制御する必要がある。
機器の発熱量が増大し、機器の温度が上昇したときは、流体ループ内の圧力を下げて蒸発温度を低下させて除熱量を大きくすることができる。逆の場合は流体ループ内の圧力を上げることで対応することができる。

流体ループ内の圧力を操作するには、アキュムレータを設け、アキュムレータと流体ループの間で作動流体を出し入れする方法が使われている。即ち、流体ループ内の圧力を上げるには、アキュムレータから流体ループ内に作動流体を供給すればよく、逆に流体ループ内の圧力を下げるには、流体ループ内からアキュムレータに作動流体を抜けばよい。

アキュムレータの内部圧力を制御する方法として、熱式アキュムレータと機械式アキュムレータがある。熱式アキュムレータでは、加熱装置と冷却装置を用いて、流体ループ内へ流体を出し入れし、圧力を調整する。
図５に従来の熱式アキュムレータを利用した２相流体ループ式熱制御システムの概略図を示す。このシステムは、熱源から熱を吸収するための蒸発器1と、熱を放熱するための凝縮器2と、蒸発器1で蒸気になった作動流体を凝縮器2へ蒸気を輸送する蒸気管4と、凝縮器2で液相に戻された作動流体を蒸発器1へ輸送する液管5とを備える。液管5の途中には、作動流体を駆動するためのポンプ3が設けられている。蒸発器1と、凝縮器2と、蒸気管4と、液管5とポンプ3とにより、２相流体ループが形成される。また、液管5の凝縮器2とポンプ3の間には、蒸発器1の圧力を一定に保持するための熱式アキュムレータ6が接続されている。

このシステムにおいては、電子機器等の搭載機器（図示せず）からの熱は、搭載機器に接続された蒸発器1内の液体状態の作動流体に吸熱される。蒸発器1内の作動流体は吸熱して蒸発し、気液２相状態となり、この気液２相流体は蒸気管4を通って、凝縮器2へ輸送される。この蒸気の作動流体は、凝縮器2で、ラジエータ（図示せず）の作用によって、凝縮して液体に戻る。この液体の作動流体は、ポンプ3へ移動し、ここで加圧されて再度蒸発器1へ輸送される。

図５に示す熱式アキュムレータ6では、加熱装置6aと冷却装置6bを用いて、アキュムレータ内の流体を沸騰又は凝縮させて、相変化に伴う蒸気と液体の容積変化を利用して、流体ループ内へ流体を出し入れする。これによって２相流体ループ内の圧力を調整し、凝縮機の能力を増減し、搭載機器の温度をほぼ一定に保つようにしている。
熱式アキュムレータは機械的な駆動部がないので、軽量化することができ、メンテナンスが容易である。しかし、この熱式アキュムレータは、熱の移動における時間遅れ、相変化における時間遅れがあり、応答特性に問題があった。また、無重力の宇宙空間では蒸気と液を分離する工夫が必要であった。

特許文献１の熱輸送装置では、この問題を解決するため、機械式アキュムレータを使用する。この装置では、アキュムレータに仕切りを設け、この仕切りをモーターで駆動して移動させ、貯留層の容積を変化させることにより、媒体液を閉ループ内へ出し入れし、これによって閉ループ内の圧力を短時間で調整することが出来る。
しかし、特許文献１の熱輸送装置では、アキュムレータの貯留層の容積を変化させるための機械的な機器が複雑になり、システム全体の重量が増大する。その結果、小型軽量で熱輸送量が大きいという２相流体ループの利点が損なわれてしまう。また、貯留層の容積を変化させるのにシリンダーとピストンを使用する。そのため、シリンダー断面積が小さいと、細かい制御ができるが、容量を大きく変化させるにはシリンダーのストロークを大きくする必要があり、大容量化は困難である。逆にシリンダーの断面積を大きくすれば、大容量化することができるが微細な制御をするのは困難になる。

そのため、簡単軽量な構造で、２相流体ループ内の圧力を高精度で、応答性よく制御できる圧力制御装置、及びこれを使用した２相流体ループ式熱輸送装置の開発が望まれている。

特開平６−１３００号

本発明の目的は、簡単軽量な構造で、２相流体ループ内の圧力を高精度で、応答性よく制御できる圧力制御装置、及びこれを使用した２相流体ループ式熱輸送装置を提供することである。

