JP2008292116A - Cooling apparatus - Google Patents

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Keisuke Ichige
敬介 市毛
Hiroyuki Nishizawa
博幸 西澤
Arata Murakami
新 村上
Shuji Moriyama
修司 森山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling apparatus for cooling a heating element during heat generation from the heating element and retaining heat in the heating element during no heat generation from the heating element. <P>SOLUTION: The cooling apparatus 10 cools the heating element 12 by evaporating a coolant stored in an evaporator 14 by heat from the heating element 12 to radiate the heat by a condenser 16 during heat generation from the heating element 12. During no heat generation from the heating element 12, a catalyst in the evaporator 12 stops evaporating and thereby the cooling apparatus 10 stops cooling by the catalyst. Then, vacuum hollow grains 32 in the evaporator 14 act as an heat-insulating layer to retain the heat in the heating element 12. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、発熱体を冷却する冷却装置に関し、特に冷媒により熱を移動させるヒートパイプを用いた装置に関する。   The present invention relates to a cooling device that cools a heating element, and more particularly to a device that uses a heat pipe that moves heat using a refrigerant.

ヒートパイプは、パイプの中を移動する冷媒により、パイプの高温の部分から低温の部分へ熱を移動させる装置である。高温部分では液相の冷媒が蒸発し、気相となった冷媒が低温部分に送られ、ここで液化し高温部分に戻る。ヒートパイプには、高温の部分から低温の部分へ向かう流路と、低温部分から高温部分に戻る流路とを別個に設け、この流路を冷媒が一方向に循環する形式のものが知られている。この循環型のヒートパイプを用いた冷却装置が提案されている。ヒートパイプの、発熱体からの熱を受ける部分が、前記の高温部分となり、放熱する部分が低温部分となって、発熱体から熱を奪い冷却する。   A heat pipe is a device that moves heat from a hot part of a pipe to a cold part by a refrigerant moving in the pipe. In the high-temperature part, the liquid-phase refrigerant evaporates and the gas-phase refrigerant is sent to the low-temperature part where it liquefies and returns to the high-temperature part. A heat pipe of a type in which a flow path from a high temperature part to a low temperature part and a flow path to return from the low temperature part to the high temperature part are separately provided and the refrigerant circulates in one direction in this flow path is known. ing. A cooling device using this circulation type heat pipe has been proposed. The portion of the heat pipe that receives heat from the heating element becomes the high-temperature portion, and the portion that dissipates heat becomes the low-temperature portion.

下記特許文献1には、循環型のヒートパイプを用いて太陽光により暖められる自動車内装材の熱を車室外部に移動させて放熱する冷却装置が示されている。   Patent Document 1 listed below discloses a cooling device that dissipates heat by moving heat of an automobile interior material heated by sunlight using a circulation type heat pipe to the outside of the passenger compartment.

特開2006−125783号公報JP 2006-125783 A

ヒートパイプを用いた冷却装置は、発熱体を冷却するときには、効率よく冷却が行われる。しかし、発熱体が発熱しなくなり、それまでの温度を維持する(保温する)要求がある場合においては、ヒートパイプの放熱性の良さから、かえって不利となる。一般的に、対象物を保温するには、対象物の表面に断熱材からなる断熱層を設ける技術が知られており、上記のヒートパイプを用いた冷却装置の冷却対象となる発熱体においても、同様に断熱層を設ければ、保温性を改善することができる。しかし、発熱体周囲にヒートパイプと、断熱材を配置する構成となり、装置外形が大きくなる。   The cooling device using the heat pipe is efficiently cooled when the heating element is cooled. However, when the heating element does not generate heat and there is a demand to maintain the temperature up to that point (keep warm), it is disadvantageous because of the good heat dissipation of the heat pipe. Generally, in order to keep an object warm, a technique for providing a heat insulating layer made of a heat insulating material on the surface of the object is known, and in a heating element to be cooled by a cooling device using the above heat pipe Similarly, if a heat insulating layer is provided, the heat retention can be improved. However, a heat pipe and a heat insulating material are arranged around the heating element, and the outer shape of the apparatus is increased.

本発明は、発熱体が発熱しているときは、高い冷却性能を有し、発熱体が発熱しなくなったときは、それまでの温度の高い状態を維持するための高い保温性能も有する冷却装置を提供する。   The present invention provides a cooling device having high cooling performance when the heating element is generating heat, and also having high heat retention performance for maintaining a high temperature until then when the heating element stops generating heat. I will provide a.

