JP2013092275A - 液体冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体を効率よく冷却することができると共に、必要に応じて搬送できる。
【解決手段】液体冷却装置１は、液体中に浸され、液体と内部の作動流体とを熱交換させることで作動流体を気化させる蒸発器２０と、気化作動流体を蒸発器から液体の上方の液体外雰囲気内に導く第一接続管４１と、液体外雰囲気に配置され、第一接続管からの気化作動流体を液体外雰囲気の気体と熱交換させることで気化作動流体を液化させる凝縮器３０と、液化作動流体を凝縮器から蒸発器に導く第二接続管４２と、蒸発器と凝縮器とを連結する連結構造体１０と、を備えている。液体冷却装置1は、蒸発器が液体内に浸され且つ凝縮器が液体外雰囲気中に存在している状態で、液体中に浮かぶよう、全体の浮力及び重量バランスが設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体を冷却する液体冷却装置に関する。

液体冷却装置としては、例えば、以下の特許文献１に記載されている装置がある。この装置は、一端部が水中に浸り、他端部が空気中に存在するよう、配置されたパイプである。

特開平２−２２３８９６号公報

上記特許文献１に記載の液体冷却装置は、一本のパイプのみで構成され、ポンプを備えていないため、駆動電力が不要であるばかりか、必要に応じて搬送できるという利点がある。しかしながら、当該液体冷却装置は、一本のパイプのみで構成されている関係で、パイプの他端部内で外部の空気と熱交換されることで冷却された流体が、一端部側に流れる過程で、パイプの一端部内で外部の水と熱交換されることで加熱された流体と混ざり合ってしまうため、水を効率よく冷却することができない、という問題点がある。

そこで、本発明は、液体を効率よく冷却することができると共に、駆動電力が不要で必要に応じて搬送することができる液体冷却装置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するための発明に係る液体冷却装置は、
液体中に浸され、該液体と内部の作動流体とを熱交換させることで該作動流体を気化させる蒸発器と、前記気化された作動流体を前記蒸発器から前記液体の上方の液体外雰囲気内に導く第一接続管と、前記液体外雰囲気に配置され、前記第一接続管からの前記気化された作動流体を前記液体外雰囲気の気体と熱交換させることで該作動流体を液化させる凝縮器と、前記液化された作動流体を前記凝縮器から前記蒸発器に導く第二接続管と、前記蒸発器と前記凝縮器とを連結し、該蒸発器、該凝縮器、前記第一接続管及び前記第二接続管を一体的に搬送可能にユニット化する連結構造体と、を備えていることを特徴とする。

当該液体冷却装置では、蒸発器で気化された作動流体が凝縮器へ向かうルートと、凝縮器で液化された作動流体が蒸発器へ向かうルートとが異なり、蒸発器で気化された作動流体と凝縮器で液化された作動流体とが混じり合うことがない。よって、当該液体冷却装置によれば、液体を効率よく冷却することができる。

また、当該液体冷却装置では、作動流体が液体冷却装置内で外部の流体と熱交換しつつ自然対流するため、駆動電力がなくても、液体を冷却することができる。

さらに、当該液体冷却装置では、連結構造体により一体化されているため、必要に応じて、比較的容易に搬送することができる。

ここで、前記液体冷却装置において、前記蒸発器が前記液体内に浸され且つ前記凝縮器が前記液体外雰囲気中に存在している状態で、前記液体中に浮かぶよう、全体の浮力及び重量バランスが設定されていることが好ましい。

当該液体冷却装置では、液体中に浮かばせた状態で使用されるため、液体の水位変動が変動しても、蒸発器を確実に水中に存在させ且つ凝縮器を確実に気体中に存在させることができ、水位変動に対応することができる。さらに、地震による損傷を最小限に抑えることができる。

また、前記液体冷却装置において、前記連結構造体は、内部に封止空間が形成され、該封止空間内に気体が封入されていてもよい。

当該液体冷却装置では、当該液体冷却装置の浮力を大きくすることができる。

また、前記液体冷却装置において、前記連結構造体と前記蒸発器とのうちの少なくとも一方に取り付けられ、全体としての浮力を大きくする浮力発生体を備えていてもよい。

当該液体冷却装置では、蒸発器と凝縮器と第一接続管と第二接続管と連結構造体とで浮力を確保できない場合でも、浮力発生体により浮力を確保することができる。

また、前記液体冷却装置において、前記連結構造体を前記液体が入っている枠に取り付ける取付具を備え、前記取付具は、前記連結構造体に固定されている装置側部材と、該装置側部材に対して鉛直方向に相対移動可能に係合し、前記枠に固定される枠側部材と、を有してもよい。

