JP2006105762A - 水冷式冷却装置の冷却水タンク - Google Patents

Abstract

【課題】水冷式冷却装置の冷却水タンクが外部から揺動されても、これに影響されることなくタンク内の水位を正確に検出することのできる冷却水タンクを提供する。
【解決手段】上部に所要の空間を残して冷却水を収納するタンク本体１０と、このタンク本体１０内の冷却水の水位を検出するための水位センサ１５と、上端部および下端部付近に筒の内外に通じる小孔を有する補償筒１６とを備え、補償筒１６をタンク本体１０内の水位検出位置に固定し、小孔を介して筒内にタンク本体内の冷却水および空間の空気を導入するとともに、補償筒１６内に水位センサ１５を収納し、補償筒１６内で冷却水の水位を検出するようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、冷却水を電子機器等の被冷却体に循環供給して冷却を行なうようにした水冷式冷却装置において、冷却水の安定供給のために冷却水循環路内で所定量の冷却水を貯留しておく冷却水タンクに関する。

冷却水を循環供給して電気機器等の被冷却体を冷却するようにした水冷式冷却装置は、従来から特許文献１等でよく知られており、その一般的な構成は、図４に示すとおりである。

図４の冷却装置において、Ｔは冷却水を貯留する冷却水タンク、Ｌは発熱を伴う電子機器などの被冷却体、Ｃは冷却水タンクＴと被冷却体Ｌとの間で冷却水を循環させるための管路、Ｐは管路Ｃに冷却水を供給する循環ポンプ、ＨＥは被冷却体Ｌを冷却して加熱された冷却水を冷却する熱交換器である。

ポンプＰにより供給される冷却水が管路Ｃを介して循環する過程で被冷却体Ｌを冷却するとともに、被冷却体Ｌを冷却して加熱された冷却水を熱交換器ＨＥにより冷却することにより、被冷却体が過熱されないように冷却する。

冷却水は、管路Ｃを循環して被冷却体Ｌを冷却することにより、加熱されることに伴って熱膨張により体積を増大するが、冷却水タンクＴはこのような冷却水の体積変動を吸収するバッファタンクの役目を果す。そのために冷却水タンクＴ上部に空間Ａが形成されるように、冷却水タンクＴの容積と冷却水の量とが決められる。そして、このタンクＴ内の冷却水量を監視するためにタンク内の冷却水の水位を検出する水位センサＳが取り付けられている。この水位センサＭは冷却水の水位を常時監視し、例えば、タンクＴ内の冷却水量の減少により、設定された下限レベルより低下したことを検出すると、冷却水量の不足を警報する信号を発し、被冷却体Ｌの制御装置へ運転停止を指令する働きをする。したがって、この水位センサＭには、冷却水タンクＴ内の冷却水の水位を正確に検出することが要求される。
特開平８−２３３４２２号公報

このような水冷式冷却装置は、陸上の設備に使用される場合は、外部から大きな振動や揺動が加わることはほとんどないので、特に問題はないが、船舶等に搭載されて、波のある洋上で使用される場合には、冷却水タンクＴが常に波等によって揺動されるため、次のような問題が生じる。すなわち、冷却水タンクＴが揺動するとこれに貯留された冷却水も揺動し、液面が波打ち水位が変動するため、水位センサの検出誤差が大きくなり、正確な水位の検出が困難になる。

この発明は、このような問題を解決するため、水冷式冷却装置の冷却水タンクが外部から揺動されても、これに影響されることなくタンク内の水位を正確に検出することのできる冷却水タンクを得ることを課題とする。

この発明は、このような課題を解決するため、貯留した冷却水を被冷却体へ循環供給して冷却を行なう水冷式冷却装置の冷却水タンクにおいて、上部に所要の空間を残して冷却水を収納するタンク本体と、このタンク本体内の冷却水の水位を検出するための水位センサと、上端部および下端部付近に筒の内外に通じる小孔を有する補償筒とを備え、前記補償筒を前記タンク本体内の水位検出位置に固定し、前記小孔を介して筒内にタンク本体内の冷却水および空間の空気を導入するとともに、この補償筒内に前記水位センサを収納し、この補償筒内で冷却水の水位を検出するようにしたことを特徴とするものである。

そしてこの発明においては、タンク本体内に多孔板よりなる波消し板を冷却水中の所定の高さの位置に設置することができる。また、この波消し板によって水位センサを収納した補償筒の下端を支持して固定することができる。