本発明は、冷媒を蓄え、この冷媒を、発熱体により加熱し、蒸発させる蒸発器と、蒸発した冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器を接続し、冷媒が循環する循環路と、を有する冷却装置であって、前記蒸発器は、発熱体との間に、冷媒を蓄えるチャンバを形成する容器と、前記チャンバ内に保持される、内部を真空にした真空中空粒子と、を含み、冷媒は前記真空中空粒子間の隙間を通って流れることを特徴とする。   The present invention stores a refrigerant, heats the refrigerant by a heating element, evaporates the evaporator, condenses the condensed refrigerant, connects the evaporator and the condenser, and circulates the refrigerant. The evaporator includes a container that forms a chamber for storing a refrigerant between the heater and a vacuum hollow particle that is held in the chamber and that is evacuated. The refrigerant flows through the gaps between the vacuum hollow particles.

また、前記循環路は、前記凝縮器から前記蒸発器に凝縮した冷媒が流れる液体流路と、 前記液体流路を開閉するバルブと、を含み、発熱体の温度が所定値以下の場合、前記バルブを閉じることができる。   The circulation path includes a liquid flow path through which the refrigerant condensed from the condenser to the evaporator flows, and a valve that opens and closes the liquid flow path, and when the temperature of the heating element is a predetermined value or less, The valve can be closed.

また、前記各真空中空粒子を、発熱体及び隣接する前記真空中空粒子に対して点接触または線接触するように配列することができる。   Moreover, each said vacuum hollow particle can be arranged so that it may be in point contact or line contact with respect to a heat generating body and the said adjacent vacuum hollow particle.

また、前記蒸発器の容器を、柔軟性を有する膜により形成することができる。   Further, the container of the evaporator can be formed of a flexible film.

また、この冷却装置内に封入される冷媒を、減圧することができる。   Moreover, the refrigerant | coolant enclosed in this cooling device can be pressure-reduced.

本発明の冷却装置は、発熱体が発熱しているときは、高い冷却性能を有し、発熱体が発熱しなくなったときは、それまでの温度の高い状態を維持するための高い保温性能も有することができる。   The cooling device of the present invention has a high cooling performance when the heating element is generating heat, and also has a high heat retention performance for maintaining the high temperature until then when the heating element does not generate heat. Can have.

以下、本発明の実施形態について、図に従って説明する。図1は、本実施形態に係る冷却装置10の構成を示す図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a cooling device 10 according to the present embodiment.

冷却装置10は、冷媒を、発熱体12により加熱して蒸発させる蒸発器14と、蒸発した冷媒を凝縮させる凝縮器16と、凝縮した冷媒を溜めるタンク18とを有する。蒸発器14、凝縮器16及びタンク18は、冷媒が循環する循環路20により接続される。蒸発器14は、発熱体12を囲うように設けられた容器30を有し、発熱体12との間に冷媒を蓄えるチャンバ28が形成されている。   The cooling device 10 includes an evaporator 14 that heats and evaporates the refrigerant by the heating element 12, a condenser 16 that condenses the evaporated refrigerant, and a tank 18 that stores the condensed refrigerant. The evaporator 14, the condenser 16, and the tank 18 are connected by a circulation path 20 through which the refrigerant circulates. The evaporator 14 has a container 30 provided so as to surround the heating element 12, and a chamber 28 for storing a refrigerant is formed between the evaporator 14 and the evaporator 14.

循環路20は、蒸発器14で蒸発して気相となった冷媒(気体冷媒)が凝縮器16へと流れる気体流路22と、凝縮器16で凝縮して液相となった冷媒(液体冷媒)がタンク18を介して蒸発器14へと戻る液体流路24とを有する。凝縮器16は、蒸発器14より高い位置に配置される。したがって、気体流路22および液体流路24の凝縮器16に接続する端部は、蒸発器14に接続する端部に比べ高い位置となる。タンク18は、蒸発器14と凝縮器16の間の高さに配置される。蒸発器14で気体となり、軽くなった冷媒は、気体流路22を上昇して凝縮器16に達する。凝縮器16で液体となった冷媒は、重力により液体流路24をタンク18へと流れ、更に蒸発器14に戻る。このように、冷媒が循環路20を循環する。   The circulation path 20 includes a gas flow path 22 in which a refrigerant (gas refrigerant) evaporated in the evaporator 14 into a gas phase flows to the condenser 16, and a refrigerant (liquid) condensed in the condenser 16 into a liquid phase. The refrigerant) has a liquid flow path 24 that returns to the evaporator 14 via the tank 18. The condenser 16 is disposed at a higher position than the evaporator 14. Therefore, the ends of the gas flow path 22 and the liquid flow path 24 connected to the condenser 16 are higher than the ends connected to the evaporator 14. The tank 18 is disposed at a height between the evaporator 14 and the condenser 16. The refrigerant that has become gas and becomes lighter in the evaporator 14 moves up the gas flow path 22 and reaches the condenser 16. The refrigerant that has become liquid in the condenser 16 flows through the liquid flow path 24 to the tank 18 by gravity and then returns to the evaporator 14. In this way, the refrigerant circulates through the circulation path 20.