当該液体冷却装置では、液体冷却装置を枠に取り付けつつも、液体の水位変動に対応することができる。

また、前記液体冷却装置において、両端が開口している筒状を成し、前記蒸発器を覆うダクトと、前記液体外雰囲気中の気体を前記ダクトの一方の開口からダクト内に送り込み、他方の開口から排気させる送風機と、を備え、前記送風機は前記ダクトに設けられ、該ダクトは前記連結構造体と前記蒸発器とのうちの少なくとも一方に固定されていてもよい。

当該液体冷却装置では、電源が確保されていれば、送風機により、凝縮器に接する単位時間当たりの気体流量を多くすることができるので、液体の冷却効率を高めることができる。

また、前記液体冷却装置において、前記蒸発器は、前記液化された作動流体と前記液体とを熱交換させることで該作動流体を気化させる複数の蒸発伝熱管と、前記第二接続管及び複数の該蒸発伝熱管に接続され、該第二接続管からの前記液化された作動流体を複数の該蒸発伝熱管に導く蒸発器入口ヘッダと、複数の該蒸発伝熱管及び前記第一接続管に接続され、複数の該蒸発伝熱管で前記気化された作動流体を該第一接続管に導く蒸発器出口ヘッダと、を有し、前記凝縮器は、前記気化された作動流体と前記液体外雰囲気中の前記気体とを熱交換させることで該作動流体を液化させる複数の凝縮伝熱管と、前記第一接続管及び複数の該凝縮伝熱管に接続され、該第一接続管からの前記気化された作動流体を複数の該凝縮伝熱管に導く凝縮器入口ヘッダと、複数の該凝縮伝熱管及び前記第二接続管に接続され、複数の該凝縮伝熱管で前記液化された作動流体を該第二接続管に導く凝縮器出口ヘッダと、を有してもよい。

当該液体冷却装置では、複数の蒸発伝熱管及び複数の凝縮伝熱管を備えているので、熱交換する部分の伝熱面積を大きくすることができ、液体の冷却効率をより高めることができる。しかも、当該液体冷却装置では、複数の伝熱管を有するものの、複数の伝熱管の両端がヘッダに接続され、蒸発器としての一体性及び凝縮器としての一体性が確保されているため、搬送性を低下させることもない。

また、前記液体冷却装置において、前記複数の凝縮伝熱管は、フィン付き伝熱管であってもよい。

当該液体冷却装置では、凝縮伝熱管の伝熱面積を大きくすることができるので、液体の冷却効率をより高めることができる。

また、前記液体冷却装置において、前記第一接続管には、該第一接続管を通る前記気化された作動流体の流量を調節する流量調節弁が設けられていてもよい。

当該液体冷却装置では、気化された作動流体が過剰に凝縮器に流れ込むのを調節することができ、熱輸送の停止を防ぐことができる。

また、前記液体冷却装置において、前記第二接続管は、前記蒸発器入口ヘッダの長手方向の中央部の位置に接続されていてもよい。

当該液体冷却装置では、複数の蒸発伝熱管相互間で、流れ込む液化作動流体の流量の偏りを小さくすることができ、蒸発器全体での作動流体の気化効率低下を抑えることができる。

また、前記液体冷却装置において、複数の液体冷却器を備え、複数の該液体冷却器は、それぞれ、前記蒸発器と前記第一接続管と前記凝縮器と前記第二接続管とを有し、前記連結構造体は、複数の前記液体冷却器相互を連結しつつ、該液体冷却器の前記蒸発器と前記凝縮器とを連結してもよい。

この場合、複数の前記液体冷却器における前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、該蒸発器の前記蒸発器出口ヘッダは、該蒸発器の前記蒸発器入口ヘッダに対して鉛直上方に対応配置され、該液体冷却器における前記凝縮器の前記凝縮器出口ヘッダは、該蒸発器出口ヘッダに対して鉛直上方に対向配置され、該凝縮器の前記凝縮器入口ヘッダは、該凝縮器出口ヘッダに対して鉛直上方に対向配置され、複数の前記液体冷却器における前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、複数の前記液体冷却器は側方向に並び、隣り合う該液体冷却器における前記蒸発器出口ヘッダ相互及び前記凝縮器出口ヘッダ相互が該側方向で対向し、前記連結構造体は、前記液体冷却器の前記蒸発器出口ヘッダと前記凝縮器出口ヘッダとを連結するヘッダ連結部と、複数の該液体冷却器毎の該ヘッダ連結部相互を連結する冷却器連結部と、を有してもよい。