さらに、タンク本体内に設置した水位センサ収納した補償筒をタンク本体の底壁側から挿脱するようにすることもできる。

この発明の冷却水タンクによれば、タンク本体内設置された細径の補償筒内に水位センサを収納し、この補償筒内で補償筒の上下端部付近に設けて小孔を介してタンク本体内の導入された冷却水の水位を検出するようにしているため、冷却水タンクを船舶等に搭載して波のある洋上で使用し、これが揺動しても、補償筒内の冷却水は、補修筒が細径であることおよび小孔によりタンク本体内と連通していることによって、ほとんど揺動せず、水位の変動が小さくなり、水位センサの検出精度を高くすることができる。

以下にこの発明を、図に示す実施例について説明する。

図１は、この発明の第１の実施例を示す、冷却水タンクＴの正面断面図である。

この図１において、１０は、冷却水タンクＴの円筒状のタンク本体であり、上端開口を蓋板１１により密閉している。この蓋板１１には、タンク本体１０内に冷却水を注入するために注水口１２が設けられている。この注水口１２の開口は、注水時だけ開かれ、注水が終わると閉じられる。タンク本体１０の下部に冷却水取出し口１３と戻り口１４が設けられ、図４に示すポンプＰを有する管路Ｃが結合され、タンク本体１０に貯留された冷却水が被冷却体Ｌ、熱交換器ＨＥへ循環供給される。

また、タンク本体１０内には、上方から、水位センサ１５を収納した補償筒１６と、タンク内の冷却水の凍結を防止するための冷却水ヒータ１７が蓋板１１を貫通して挿入される。水位センサ１５を収納する補償筒１６は、タンク本体の振動または揺動による冷却水の水位変動を抑制するためのものであり、小径の筒で構成され、上、下端部付近にそれぞれに補償筒の内外へ通じる１個以上の小孔１８ａおよび１８ｂが設けられる。補償筒１８内に収納された水位センサ１５には、タンク本体１０に貯留される冷却水の水位の高レベルＨを検知する高位センサ１５Ｈと中間の標準レベルＭを検知する中位センサ１５Ｍと、水位がこれ以上低下すると冷却装置が機能しなくなる最低レベルＬを検知する低位センサ１５Ｌを備えている。

タンク本体１０には通常、中位センサ１５Ｍと高位センサ１５Ｈの中間付近に冷却水水面が位置となる程度の量の冷却水Ｗが注入され、タンク本体１０の上部に空間Ａが残される。この空間Ａは、冷却水が循環して被冷却体を冷却する過程で加熱され熱膨張するので、これによって増加する体積を吸収する働きをする。

補償筒１６の内外が上、下端部付近の小孔１６ａ、１６ｂにより連通されため、補償筒内にタンク本体内の冷却水Ｗと空間Ａの空気が入り、補償筒内１６の冷却水の水位は、タンク本体内の水位と同一となる。

タンク本体内１０内には、さらにタンク本体が振動や揺動を受けたときにタンク内の冷却水の水位変動を抑えるために、波消し板１８を設けている。この波消し板１８は図１の（ｂ）に示すように多数の小孔を全面に分散して設けた多孔板により構成される。波消し板１８には、水位センサ１５およびヒータ１７の下端を支持する支持体１５ａ、１７ａが取付けボルト１８ａなどにより取り付けられる。

支持体１５ａの取付け部分の詳細を図２に示す。支持体１５ａは、補償筒１６の下端に嵌合結合され、取付けボルト１８ａによって波消し板１８に取り付けられる。支持体１５ａの中心部に設けられた支持穴１５ｂに水位センサ１５の先端を嵌入することにより、水位センサ１５の下端を支持する。ヒータ１７もほぼこれと同じ構造で支持固定される。

これにより、水位センサ１５および補償筒１６ならびにヒータ１７は上端を蓋板１１により、そして下端を波消し板１８により支持、固定されるので、振動や、揺動を受けても振動が抑制された長期間安定的に使用可能となる。

このように構成されたこの発明の冷却水タンクＴにおいては、船舶等に搭載して使用する場合、波や、原動機による揺動や振動がタンク本体１０に加わると、タンク本体１０内に貯留された冷却水が揺動したり、振動したりして、水面に波が立ち、水位が変動するが、多孔板で構成された波消し板１８を設けているので、これが冷却水の流動に対する流体抵抗となって冷却水の揺動および振動を抑制し、水面の波立を防止する。

これに加えて、水位センサ１５を収納する保護筒１６は、上下端部付近の小孔１６ａおよび１６ｂによってタンク本体内と連通されるため、この小孔を通じてタンク本体１０内の冷却水および空間の空気が補償筒１６内に導入される。これにより、補償筒１６内に冷却水の水面とタンク本体１０内冷却水の水面が同一レベルとなるので、水位センサ１５は、補償筒１６内において支障なくタンク本体１０内の冷却水の水位を検出することができる。そして、タンク本体１０に揺動や振動が加わったときは、補償筒１６の外側の冷却水は、波消し板１８によって抑制された大きさで揺動したり振動したりするが、補償筒１６が細径でかつ小孔１６ａ、１６ｂによりタンク本体内と連通するため、この補償筒１６の流体抵抗が大きなり、補償筒１６内の冷却水にはこれがほとんど伝導されないので、その水位はほとんど変動することがない。このため、水位センサ１５は、大きな振動や揺動が加わっているときでも冷却水の水位を正確に検出することができる。