タンク18と蒸発器14の間に接続される液体流路24には、これを開閉するバルブ26が設けられている。バルブ26の構成の一例について図を用いて説明する。図2は、閉止状態のバルブ26の構成を示す断面図であり、図3は、開放状態のバルブ26の構成を示す断面図である。   The liquid flow path 24 connected between the tank 18 and the evaporator 14 is provided with a valve 26 for opening and closing the liquid flow path 24. An example of the configuration of the valve 26 will be described with reference to the drawings. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the valve 26 in the closed state, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the valve 26 in the open state.

バルブ26は、弁体36と、これにより内部の空間を二つに仕切られた弁箱38と、対象の温度に応じて弁体36を駆動するサーモエレメント34を含む。弁箱38の、弁体36により仕切られた二つの空間の一方にはタンク18につながる液体流路24が、他方には蒸発器14につながる液体流路24が接続されている。二つの空間は、弁体36の位置により、連通した状態(図3参照)、分離した状態(図2参照)となり、この状態を選択することで液体流路24の開閉が行われる。   The valve 26 includes a valve body 36, a valve box 38 that divides the internal space into two by this, and a thermo element 34 that drives the valve body 36 according to a target temperature. The liquid flow path 24 connected to the tank 18 is connected to one of the two spaces of the valve box 38 partitioned by the valve body 36, and the liquid flow path 24 connected to the evaporator 14 is connected to the other. The two spaces are connected (see FIG. 3) and separated (see FIG. 2) depending on the position of the valve body 36, and the liquid channel 24 is opened and closed by selecting this state.

サーモエレメント34には、ワックスが封入されており、また対象である発熱体12に接触し、熱を受け入れる受熱部40が設けられている。また、サーモエレメント34のワックスが封入された空間には、弁体36と一体となっている弁軸36aが挿入されている。受熱部40が発熱体12の熱を受けて加熱されると、ワックスも加熱され、ワックス自体の体積が増える。このワックスの膨張により、弁軸36aがサーモエレメント34から押し出されるようにして移動し、これと共に弁体36が図3の位置に移動し、バルブ26が開放状態となる。発熱体12の温度が下がると、受熱部40およびワックスの温度が低下し、不図示の弾性要素の付勢力により、弁体36および弁軸36aが図2の位置に移動し、バルブ26が閉止状態となる。   The thermo element 34 is provided with a heat receiving portion 40 that encloses wax and that contacts the target heating element 12 and receives heat. Further, a valve shaft 36 a integrated with the valve body 36 is inserted into the space in which the wax of the thermo element 34 is sealed. When the heat receiving unit 40 is heated by receiving heat from the heating element 12, the wax is also heated, and the volume of the wax itself increases. Due to the expansion of the wax, the valve shaft 36a is moved so as to be pushed out from the thermo element 34. At the same time, the valve body 36 is moved to the position shown in FIG. 3, and the valve 26 is opened. When the temperature of the heating element 12 decreases, the temperature of the heat receiving portion 40 and the wax decreases, and the valve element 36 and the valve shaft 36a are moved to the position shown in FIG. It becomes a state.

本実施形態においては、熱の移動を促進するため、冷媒の循環する経路内を気体冷媒と液体冷媒のみにする必要がある。また、放熱の効率を高めるため、冷媒の相変化を利用する必要がある。このために、冷媒の循環する経路内の圧力を低下させる。この減圧により、経路内の不要なガス(空気など)が除去されると同時に、飽和蒸気圧が低下し、沸点が下がり、所望の温度で冷媒の相変化を生じさせることができる。冷媒種類および冷媒圧力は、発熱体の発生する熱量、環境の温度等に基づき決定される。冷媒の例としては、フロリナート(登録商標)などの代替フロンを用いることができる。また、水を用いることもできる。   In the present embodiment, in order to promote the movement of heat, it is necessary to make only the gas refrigerant and the liquid refrigerant in the circulation path of the refrigerant. Moreover, it is necessary to use the phase change of the refrigerant in order to increase the efficiency of heat dissipation. For this purpose, the pressure in the path through which the refrigerant circulates is reduced. By this decompression, unnecessary gas (air, etc.) in the path is removed, and at the same time, the saturated vapor pressure is lowered, the boiling point is lowered, and a phase change of the refrigerant can be caused at a desired temperature. The refrigerant type and the refrigerant pressure are determined based on the amount of heat generated by the heating element, the temperature of the environment, and the like. As an example of the refrigerant, an alternative chlorofluorocarbon such as Fluorinert (registered trademark) can be used. Water can also be used.