本発明による熱輸送装置は、ポンプで能動的にアキュムレータへ作動液を出し入れすることにより、２相流体ループ全体の圧力と温度を制御する。

本発明の１態様では、閉ループを形成する２相流体ループ式の熱輸送装置は、
熱源から熱を吸収し作動流体を蒸気にするための蒸発器と、
作動流体の熱を放熱し凝縮させるための凝縮器と、
前記蒸発器の出口と前記凝縮器の入口を連結する蒸気管と、
前記凝縮器の出口と前記蒸発器の入口を連結する液管と、
前記液管の途中に設けられたポンプと、
前記蒸発器の表面温度を測定する温度測定器と、
２相流体ループ内の圧力を制御するため、前記液管の途中に接続され、ポンプにより前記２相流体ループに流体を出し入れするポンプ駆動式圧力制御装置とを備える。

前記ポンプ駆動式圧力制御装置は、
容積可変型の貯留槽と、
前記貯留槽と前記液管を結ぶ２本の配管のそれぞれの途中に設けられた２つの三方バルブと、
前記２つの三方バルブを連結する配管の途中に設けられたアキュムレータポンプと、
前記蒸発器の表面温度と設定温度の差に応じて、前記２つの三方バルブのバルブ位置を調節する制御器とを備えることが好ましい。

前記貯留槽内の媒体液を冷却する冷却装置を備えてもよい。
前記２つの三方バルブは、それぞれ前記貯留槽と前記アキュムレータポンプとを連通させる第１位置と、前記液管と前記アキュムレータポンプとを連通させる第２位置とをとることができる。
前記２つの三方バルブは、それぞれ前記第１位置と前記第２位置との中間の位置をとることができ、前記制御器は前記蒸発器の表面温度と設定温度の差に応じて、前記２つの三方バルブのバルブ位置を調節することができる。

前記容積可変型の貯留槽から作動流体を流出させるときは、第１の三方バルブは第１位置をとり、第２の三方バルブは第２位置をとり、前記貯留槽から、前記第１の三方バルブ、前記アキュムレータポンプ、前記第２の三方バルブの順に通って、前記液管へ作動流体を流出させ、
前記容積可変型の貯留槽へ作動流体を流入させるときは、前記第１の三方バルブは第２位置をとり、前記第２の三方バルブは第１位置をとり、前記液管から、前記第２の三方バルブ、前記アキュムレータポンプ、前記第１の三方バルブの順に通って、前記貯留槽へ作動流体を流入させても良い。

本発明の別の態様では、蒸発器と、凝縮器と、蒸気管と、液管と、ポンプと、前記蒸発器の表面温度を測定する温度測定器とを有する２相流体ループ式の熱輸送装置に使用するため、前記液管の途中に接続されたポンプ駆動式圧力制御装置が提供される。このポンプ駆動式圧力制御装置は、
容積可変型の貯留槽と、
前記貯留槽と前記液管を結ぶ２本の配管のそれぞれの途中に設けられた２個の三方バルブと、
前記２個の三方バルブを結合する配管の途中に設けられたアキュムレータポンプと、
前記蒸発器の表面温度と設定温度の差に応じて、前記２個の三方バルブのバルブ位置を調節する制御器とを備える。

本発明では、蒸発器の表面温度を測定し、測定した表面温度と設定温度の差に応じて、ポンプ駆動式圧力制御装置の２つの三方バルブを操作し、ポンプにより２相流体ループからアキュムレータの貯留槽に流体を流入させ、または貯留槽から２相流体ループへ流体を流出させすることができる。２つの三方バルブを微調整することにより、貯留槽へ流入流出する流体の量を微調整することができる。こうして、蒸発器内部の作動流体の飽和圧力が変化し、飽和温度が変化するので、蒸発器の表面温度を制御することができる。