また、この場合、複数の前記液体冷却器における前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、該蒸発器の前記蒸発器出口ヘッダ及び前記蒸発器入口ヘッダは第一側方向に延び、且つ該蒸発器出口ヘッダは該蒸発器入口ヘッダに対して鉛直上方に対応配置され、複数の前記液体冷却器における前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、複数の該蒸発器は前記第一側方向と異なる第二側方向に並び、隣り合う該蒸発器における前記蒸発器出口ヘッダ相互が該第二側方向で対向し、複数の前記液体冷却器における前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、前記凝縮器の前記凝縮器出口ヘッダ及び前記凝縮器入口ヘッダは、複数の前記蒸発器の上方に配置され、前記第二側方向に延び且つ前記第一側方向で互いに対向し、複数の前記液体冷却器における前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、複数の該液体冷却器における前記凝縮器は鉛直方向に並び、隣り合う該凝縮器における前記凝縮器出口ヘッダ相互及び前記凝縮器入口ヘッダ相互が鉛直方向で対向し、前記連結構造体は、複数の前記液体冷却器毎の前記蒸発器出口ヘッダ相互を連結する冷却器連結部と、複数の前記液体冷却器毎の前記凝縮器入口ヘッダ相互及び／又は前記凝縮器出口ヘッダ相互を連結するヘッダ連結部とを有し、該冷却器連結部と該ヘッダ連結部とが連結されていてもよい。

また、前記液体冷却装置において、複数の前記蒸発器を備え、複数の前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、該蒸発器の前記蒸発器出口ヘッダ及び前記蒸発器入口ヘッダは第一側方向に延び、且つ該蒸発器出口ヘッダは該蒸発器入口ヘッダに対して鉛直上方に対応配置され、複数の前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、複数の該蒸発器は前記第一側方向と異なる第二側方向に並び、隣り合う該蒸発器における前記蒸発器出口ヘッダ相互が該第二側方向で対向し、複数の前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、前記凝縮器の前記凝縮器出口ヘッダ及び前記凝縮器入口ヘッダは、複数の前記蒸発器の上方に配置され、前記第二側方向に延び、該凝縮器入口ヘッダは該凝縮器出口ヘッダに対して前記第一側方向の一方の側に向かうに連れて上方に向かう斜め上方向に対向配置され、前記連結構造体は、複数の前記蒸発器毎の前記蒸発器出口ヘッダ相互を連結する蒸発器連結部と、該蒸発器連結部と前記凝縮器入口ヘッダ及び／又は前記凝縮器出口ヘッダとを連結するヘッダ連結部と、を有してもよい。

この場合、前記凝縮伝熱管は、前記凝縮器入口ヘッダから前記第一側方向で蛇行しつつ下方に向かって前記凝縮器出口ヘッダに接続されていてもよい。

本発明によれば、液体を効率よく冷却することができると共に、駆動電力が不要で必要に応じて搬送することができる。

本発明に係る第一実施形態における液体冷却装置の斜視図である。 本発明に係る第一実施形態における液体冷却装置の配置を示す説明図である。 本発明に係る第二実施形態における液体冷却装置の斜視図である。 本発明に係る第三実施形態における液体冷却装置の斜視図である。 本発明に係る第一実施形態の第一変形例における液体冷却装置の斜視図である。 本発明に係る第一実施形態の第二変形例における液体冷却装置の斜視図である。 本発明に係る第一実施形態の第三変形例における液体冷却装置の斜視図である。 本発明に係る第一実施形態の第三変形例における液体冷却装置の配置を示す説明図である。 本発明に係る第一実施形態の第四変形例における液体冷却装置の斜視図である。 本発明に係る第一実施形態の第五変形例における液体冷却装置の斜視図である。 本発明に係る第一実施形態の第五変形例における取付具の斜視図である。

以下、本発明に係る液体冷却装置の各種実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

「第一実施形態」
まず、図１及び図２を参照して、液体冷却装置の第一実施形態について説明する。

本実施形態の液体冷却装置１は、プール内の水を冷却するもので、図１に示すように、複数の液体冷却器２と、複数の液体冷却器２相互を連結する連結構造体１０と、を備えている。