図4および図5は、発熱体温度と凝縮器温度の時間変化の様子を示す図であり、図4は冷媒圧力が大気圧のとき、図5は冷媒圧力を減圧したときのものを示す。発熱体温度の時間変化が符号50で示す曲線で表され、凝縮器温度の時間変化が符号52で示す曲線で表されている。冷媒圧力が大気圧のとき、図4に示されるように凝縮器温度は約20℃で変化がなく、発熱体12の熱が移動していない、つまり発熱体12が冷却されていないことが分かる。冷媒圧力を減圧したときには、図5に示されるように凝縮器温度が約20℃から約60℃まで上昇しており、熱の移動が生じていることが分かる。   FIGS. 4 and 5 are diagrams showing changes over time in the heating element temperature and the condenser temperature. FIG. 4 shows the case where the refrigerant pressure is atmospheric pressure, and FIG. 5 shows the case where the refrigerant pressure is reduced. The time change of the heating element temperature is represented by a curve indicated by reference numeral 50, and the time change of the condenser temperature is indicated by a curve indicated by reference numeral 52. When the refrigerant pressure is atmospheric pressure, as shown in FIG. 4, the condenser temperature does not change at about 20 ° C., and it can be seen that the heat of the heating element 12 is not moving, that is, the heating element 12 is not cooled. . When the refrigerant pressure is reduced, the condenser temperature rises from about 20 ° C. to about 60 ° C. as shown in FIG. 5, and it can be seen that heat transfer occurs.

凝縮器16は、外周の表面積を広くして、冷媒の熱を放熱する放熱構造を有する。この放熱構造は、凝縮器16の外周に設けられる例えば放熱フィン(図示せず)である。放熱フィンは、熱伝導性が良好な材質、例えば金属製(銅、アルミなど)である。この放熱フィンにより、気体冷媒の熱が外部に放熱されて、気体冷媒が凝縮して液体冷媒になる。   The condenser 16 has a heat dissipation structure that widens the outer surface area and dissipates the heat of the refrigerant. This heat dissipation structure is, for example, a heat dissipation fin (not shown) provided on the outer periphery of the condenser 16. The heat radiating fin is made of a material having good thermal conductivity, for example, metal (copper, aluminum, etc.). The heat radiation fin dissipates the heat of the gas refrigerant to the outside, and the gas refrigerant condenses into a liquid refrigerant.

蒸発器14の容器30は、柔軟性を有する材質からなる膜状材からなる。これは、例えば高分子フィルムとすることができる。容器30は、柔軟性を有するので、発熱体12の形状に合わせて、容易にチャンバ28を形成することができる。容器30は、その外層に、金属を付着させて形成される金属膜(図示せず)を有する。この金属膜は、蒸発器14内部からの放射熱を反射する。よって、蒸発器14が発する放射熱が減少するので、保温性能が向上する。   The container 30 of the evaporator 14 is made of a film material made of a flexible material. This can be, for example, a polymer film. Since the container 30 has flexibility, the chamber 28 can be easily formed in accordance with the shape of the heating element 12. The container 30 has a metal film (not shown) formed by attaching a metal to its outer layer. This metal film reflects radiant heat from inside the evaporator 14. Therefore, since the radiant heat which evaporator 14 emits decreases, heat retention performance improves.

チャンバ28内には、内部を真空にした真空中空粒子32が設けられている。真空中空粒子32は、ガラス製であり、真空炉でその形状が成形される。図6には、真空中空粒子32の形状の一例が示されている。図6に示されるように、真空中空粒子32は、球形、円筒形または直方体にすることができる。なお、本実施形態における真空中空粒子32は、球形である。真空中空粒子32は、発熱体12の形状に対応可能な大きさ、例えば1〜3mmの大きさである。また、真空中空粒子32は、その内部が中又は高真空状態であり、内部圧力が例えば0.01〜1Paである。このような真空中空粒子32は断熱材の要素となり、これが複数集まることで、断熱層が形成される。   In the chamber 28, vacuum hollow particles 32 whose interior is evacuated are provided. The vacuum hollow particles 32 are made of glass, and the shape thereof is formed in a vacuum furnace. FIG. 6 shows an example of the shape of the vacuum hollow particles 32. As shown in FIG. 6, the vacuum hollow particles 32 can be spherical, cylindrical or cuboid. In addition, the vacuum hollow particle 32 in this embodiment is spherical. The vacuum hollow particles 32 have a size corresponding to the shape of the heating element 12, for example, a size of 1 to 3 mm. Moreover, the inside of the vacuum hollow particle 32 is a medium or high vacuum state, and an internal pressure is 0.01-1 Pa, for example. Such a vacuum hollow particle 32 becomes an element of a heat insulating material, and a heat insulating layer is formed by collecting a plurality of these.