本発明によれば、ポンプにより流体を駆動するので、流体量を正確に制御することができる。また、従来の機械式のアキュムレータと比較して、軽量化することができる。
アキュムレータの貯留槽内は液体のみなので、宇宙空間のような微小重力下でも、地上と同様の制御応答特性と熱輸送機能を果たすことができる。
バルブを操作することにより、アキュムレータと２相流体ループとの間の流体の移動量を微調整することができる。
このように、本発明によれば、簡単軽量な構造で、２相流体ループ内の圧力を高精度で、応答性よく制御できる圧力制御装置、及びこれを使用した２相流体ループ式熱輸送装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態及び実施例を説明する。図１は、本発明の実施の形態による２相流体ループを使用した熱輸送装置の概略図である。図１の装置は、搭載機器（図示せず）に接続され、搭載機器から熱を吸収するための蒸発器11を備える。蒸発器11内では、液管は、平行に延びる複数の管に分岐し、電子機器等の搭載機器から熱を吸収しやすくなっている。蒸発器11内で、液体の作動流体は、搭載機器から熱を吸収して蒸気となる。蒸発器11内の複数の管は、蒸発器11の出口で、１本の管にまとまり、蒸気管につながる。
熱輸送装置は、熱を放熱するための凝縮器12を備える。凝縮器12内では、蒸気の作動流体は、ラジエータ（図示せず）の作用によって熱を吸収され、液体に戻る。凝縮器12については公知なので、これ以上詳述しない。

熱輸送装置は、蒸発器11の出口と、凝縮器12の入口を接続する蒸気管14を備える。蒸気管14は、蒸発器11で気液２相流体になった作動流体を凝縮器12へ輸送する。蒸気管14は、例えば、外径９ｍｍの銅管又はアルミニウム管である。蒸気管14の材質は、内部を流れる作動流体の種類によって、その腐食性などを考慮して変えることが出来る。
熱輸送装置は、凝縮器12の出口と、蒸発器11の入口を接続する液管15を備える。液管15は、凝縮器12で液相に戻された作動流体を蒸発器11へ輸送する。液管15は、例えば、外径６ｍｍの銅管又はアルミニウム管である。液管15の外径は、蒸発器11で吸熱する熱量等の条件によって変えることが出来る。
液管15の途中には、凝縮器12の出口から蒸発器11の入口へ向かって、作動流体を駆動するためのポンプ13が設けられる。本実施の形態では、ポンプ13はギアポンプであるが、他のポンプを使用することも出来る。蒸発器11と、凝縮器12と、蒸気管14と、液管15とポンプ13とにより、２相流体ループが形成される。
また、液管15の凝縮器12とポンプ13の間には、液管15内の液体に圧力をかけるため、アキュムレータ20が接続されている。

熱輸送装置は、蒸発器11の出口に温度計18を備え、蒸発器出口の温度を測定するようになっている。また、制御器19が設けられる。制御器19は、温度計18により測定した蒸発器11の温度を予め記憶した設定温度と比較し、比較した結果に基づいてアキュムレータ20を制御し、その結果、蒸発器11の温度を制御することが出来る。
制御器19については、図３を参照して後述する。

アキュムレータ20には、冷却配管27が設けられる。冷却配管27によって、貯留槽26内の流体の全てを凝縮させることができ、貯留槽26内を液体のみに保つことができるようになっている。

本実施の形態では、蒸気−液体の２相の作動流体として、HCFC123を使用した。作動流体としては、作動温度、圧力に応じて他の流体、例えばアンモニア等も使用することが出来る。

図２は、本発明の実施の形態によるポンプ駆動式圧力制御装置であるアキュムレータ20の動作を説明する図である。アキュムレータ20は、容積可変型の貯留槽を備え、ポンプにより流体を出し入れすることにより、アキュムレータ内の流体の量を変化させることができる。アキュムレータ20は、円筒形の壁面22内に可動フランジ23が軸方向に移動可能に設けられる。円筒形の壁面22の一方の端の固定フランジ24と可動フランジ23の間にはベローズ25が液密に接続されている。これら、可動フランジ23と、ベローズ25と、固定フランジ24とにより、容積可変形の貯留槽26が形成されている。

アキュムレータ20の固定フランジ24には、２本の配管31,32が接続される。配管31の他端には第１の三方バルブ41が接続され、配管32の他端には第２の三方バルブ42が接続される。第１の三方バルブ41と第２の三方バルブ42を接続する配管33の途中にポンプ(アキュムレータポンプ)43が設けられる。ポンプ43は、第１の三方バルブ41から第２の三方バルブ42へ向かって、流体を送ることができる。
第１の三方バルブ41から配管34がジョイント部36へ延び、第２の三方バルブ42から配管35がジョイント部36へ延びる。配管34と配管35はジョイント部36で合わさり、配管37となって流体ループの液管15に接続される。

第１の三方バルブ41は、配管31と配管33を接続し、配管34を閉じる第１位置と、配管33と配管34を接続し、配管31を閉じる第２位置とをとることができる。また、第１位置と第２位置の中間の位置を取ることができる。第２の三方バルブ42は、配管32と配管33を接続し、配管35を閉じる第１位置と、配管33と配管35を接続し、配管32を閉じる第２位置とをとることができる。また、第１位置と第２位置の中間の位置を取ることができる。