複数の液体冷却器２は、それぞれ、水中に浸され、水と内部の作動流体とを熱交換させることで作動流体を気化させる蒸発器２０と、気化作動流体を蒸発器２０から上方の液体外雰囲気内中に導く第一接続管４１と、液体外雰囲気中に配置され、第一接続管４１からの気化作動流体を液体外雰囲気中の空気と熱交換させることで気化作動流体を液化させる凝縮器３０と、液化作動流体を凝縮器３０から蒸発器２０に導く第二接続管４２と、を備えている。

なお、本実施形態、さらに後述する各実施形態及び各変形例の液体冷却装置は、いずれもプール内の水を冷却するものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、プール以外の容器内の水を冷却しても、さらに水以外の液体を冷却してもよい。また、本実施形態、さらに後述する各実施形態及び各変形例の液体冷却装置は、気化した作動流体と熱交換する気体が空気であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、空気以外の気体であってもよい。

蒸発器２０は、液化作動流体と外部の水とを熱交換させることで液化作動流体を気化させる複数の蒸発伝熱管２１と、第二接続管４２及び複数の蒸発伝熱管２１に接続され、複数の第二接続管４２からの液化作動流体を複数の蒸発伝熱管２１に導く蒸発器入口ヘッダ２２と、複数の蒸発伝熱管２１及び第一接続管４１に接続され、複数の蒸発伝熱管２１からの気化作動流体を第一接続管４１に導く蒸発器出口ヘッダ２３と、を有している。

蒸発伝熱管２１、蒸発器入口ヘッダ２２及び蒸発器出口ヘッダ２３は、いずれも、直管で形成されている。蒸発器入口ヘッダ２２と蒸発器出口ヘッダ２３とは、互いに間隔をあけて平行に配置されている。複数の蒸発伝熱管２１は、これら蒸発器入口ヘッダ２２と蒸発器出口ヘッダ２３との間に配置され、両ヘッダ２２，２３相互を接続している。

また、凝縮器３０は、気化作動流体と空気とを熱交換させることで気化作動流体を液化させる複数の凝縮伝熱管３１と、第一接続管４１及び複数の凝縮伝熱管３１に接続され、第一接続管４１からの気化作動流体を複数の凝縮伝熱管３１に導く凝縮器入口ヘッダ３２と、複数の凝縮伝熱管３１及び第二接続管４２に接続され、複数の凝縮伝熱管３１からの液化作動流体を第二接続管４２に導く凝縮器出口ヘッダ３３と、を有する。

凝縮伝熱管３１は、直管の外周に複数のフィンが設けられたフィン付き伝熱管である。また、凝縮器入口ヘッダ３２及び凝縮器出口ヘッダ３３は、直管で形成されている。凝縮器入口ヘッダ３２と凝縮器出口ヘッダ３３とは、互いに間隔をあけて平行に配置されている。複数の凝縮伝熱管３１は、これら凝縮器入口ヘッダ３２と凝縮器出口ヘッダ３３との間に配置され、両ヘッダ３２，３３相互を接続している。

この液体冷却装置１は、蒸発器２０がプール内の水に浸され、凝縮器３０はプール内の水の上の液体外雰囲気中に配置されて使用される。この液体冷却装置１の使用状態で、蒸発器２０の蒸発器出口ヘッダ２３は、蒸発器入口ヘッダ２２に対して鉛直上方に対応配置されている。また、この蒸発器出口ヘッダ２３と第一接続管４１で接続されている凝縮器３０の凝縮器出口ヘッダ３３は、蒸発器出口ヘッダ２３に対して鉛直上方に対向配置され、凝縮器入口ヘッダ３２は、凝縮器出口ヘッダ３３に対して鉛直上方に対向配置されている。この使用状態で、蒸発器入口ヘッダ２２、蒸発器出口ヘッダ２３、凝縮器出口ヘッダ３３、凝縮器入口ヘッダ３２は、互いに平行で且つ水平方向に沿った方向に延びている。一方、蒸発伝熱管２１及び凝縮伝熱管３１は、この使用状態では鉛直方向Ｚに沿った方向に延びている。