図7及び図8は、発熱体12の外周面とこれに配列される真空中空粒子32の一例を示す図である。図7には、発熱体12の外周面に、等間隔に配置されるワイヤ60が示されている。ワイヤ60の間隔は、真空中空粒子32の外径と同じである。ワイヤ60間に形成されるくぼみに真空中空粒子32を配置することにより、発熱体12の外周面に、真空中空粒子32を容易に配列することができる。また、図8には、発熱体12の外周面に、等間隔に形成される溝62が示されている。溝62の間隔は、真空中空粒子32の外形と同じである。この溝62に真空中空粒子32を配置することにより、発熱体12の外周面に、真空中空粒子32を容易に配列することができる。   7 and 8 are views showing an example of the outer peripheral surface of the heating element 12 and the vacuum hollow particles 32 arranged on the outer peripheral surface. FIG. 7 shows the wires 60 arranged on the outer peripheral surface of the heating element 12 at equal intervals. The interval between the wires 60 is the same as the outer diameter of the vacuum hollow particles 32. By arranging the vacuum hollow particles 32 in the recesses formed between the wires 60, the vacuum hollow particles 32 can be easily arranged on the outer peripheral surface of the heating element 12. Further, FIG. 8 shows grooves 62 formed at equal intervals on the outer peripheral surface of the heating element 12. The interval between the grooves 62 is the same as the outer shape of the vacuum hollow particles 32. By disposing the vacuum hollow particles 32 in the grooves 62, the vacuum hollow particles 32 can be easily arranged on the outer peripheral surface of the heating element 12.

発熱体12の外周面に配列される真空中空粒子32に、さらに真空中空粒子32を積み重ねることにより、真空中空粒子32からなる断熱層が形成される。この断熱層には、真空中空粒子32内の真空部分が含まれるので、保温性が良好である。また、この断熱層においては、真空中空粒子32間に隙間が形成される。この隙間を、冷媒が通って流れることができる。   By stacking the vacuum hollow particles 32 on the vacuum hollow particles 32 arranged on the outer peripheral surface of the heating element 12, a heat insulating layer made of the vacuum hollow particles 32 is formed. Since the heat insulation layer includes a vacuum portion in the vacuum hollow particles 32, the heat retaining property is good. Further, in this heat insulating layer, a gap is formed between the vacuum hollow particles 32. Through this gap, the refrigerant can flow.

真空中空粒子32は、接着剤により発熱体12及び隣接する真空中空粒子32に固定される。この接着剤は、毛管現象が生じにくい高粘度のものが用いられる。これにより、接着剤が、冷媒の流路となる真空中空粒子32間の隙間に入り込んで、そこを塞ぐことを抑制することができる。この接着剤により、真空中空粒子32が発熱体12及び隣接する真空中空粒子32に固定されるので、チャンバ28内から循環路20への真空中空粒子32の流出が防止される。すなわち、接着剤により、真空中空粒子32がチャンバ28内に保持される。なお、循環路20が蒸発器14に接続する接続口に、真空中空粒子32より小さい穴を有する網状部材を設けることにより、接着剤を用いなくてもチャンバ28内から循環路20への真空中空粒子32の流出が防止され、真空中空粒子32をチャンバ内に保持することができる。   The vacuum hollow particles 32 are fixed to the heating element 12 and the adjacent vacuum hollow particles 32 by an adhesive. As this adhesive, an adhesive having a high viscosity that hardly causes capillary action is used. Thereby, it can suppress that an adhesive agent enters into the clearance gap between the vacuum hollow particles 32 used as the flow path of a refrigerant | coolant, and plugs there. Since the vacuum hollow particles 32 are fixed to the heating element 12 and the adjacent vacuum hollow particles 32 by this adhesive, the vacuum hollow particles 32 are prevented from flowing out from the chamber 28 to the circulation path 20. That is, the vacuum hollow particles 32 are held in the chamber 28 by the adhesive. In addition, by providing a mesh member having holes smaller than the vacuum hollow particles 32 at the connection port where the circulation path 20 is connected to the evaporator 14, the vacuum hollow from the chamber 28 to the circulation path 20 can be achieved without using an adhesive. The outflow of the particles 32 is prevented, and the vacuum hollow particles 32 can be held in the chamber.