図２の(a)、(b)、(c)に示す動作について説明する。(a)は、アキュムレータから流体を流出入させない状態を示し、(b)はアキュムレータから流体を流出させる状態を示し、(c)はアキュムレータへ流体を流入させる状態を示す。
(a)は、蒸発器11の圧力が所定の圧力に等しいか所定の偏差内にあるとき、アキュムレータから流体を流出入させない状態を示し、アキュムレータは２相流体ループから分離されている。
第１の三方バルブ41は、配管31と配管33を接続する第１位置をとり、第２の三方バルブ42は、配管33と配管32を接続する第１位置をとる。
アキュムレータの貯留槽26内の流体は、配管31、第１の三方バルブ41、配管33、ポンプ43、配管33、第２の三方バルブ42、配管32の順に流れて、貯留槽26へ戻る。即ち、２相流体ループとアキュムレータの間で、流体の出し入れはない。

(b)は、蒸発器11の温度が所定の温度より低下し、圧力が所定の圧力より低下した場合に、アキュムレータの貯留槽26から２相流体ループへ流体を流出させ、貯留槽26の容積が減少する状態を示す。
第１の三方バルブ41は、配管31と配管33を接続する第１位置をとり、第２の三方バルブ42は、配管33と配管35を接続する第２位置をとる。
アキュムレータの貯留槽26内の流体は、配管31、第１の三方バルブ41、配管33、ポンプ43、配管33、第２の三方バルブ42、配管35、ジョイント部36、配管37の順に流れて、２相流体ループ入る。
その結果、蒸発器11の圧力は高くなり、蒸発器11の温度は高くなる。

(c)は、蒸発器11の温度が所定の温度より高くなり、圧力が所定の圧力より高くなった場合に、２相流体ループからアキュムレータの貯留槽26へ流体を流入させ、貯留槽26の容積が増加する状態を示す。
第１の三方バルブ41は、配管34と配管33を接続する第２位置をとり、第２の三方バルブ42は、配管33と配管32を接続する第１位置をとる。
２相流体ループからの流体は、配管37、ジョイント部36、配管34、第１の三方バルブ41、配管33、ポンプ43、配管33、第２の三方バルブ42、配管32の順に流れて、貯留槽26内へ入る。
その結果、蒸発器11の圧力は低くなり、蒸発器11の温度は低くなる。

(a)の状態で、蒸発器11の圧力が所定の圧力から僅かに低くなった場合は、第２の三方バルブ42を配管33からの流体が僅かに出るように調節する。これにより、作動流体はアキュムレータの貯留槽26から２相流体ループにゆっくりと流出し、貯留槽26の容積はゆっくり減少する。こうして、蒸発器11の圧力が所定の圧力まで増加するように調節することができる。
(a)の状態で、蒸発器11の圧力が所定の圧力から僅かに高くなった場合は、第１の三方バルブ41を配管34からの流体が僅かに入るように調節する。これにより、作動流体が２相流体ループからアキュムレータの貯留槽26にゆっくりと流入し、貯留槽26の容積はゆっくり増加する。こうして、蒸発器11の圧力が所定の圧力まで低下するように調節することができる。

また、冷却配管27によって、貯留槽26内の流体の全てを凝縮させることができ、貯留槽26内を液隊のみに保つことができる。従って、気液分離手段を必要とせず、また貯留槽26の容積の増減で２相流体ループの圧力を応答性よく制御することができる。

図３は、本発明の実施の形態によるポンプ駆動式圧力制御装置を制御するための制御器19のブロック図を示す。制御器19の温度測定部51は、温度計18により温度を測定する。記憶部53は、予め設定した設定温度Ｔ0、第１の三方バルブを第２位置へ切り替える温度、第２の三方バルブを第２位置へ切り替える温度等の温度データを記憶する。温度比較部52は、測定した温度Ｔと、記憶部53に記憶した設定温度Ｔ0等の温度とを比較し、制御部54へ偏差信号を出す。記憶部53はまた、偏差信号に対応して、第１、第２の三方バルブの位置を記憶する。三方バルブの位置とは、第１位置、第２位置、及び第１位置と第２位置の間の所定の位置である。制御部54は、温度比較の結果の偏差信号により、２つの三方バルブの位置を記憶部53に記憶した所定の位置に制御する。