なお、以下の説明の都合上、使用状態において、蒸発器出口ヘッダ２３が延びている方向を第一側方向Ｘとし、水平方向に沿った方向であって第一側方向Ｘに対して垂直な方向を第二側方向Ｙとする。また、以下では、特に断らない限り、使用状態での液体冷却装置１について説明する。

複数の液体冷却器２は、第二側方向Ｙに並び、隣り合う液体冷却器２の蒸発器出口ヘッダ２３相互は、第二側方向Ｙで対向している。

連結構造体１０は、一つの液体冷却器２における蒸発器出口ヘッダ２３と凝縮器出口ヘッダ３３とを連結するヘッダ連結部１１と、複数の液体冷却器２毎のヘッダ連結部１１相互を連結する冷却器連結部１２と、を有している。ヘッダ連結部１１は、略直方体形状を成し、内部に封止空間が形成され、ここに空気が封入されている。また、冷却器連結部１２は、両端が塞がったパイプで、内部の封止空間に空気が封入されている。

本実施形態の液体冷却装置１は、この連結構造体１０により、一つの液体冷却器２の各構成要素が一体化されていると共に、複数の液体冷却器２が一体化され、搬送可能にユニット化されている。なお、本実施形態では、図２に示すように、複数の液体冷却装置１でプールＰ内の水を冷却する。このように、本実施形態で複数の液体冷却装置１を用いるのは、液体冷却装置１の搬送性を高めるために、液体冷却装置１を小型化しているからである。

作動流体は、ＨＦＣ冷媒、ブタン、アンモニア、水等、冷媒として用いられる流体であれば、基本的に如何なるものでもよい。但し、作動流体を決める際には、使用環境における温度を考慮して冷却サイクルの効率がよいこと、使用環境に対する安全性等を考慮して決めることが重要である。

本実施形態の液体冷却装置１は、蒸発器２０がプール内の水中に浸され且つ凝縮器３０が液体外雰囲気中に存在している状態で、水中に浮かぶよう、作動流体を含めた全体の浮力及び全体の重量バランスが設定されている。本実施形態において、連結構造体１０の封止空間は、液体冷却装置１の全体の浮力を大きくして、以上の使用状態を確保するために設けられている。

以上、本実施形態では、蒸発器２０で気化された作動流体が凝縮器３０へ向かうルートと、凝縮器３０で液化された作動流体が蒸発器２０へ向かうルートとが異なり、蒸発器２０で気化された作動流体と凝縮器３０で液化された作動流体とが混じり合うことがない。また、本実施形態では、複数の蒸発伝熱管２１及び複数の凝縮伝熱管３１を用いて、熱交換する部位の伝熱面積を大きくしている。さらに、本実施形態では、凝縮伝熱管３１にフィン付き伝熱管を用いている。よって、本実施形態では、プール内の水を効率よく冷却することができる。

また、本実施形態では、作動流体が液体冷却装置１内で外部の流体と熱交換しつつ自然対流するため、駆動電力がなくても、プール内の水を冷却することができる。

さらに、本実施形態では、一つの液体冷却器２の各構成要素が一体化されていると共に、複数の液体冷却器２が一体化されているため、必要に応じて、比較的容易に搬送することができる。

また、本実施形態の液体冷却装置１は、水中に浮かばせた状態で使用されるため、プール内の水位が変動しても、蒸発器２０を確実に水中に存在させ且つ凝縮器３０を確実に空気中に存在させることができ、水位変動に対応することができる。さらに、地震による損傷を最小限に抑えることができる。

「第二実施形態」
次に、図３を参照して、液体冷却装置の第二実施形態について説明する。

本実施形態の液体冷却装置１ｂは、基本的に、第一実施形態の液体冷却装置１と同様で、複数の液体冷却器２ｂと、連結構造体１０ｂとを備えている。但し、本実施形態の液体冷却装置１ｂは、液体冷却器２ｂの凝縮器３０ｂ及び連結構造体１０ｂの構成が第一実施形態と若干異なっている。そこで、以下では、本実施形態の凝縮器３０ｂ及び連結構造体１０ｂの構成を主として説明する。