真空中空粒子32により形成される断熱層は、粒子本体の接触する部分が少なくなるよう構成される。具体的には、真空中空粒子32が、発熱体12及び隣接する真空中空粒子32に対して点接触または線接触するように配列されて構成される。真空中空粒子32が球形の場合、接触する相手が球面、平面または立体の角など点接触となる。真空中空粒子32が円筒形の場合、軸を平行にして並べられた円筒形の筒部の曲面同士の接触や円筒形の筒部の曲面と平面との接触が線接触となる。このように、真空中空粒子32が点接触または線接触するように配列されることにより、固体と固体とが接触する部分の面積が小さくなる。その結果、固体を介する熱伝導が抑制される。一般的に、固体は気体に比べて熱伝導が良好であり、この部分の熱伝導を抑えることで、効果的に保温性を高めることができる。   The heat insulating layer formed by the vacuum hollow particles 32 is configured such that the portion of the particle main body that comes into contact is reduced. Specifically, the vacuum hollow particles 32 are arranged to be in point contact or line contact with the heating element 12 and the adjacent vacuum hollow particles 32. When the vacuum hollow particle 32 is spherical, the contact partner is a point contact such as a spherical, flat or solid corner. When the vacuum hollow particles 32 are cylindrical, the contact between the curved surfaces of the cylindrical tube portions arranged in parallel with each other and the contact between the curved surface of the cylindrical tube portion and the flat surface is a line contact. Thus, by arranging the vacuum hollow particles 32 so as to be in point contact or line contact, the area of the portion where the solid and the solid are in contact with each other is reduced. As a result, heat conduction through the solid is suppressed. In general, solids have better heat conduction than gas, and heat retention can be effectively improved by suppressing heat conduction in this part.

次に、冷却装置10の動作について、発熱体12が発熱しているときと、発熱体12が発熱しなくなったときとに分けて説明する。   Next, the operation of the cooling device 10 will be described separately when the heating element 12 generates heat and when the heating element 12 stops generating heat.

まず、発熱体12が発熱しているときの冷却装置10の動作について説明する。発熱により発熱体12の温度が高くなるので、その温度を感知したバルブ26が開放状態になり、液体冷媒がタンク18から液体流路24を介して蒸発器14に送られる。蒸発器14に送られた液体冷媒は、発熱体12の熱を受けて蒸発して気体冷媒に相変化する。気体冷媒は、気体流路22を介して蒸発器14から凝縮器16に移動する。凝縮器16では、気体冷媒の熱が外部に放熱され、気体冷媒が凝縮して液体冷媒に相変化する。そして、液体冷媒は、液体流路24を介してタンク18に流れ、そこに溜められる。このように、冷媒が相変化をしながら循環路20を循環することにより、発熱体12の熱が外部に放熱され、発熱体12が冷却される。   First, the operation of the cooling device 10 when the heating element 12 is generating heat will be described. Since the temperature of the heating element 12 increases due to heat generation, the valve 26 that senses the temperature is opened, and the liquid refrigerant is sent from the tank 18 to the evaporator 14 via the liquid channel 24. The liquid refrigerant sent to the evaporator 14 receives the heat of the heating element 12 and evaporates to change into a gaseous refrigerant. The gaseous refrigerant moves from the evaporator 14 to the condenser 16 via the gas flow path 22. In the condenser 16, the heat of the gaseous refrigerant is radiated to the outside, and the gaseous refrigerant is condensed to change into a liquid refrigerant. Then, the liquid refrigerant flows into the tank 18 via the liquid flow path 24 and is stored there. As described above, the refrigerant circulates in the circulation path 20 while changing the phase, whereby the heat of the heating element 12 is radiated to the outside and the heating element 12 is cooled.