このような冷却水タンクＴは、大きな振動や揺動の加わる船舶等に搭載することをねらったものであるが、船舶内は、設置場所が狭いだけでなく、設置する機械室の天井の高さも低いため、図１に示す実施例１のように、水位センサ１５やヒータ１７をタンク本体１０の上部から挿入するように構成した冷却水タンクを高所に設置すると、これらのセンサやヒータを、保守点検のためにタンク本体から出し入れするとき天井に当たって作業が阻害されることがある。

図３に示す第２の実施例は、このような不都合を解消するようにしたものである。

この図３の冷却水タンクＴは、図１におけるタンク本体１０を上下に反転させ、底部に開口が設けられようにしたタンク本体３０を備える。このタンク本体３０の底部開口が蓋板３１により密閉され、この蓋板３１を貫通して、水位センサ１５を収納した補償筒１６と、冷却水の凍結を防止するための冷却水加熱ヒータ１７をタンク本体内に挿入する。これらの水位センサ１５、ヒータ１７等はタンク本体内で波消し板１８を貫通して、上端が本体タンク内の上部に設けた支持板３９により支持固定される。

図３において、１２、１４および１５は図１の場合と同じで、それぞれ冷却水の注入口、取出し口および戻り口である。３３は、センサ１５、ヒータ１７を保守点検するためにタンク本体３０から取出すとき、タンク内の冷却水を排出するための排出口である。

タンク本体１０内には、上部に空間Ａが残るように、水位センサ１５の中位センサ１５Ｍと高位線さ１５Ｈの中間まで冷却水が注入される。

補償筒１６とタンク本体とは、小孔１６ａ、１６ｂによって連通され、これらの小孔を通して冷却水および空間の空気だ導入されるため、この補償筒１６内の冷却水は、タンク本体内の冷却水の水位と同じになる。

このような冷却水タンクＴにおいても、タンク本体３０に外部から大きな振動や揺動が加わったとき、第１の実施例と同じように、波消し板１８および補償筒１６の作用によって、タンク内の冷却水の振動および揺動による、特に補償筒１６内の水位変動が水位の検出に問題のないように抑制されため、水位センサ１５による冷却水の水位の検出を正確に行うことができる。

そして、水位センサ１６またはヒータ１７の保守点検のためにこれをタンク本体３０から取出す場合は、タンク本体３０下方へ引出すことができるので、天井に阻害されることがなくなる。

この発明の第１の実施例による冷却水タンクの構成を示すものであり、（ａ）は、正面断面図、（ｂ）は波消し板１８の平面図である。 この発明の第１の実施例における水位センサ１５の上端の支持構造を拡大して示す縦断面図である。 この発明の第２の実施例による冷却水タンクの構成を示す正面断面図である。 冷却水タンクを使用する水冷式冷却装置の一般的構成を示す系統図である。

符号の説明

Ｔ：冷却水タンク
１０、３０：タンク本体
１１、３１：蓋板
１２：注水口
１３：冷却水の取出し口
１４：冷却水の戻り口
１５：水位センサ
１６：補償筒
１８：波消し板

Claims (4)

1. 貯留した冷却水を被冷却体へ循環供給して冷却を行なう水冷式冷却装置の冷却水タンクにおいて、上部に所要の空間を残して冷却水を収納するタンク本体と、このタンク本体内の冷却水の水位を検出するための水位センサと、上端部および下端部付近に筒の内外に通じる小孔を有する補償筒とを備え、前記補償筒を前記タンク本体内の水位検出位置に固定し、前記小孔を介して筒内にタンク本体内の冷却水および空間の空気を導入するとともに、この補償筒内に前記水位センサを収納し、この補償筒内で冷却水の水位を検出するようにしたことを特徴とする水冷式冷却装置における冷却水タンク。
2. 請求項１記載の冷却水タンクにおいて、前記タンク本体内に多孔板よりなる波消し板を所要の高さの位置に設置することを特徴とする水冷式冷却装置における冷却水タンク。
3. 請求項２記載のものにおいて、前記波消し板によって前記水位センサを収納した補償筒の下端を支持することを特徴とする水冷式冷却装置における冷却水タンク。
4. 請求項１または２に記載の冷却水タンクにおいて、前記水位センサ収納した補償筒をタンク本体の底壁側から挿脱可能にしたことを特徴とする水冷式冷却装置における冷却水タンク。
   
   

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