本実施形態の凝縮器３０ｂは、第一実施形態の凝縮器３０と同様、複数の凝縮伝熱管３１ｂと凝縮器入口ヘッダ３２ｂと凝縮器出口ヘッダ３３ｂとを有している。凝縮器入口ヘッダ３２ｂと凝縮器出口ヘッダ３３ｂとは、第一実施形態と同様、互いに間隔をあけて平行に配置され、複数の凝縮伝熱管３１ｂも、第一実施形態と同様、これら凝縮器入口ヘッダ３２ｂと凝縮器出口ヘッダ３３ｂとの間に配置され、両ヘッダ３２ｂ，３３ｂ相互を接続している。但し、本実施形態の凝縮器３０ｂは、蒸発器２０に対する凝縮伝熱管３１ｂの向き、凝縮器入口ヘッダ３２ｂの向き、及び凝縮器出口ヘッダ３３ｂの向きが第一実施形態と異なっている。

本実施形態の液体冷却装置１ｂの使用状態で、凝縮器出口ヘッダ３３ｂ及び凝縮器入口ヘッダ３２ｂは、複数の蒸発器２０の上方に配置されている。この使用状態で、凝縮器出口ヘッダ３３ｂ及び凝縮器入口ヘッダ３２ｂは、第一実施形態と異なり、第二側方向Ｙに延び且つ第一側方向Ｘで互いに対向している。よって、本実施形態の凝縮伝熱管３１ｂは、この使用状態では、第一実施形態と異なり、第一側方向Ｘに延びている。

液体冷却装置１ｂの使用状態で、複数の液体冷却器２ｂにおける凝縮器３０ｂは鉛直方向Ｚに並び、隣り合う凝縮器３０ｂにおける凝縮器出口ヘッダ３３ｂ相互及び凝縮器入口ヘッダ３２ｂ相互が鉛直方向Ｚで対向している。

本実施形態の連結構造体１０ｂも、第一実施形態と同様、内部に封止空間が形成され、ここに空気が封入されている。この連結構造体１０ｂは、複数の液体冷却器２ｂ毎の蒸発器出口ヘッダ２３ｂ相互を連結する冷却器連結部１２ｂと、複数の液体冷却器２ｂ毎の凝縮器入口ヘッダ３２ｂ相互及び凝縮器出口ヘッダ３３ｂ相互を連結するヘッダ連結部１１ｂとを有している。この冷却器連結部１２ｂとこのヘッダ連結部１１ｂとは連結されている。

以上、本実施形態でも、第一実施形態と基本的に同様の効果を得ることができる。

ところで、本実施形態を含め他の実施形態や変形例における液体冷却装置は、第一側方向Ｘの長さに対して第二側方向Ｙの長さが長くなっている。このため、本実施形態では、第二側方向Ｙに延びる凝縮器入口ヘッダ３２ｂ及び凝縮器出口ヘッダ３３ｂが第一実施形態よりも長くなり、凝縮器入口ヘッダ３２ｂと凝縮器出口ヘッダ３３ｂとを接続する凝縮伝熱管３１ｂの本数を多くすることができる。

このように、本実施形態では、第一実施形態よりも凝縮伝熱管３１ｂの本数を多くすることができるため、一伝熱管当たりに発生する液化作動流体の量を減らすことができ、全体として圧力損失を少なくすることができる。

「第三実施形態」
次に、図４を参照して、液体冷却装置の第三実施形態について説明する。

本実施形態の液体冷却装置１ｃは、第一及び第二実施形態の複数の蒸発器２０と同一の複数の蒸発器２０と、一つの凝縮器３０ｃと、連結構造体１０ｃと、を備えている。

本実施形態の凝縮器３０ｃは、以上の実施形態と同様、凝縮伝熱管３１ｃと凝縮器入口ヘッダ３２ｃと凝縮器出口ヘッダ３３ｃとを有している。

本実施形態の液体冷却装置１ｃの使用状態で、凝縮器３０ｃの凝縮器入口ヘッダ３２ｃ及び凝縮器出口ヘッダ３３ｃは、複数の蒸発器２０の上方に配置されている。この使用状態で、凝縮器出口ヘッダ３３ｃ及び凝縮器入口ヘッダ３２ｃは、第二側方向Ｙに延び、且つ互いに平行である。また、凝縮器入口ヘッダ３２ｃは、凝縮器出口ヘッダ３３ｃに対して第一側方向Ｘの一方の側に向かうに連れて上方に向かう斜め上方向に対向配置されている。