次に、発熱体12が発熱しなくなったときの冷却装置10の動作について説明する。発熱体12が発熱しなくなると、冷媒により発熱体12が冷却されて発熱体12の温度が低下する。その温度が所定値以下になると、その温度を感知したバルブ26が閉止状態になり、液体流路24の液体冷媒の流れが止まるので、蒸発器14に液体冷媒が供給されなくなる。蒸発器14内の残っている液体冷媒は、発熱体12の余熱により蒸発し、蒸発器14内の液体冷媒は、なくなるか、または僅かとなる。液体冷媒がなくなると、冷媒による発熱体12の冷却が止まる。また、蒸発器14内の真空中空粒子32が断熱層になり、まだ温度が高い状態の発熱体12を保温する。   Next, the operation of the cooling device 10 when the heating element 12 stops generating heat will be described. When the heating element 12 does not generate heat, the heating element 12 is cooled by the refrigerant, and the temperature of the heating element 12 decreases. When the temperature falls below a predetermined value, the valve 26 that senses the temperature is closed and the flow of the liquid refrigerant in the liquid flow path 24 stops, so that the liquid refrigerant is not supplied to the evaporator 14. The remaining liquid refrigerant in the evaporator 14 evaporates due to the residual heat of the heating element 12, and the liquid refrigerant in the evaporator 14 disappears or becomes little. When the liquid refrigerant is exhausted, cooling of the heating element 12 by the refrigerant stops. Further, the vacuum hollow particles 32 in the evaporator 14 become a heat insulating layer, and the heat generating body 12 in a state where the temperature is still high is kept warm.

本実施形態に係る冷却装置10によれば、蒸発器14がここに蓄えられる冷媒と、真空中空粒子32からなる断熱層とを有するので、冷媒により発熱体12を冷却することができ、さらに真空中空粒子32により発熱体12を保温することもできる。また、真空中空粒子32の内部は、保温性能が良好な真空状態であるので、断熱層の厚さを小さくすることができ、冷却装置10の装置外形を小さくすることができる。   According to the cooling device 10 according to the present embodiment, since the evaporator 14 has the refrigerant stored therein and the heat insulating layer made of the vacuum hollow particles 32, the heating element 12 can be cooled by the refrigerant, and further the vacuum. The heating element 12 can be kept warm by the hollow particles 32. Further, since the inside of the vacuum hollow particles 32 is in a vacuum state with good heat retention performance, the thickness of the heat insulating layer can be reduced, and the outer shape of the cooling device 10 can be reduced.

本発明の冷却装置10は、高い冷却性能を有し、かつ保温性能を有するので、雰囲気環境が厳しい場所の発熱体、例えば自動車に搭載される発熱体に適用することができる。自動車に搭載される発熱体、例えばトランスミッションは、それの温度が所定温度以下になると性能も低下する。よって、冬期の車両始動時には、トランスミッションの温度を上昇させる暖機運転が一定時間必要になる。このトランスミッションに、冷却装置10を適用することにより、トランスミッションの発熱時には効率よく冷却することができ、発熱しなくなったときには、その時の温度を維持、すなわち保温することができる。よって、冬期の雰囲気温度によるトランスミッションの温度低下を抑制し、車両始動時の暖機運転の時間を短縮することができる。また、本発明の冷却装置10によれば、トランスミッションのような複雑な形状であっても、蒸発器14はトランスミッションとの間に、容器30により容易にチャンバ28を形成することができる。なお、自動車に搭載される発熱体は、トランスミッションに限らず、所定の温度領域内の維持が必要なバッテリであってもよい。   Since the cooling device 10 of the present invention has high cooling performance and heat retention performance, it can be applied to a heating element in a place where the atmospheric environment is severe, for example, a heating element mounted on an automobile. The performance of a heating element, such as a transmission, mounted on an automobile decreases when its temperature falls below a predetermined temperature. Therefore, when the vehicle is started in winter, warm-up operation that increases the temperature of the transmission is required for a certain period of time. By applying the cooling device 10 to the transmission, it is possible to efficiently cool the transmission when the heat is generated, and when the heat is not generated, the temperature at that time can be maintained, that is, the temperature can be maintained. Therefore, it is possible to suppress the temperature drop of the transmission due to the atmospheric temperature in winter and to shorten the warm-up operation time when starting the vehicle. Further, according to the cooling device 10 of the present invention, the chamber 28 can be easily formed by the container 30 between the evaporator 14 and the transmission even in a complicated shape such as a transmission. The heating element mounted on the automobile is not limited to the transmission, and may be a battery that needs to be maintained within a predetermined temperature range.