図４は、測定した蒸発器出口温度Ｔと、第１、第２の三方バルブ41,42のバルブ位置の関係を示す図である。蒸発器の出口温度Ｔが設定値Ｔ₀に等しいときは、第１の三方バルブ41、第２の三方バルブ42とも第１位置にある(図２の(a))。
蒸発器の出口温度Ｔが設定値Ｔ₀−ΔＴより低いときは、第１の三方バルブ41は第１位置にあり、第２の三方バルブ42は第２位置にあり(図２の(b))、貯留槽26から２相流体ループへ流体を流出させる。
蒸発器の出口温度Ｔが設定値Ｔ₀＋ΔＴより高いときは、第１の三方バルブ41は第２位置にあり、第２の三方バルブ42は第１位置にあり(図２の(c))、２相流体ループから貯留槽26へ流体を流入させる。

蒸発器の出口温度Ｔが設定値Ｔ₀より低いが差がΔＴより小さいときは、第１の三方バルブ41を第１位置にしたまま、第２の三方バルブ42を温度差に応じて第２位置方向へ移動し、流体を貯留槽26から２相流体ループへ流出させる。
蒸発器の出口温度Ｔが設定値Ｔ₀より高いが差がΔＴより小さいときは、第２の三方バルブ42を第１位置にしたまま、第１の三方バルブ41を温度差に応じて第２位置方向へ移動し、流体を２相流体ループから貯留槽26へ流入させる。

図１乃至４を参照して、この装置の動作を説明する。電子機器等からの熱は蒸発器11内で液体の作動流体に吸熱され、作動流体は吸熱して蒸発し、気液２相状態となる。この気液２相流体は、蒸発器11の出口から蒸気管14を通って、凝縮器12の入口へ輸送される。このとき、凝縮器12へ戻った蒸気の作動流体は、凝縮器12で放熱して液体に戻る。この液体の作動流体は、凝縮器12の出口から液管15へ送られ、ポンプ13により駆動されて再度蒸発器11へ輸送される。
温度計18により蒸発器11の温度が検出され、その値が制御器19の温度測定部51に入力される。温度比較部52は予め記憶した設定温度Ｔ₀と、測定した蒸発器の温度Ｔとを比較し、偏差信号を三方バルブ制御部54に与える。三方バルブ制御部54は、偏差信号に対応した三方バルブの弁位置のデータを記憶部53から読み出し、そのデータに応じて第１の三方バルブ41、第２の三方バルブ42を図４に示す所定の位置に移動させる。

即ち、蒸発器11の表面温度Ｔが設定温度Ｔ₀より低いときは、第１、第２の三方バルブ41,42は図２の(b)の位置をとり、貯留槽26の容積を減少させ、貯留槽26から２相流体ループへ流体を流出させる。その結果、蒸発器11の飽和圧力が高くなり、蒸発器11の表面温度Ｔが高くなる。
蒸発器11の温度が設定温度より高いときは、第１、第２の三方バルブ41,42は図２の(c)の位置をとり、貯留槽26の容積を増加させ、２相流体ループから貯留槽26へ流体を流入させる。その結果、蒸発器11の飽和圧力が低下し、蒸発器11の表面温度Ｔが低下する。
蒸発器の温度と設定温度Ｔ₀の差がΔＴより小さいときは、偏差信号に応じて、２つの三方バルブ41,42のバルブ位置を微調整するので、蒸発器の出口温度Ｔが設定温度Ｔ₀に近づいたときは、緩やかに設定温度に近づけることが出来る。

このように、本実施の形態の装置では、温度計18により、蒸発器の表面温度を測定し、蒸発器の表面温度に応じて、２つの三方バルブを操作することにより、蒸発器の表面温度を調節することができる。

本発明の実施の形態によれば、ポンプにより流体を駆動し、貯留槽と２相流体ループとの間で流体を出し入れするので、流体量を正確に制御することができる。また、従来の機械式のアキュムレータと比較して、軽量化することができる。
バルブを操作することにより、アキュムレータと２相流体ループとの間の流体の移動量を微調整することができる。
アキュムレータの貯留槽内は液体のみなので、宇宙空間のような微小重力下でも、地上と同様の制御応答特性と熱輸送機能を果たすことができる。