この実施形態においては、サーモエレメント34が発熱体12の温度に応じて弁体36を駆動し、バルブ26が液体流路24を開閉する場合について説明したが、この構成に限定されるものではない。発熱体12の温度を検出する温度センサを発熱体12に設け、この検出結果に応じてアクチュエータが弁体36を駆動し、バルブ26が液体流路24を開閉してもよい。   In this embodiment, the case where the thermo element 34 drives the valve body 36 according to the temperature of the heating element 12 and the valve 26 opens and closes the liquid flow path 24 has been described. However, the present invention is not limited to this configuration. . A temperature sensor that detects the temperature of the heating element 12 may be provided in the heating element 12, and an actuator may drive the valve body 36 according to the detection result, and the valve 26 may open and close the liquid flow path 24.

本実施形態に係る冷却装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cooling device which concerns on this embodiment. 閉止状態のバルブの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the valve | bulb of a closed state. 開放状態のバルブの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the valve | bulb of an open state. 冷媒圧力が大気圧のとき、発熱体温度と凝縮器温度の時間変化の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of a time change of a heat generating body temperature and a condenser temperature when a refrigerant | coolant pressure is atmospheric pressure. 冷媒圧力を減圧したとき、発熱体温度と凝縮器温度の時間変化の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of a time change of a heat generating body temperature and a condenser temperature, when refrigerant pressure is pressure-reduced. 真空中空粒子の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of a vacuum hollow particle. 発熱体の外周面とこれに配列される真空中空粒子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the outer peripheral surface of a heat generating body, and the vacuum hollow particle arranged in this. 発熱体の外周面とこれに配列される真空中空粒子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the outer peripheral surface of a heat generating body, and the vacuum hollow particle arranged in this.

符号の説明Explanation of symbols

10 冷却装置、12 発熱体、14 蒸発器、16 凝縮器、18 タンク、20 循環路、22 気体流路、24 液体流路、26 バルブ、28 チャンバ、30 容器、32 真空中空粒子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cooling device, 12 Heating element, 14 Evaporator, 16 Condenser, 18 Tank, 20 Circulation path, 22 Gas flow path, 24 Liquid flow path, 26 Valve, 28 Chamber, 30 Container, 32 Vacuum hollow particle.

Claims (5)

冷媒を蓄え、この冷媒を、発熱体により加熱し、蒸発させる蒸発器と、
蒸発した冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記蒸発器と前記凝縮器を接続し、冷媒が循環する循環路と、
を有する冷却装置であって、
前記蒸発器は、
発熱体との間に、冷媒を蓄えるチャンバを形成する容器と、
前記チャンバ内に保持される、内部を真空にした真空中空粒子と、
を含み、
冷媒は前記真空中空粒子間の隙間を通って流れることを特徴とする冷却装置。
An evaporator that stores the refrigerant, heats the refrigerant by a heating element, and evaporates;
A condenser for condensing the evaporated refrigerant;
A circulation path for connecting the evaporator and the condenser and circulating the refrigerant;
A cooling device comprising:
The evaporator is
A container that forms a chamber for storing the refrigerant between the heating element and
Vacuum hollow particles with an internal vacuum held in the chamber;
Including
A cooling device, wherein the refrigerant flows through a gap between the vacuum hollow particles.
請求項1に記載の冷却装置であって、
前記循環路は、
前記凝縮器から前記蒸発器に凝縮した冷媒が流れる液体流路と、
前記液体流路を開閉するバルブと、
を含み、
発熱体の温度が所定値以下の場合、前記バルブが閉じることを特徴とする冷却装置。
The cooling device according to claim 1,
The circuit is
A liquid flow path through which refrigerant condensed from the condenser to the evaporator flows;
A valve for opening and closing the liquid flow path;
Including
The cooling device, wherein the valve is closed when the temperature of the heating element is equal to or lower than a predetermined value.
請求項1または2記載の冷却装置であって、
前記各真空中空粒子は、発熱体及び隣接する前記真空中空粒子に対して点接触または線接触するように配列されることを特徴とする冷却装置。
The cooling device according to claim 1 or 2,
Each of the vacuum hollow particles is arranged to be in point contact or line contact with the heating element and the adjacent vacuum hollow particles.
請求項1から3のいずれか1項に記載の冷却装置であって、
前記蒸発器の容器は、柔軟性を有する膜により形成されることを特徴とする冷却装置。
The cooling device according to any one of claims 1 to 3,
The cooling device according to claim 1, wherein the container of the evaporator is formed of a flexible film.
請求項1から4のいずれか1項に記載の冷却装置であって、
この冷却装置内に封入される冷媒は、減圧されていることを特徴とする冷却装置。
The cooling device according to any one of claims 1 to 4,
The cooling device, wherein the refrigerant sealed in the cooling device is decompressed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011038734A (en) * 2009-08-17 2011-02-24 Panasonic Corp Evaporative cooling device
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