このように、本発明の実施の形態によれば、簡単軽量な構造で、２相流体ループ内の圧力を高精度で、応答性よく制御できる圧力制御装置、及びこれを使用した２相流体ループ式熱輸送装置を得ることができる。

本発明の実施の形態による熱輸送装置のブロック図。図１の熱輸送装置のアキュムレータのブロック図。図１の熱輸送装置の制御器のブロック図。蒸発器出口温度Ｔと、三方バルブのバルブ位置の関係を示す図。従来の熱輸送装置の概略図。

符号の説明

1 蒸発器
2 凝縮器
3 ポンプ
4 蒸気管
5 液管
6 アキュムレータ
11 蒸発器
12 凝縮器
13 ポンプ
14 蒸気管
15 液管
18 温度計
19 制御器
20 アキュムレータ
22 壁面
23 可動フランジ
24 固定フランジ
25 ベローズ
26 貯留槽
27 冷却配管
31,32,33,34,35,37 配管
36 ジョイント部
41 第１の三方バルブ
42 第２の三方バルブ
43 ポンプ
51 温度測定部
52 温度比較部
53 記憶部
54 三方バルブ制御部

Claims

閉ループを形成する２相流体ループ式の熱輸送装置において、
熱源から熱を吸収し作動流体を蒸気にするための蒸発器と、
作動流体の熱を放熱し凝縮させるための凝縮器と、
前記蒸発器の出口と前記凝縮器の入口を連結する蒸気管と、
前記凝縮器の出口と前記蒸発器の入口を連結する液管と、
前記液管の途中に設けられたポンプと、
前記蒸発器の表面温度を測定する温度測定器と、
２相流体ループ内の圧力を制御するため、前記液管の途中に接続され、ポンプにより前記２相流体ループに流体を出し入れするポンプ駆動式圧力制御装置と、
を備えることを特徴とする熱輸送装置。
請求項１に記載した熱輸送装置であって、前記ポンプ駆動式圧力制御装置は、
容積可変型の貯留槽と、
前記貯留槽と前記液管を結ぶ２本の配管のそれぞれの途中に設けられた２つの三方バルブと、
前記２つの三方バルブを連結する配管の途中に設けられたアキュムレータポンプと、
前記蒸発器の表面温度と設定温度の差に応じて、前記２つの三方バルブのバルブ位置を調節する制御器とを備える熱輸送装置。
請求項２に記載した熱輸送装置であって、前記貯留槽内の媒体液を冷却する冷却装置を備える熱輸送装置。
請求項２又は３に記載した熱輸送装置であって、前記２つの三方バルブは、それぞれ前記貯留槽と前記アキュムレータポンプとを連通させる第１位置と、前記液管と前記アキュムレータポンプとを連通させる第２位置とをとることができる熱輸送装置。
請求項４に記載した熱輸送装置であって、前記２つの三方バルブは、それぞれ前記第１位置と前記第２位置との中間の位置をとることができ、前記制御器は前記蒸発器の表面温度と設定温度の差に応じて、前記２つの三方バルブのバルブ位置を調節することができる熱輸送装置。
請求項４に記載した熱輸送装置であって、前記容積可変型の貯留槽から作動流体を流出させるときは、第１の三方バルブは第１位置をとり、第２の三方バルブは第２位置をとり、前記貯留槽から、前記第１の三方バルブ、前記アキュムレータポンプ、前記第２の三方バルブの順に通って、前記液管へ作動流体を流出させ、
前記容積可変型の貯留槽へ作動流体を流入させるときは、前記第１の三方バルブは第２位置をとり、前記第２の三方バルブは第１位置をとり、前記液管から、前記第２の三方バルブ、前記アキュムレータポンプ、前記第１の三方バルブの順に通って、前記貯留槽へ作動流体を流入させる熱輸送装置。
蒸発器と、凝縮器と、蒸気管と、液管と、ポンプと、前記蒸発器の表面温度を測定する温度測定器とを有する２相流体ループ式の熱輸送装置に使用するため、前記液管の途中に接続されたポンプ駆動式圧力制御装置において、
容積可変型の貯留槽と、
前記貯留槽と前記液管を結ぶ２本の配管のそれぞれの途中に設けられた２個の三方バルブと、
前記２個の三方バルブを結合する配管の途中に設けられたアキュムレータポンプと、
前記蒸発器の表面温度と設定温度の差に応じて、前記２個の三方バルブのバルブ位置を調節する制御器と、
を備えることを特徴とするポンプ駆動式圧力制御装置。