凝縮伝熱管３１ｃは、凝縮器入口ヘッダ３２ｃから、第一側方向Ｘで蛇行しつつ下方に向かって延びて、凝縮器出口ヘッダ３３ｃに接続されている。本実施形態では、凝縮器３０ｃが一つで、凝縮伝熱管３１ｃの本数が第一実施形態の凝縮伝熱管３１の全本数より少なくなる。しかしながら、本実施形態では、以上のように、凝縮伝熱管３１ｃを蛇行させて、一本当たりの伝熱面積を大きくしているので、液体冷却装置１ｃにおける全凝縮伝熱管３１ｃの伝熱面積を第一実施形態とほぼ同様の大きさにすることができる。

本実施形態の連結構造体１０ｃも、第一及び第二実施形態と同様、内部に封止空間が形成され、ここに空気が封入されている。この連結構造体１０ｃは、複数の蒸発器２０毎の蒸発器出口ヘッダ２３相互を連結する蒸発器連結部１２ｃと、蒸発器連結部１２ｃと凝縮器入口ヘッダ３２及び凝縮器出口ヘッダ３３とを連結するヘッダ連結部１１ｃと、を有する。

以上、本実施形態でも、第一実施形態と基本的に同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、凝縮器３０ｃが１つで凝縮伝熱管３１ｃの本数が第一実施形態の凝縮伝熱管３１の全本数より少なくなるので、第一実施形態よりも溶接箇所を少なくすることができる。

「第一変形例」
次に、図５を参照して、第一実施形態の液体冷却装置１の第一変形例について説明する。

本変形例の液体冷却装置１ｄは、第一実施形態における各第一接続管４１に、ここを通る気化作動流体の流量を調節する流量調節弁５１を設けたものである。

蒸発器２０内での作動流体の気化量が一定量以上になると、気化作動流体を全て凝縮器３０内で液化させることができなくなり、熱輸送が停止してしまう。そこで、本変形例では、第一接続管４１に流量調節弁５１を設け、凝縮器３０内に気化作動流体が一定量以上流れ込めないように、気化作動流体の流量を調節できるようにして、熱郵送の停止を防止できるようにしている。

「第二変形例」
次に、図６を参照して、第一実施形態の液体冷却装置１の第二変形例について説明する。

本変形例の液体冷却装置１ｅは、第一実施形態における蒸発器入口ヘッダ２２に対する第二接続管４２ｅの接続位置を変えたものである。第一実施形態では、蒸発器入口ヘッダ２２の端部に第二接続管４２を接続している。一方、本変形例では、蒸発器入口ヘッダ２２の長手方向の中央部に第二接続管４２ｅを接続している。

第二接続管４２，４２ｅから蒸発伝熱管２１への液化作動流体の流量は、第二接続管４２，４２ｅに近い方の蒸発伝熱管２１の方が多く、第二接続管４２，４２ｅから遠い方の蒸発伝熱管２１の方が少なくなる。このように、複数の蒸発伝熱管２１相互間で、流れ込む液化作動流体の流量に偏りがあると、蒸発器２０全体での作動流体の気化効率が低下してしまう。

このため、第一実施形態のように、蒸発器入口ヘッダ２２の一端部に第二接続管４２を接続すると、蒸発器入口ヘッダ２２の一端部側に接続されている蒸発伝熱管２１に流れ込む液化作動流体の流量が多くなり、蒸発器入口ヘッダ２２の他端部側に接続されている蒸発伝熱管２１に流れ込む液化作動流体の流量が極端に少なくなる。よって、蒸発器２０全体での作動流体の気化効率が低下する。

一方、本変形例のように、蒸発器入口ヘッダ２２の長手方向の中央部に第二接続管４２ｅを接続すると、蒸発器入口ヘッダ２２の中央部に接続されている蒸発伝熱管２１に流れ込む液化作動流体の流量が多くなるものの、蒸発器入口ヘッダ２２の両端部側に接続されている蒸発伝熱管２１に流れ込む液化作動流体の流量はあまり少なくならない。これは、第二接続管４２ｅの接続位置から最も遠い蒸発伝熱管２１までの距離が第一実施形態と比較して半分になるからである。このため、本変形例では、複数の蒸発伝熱管２１相互間で、流れ込む液化作動流体の流量の偏りを小さくすることができ、蒸発器２０全体での作動流体の気化効率低下を抑えることができる。

「第三変形例」
次に、図７及び図8を参照して、第一実施形態の液体冷却装置１の第三変形例について説明する。

本変形例の液体冷却装置１ｆは、図７に示すように、第一実施形態の液体冷却装置１に、この液体冷却装置１の複数の蒸発器２０を覆うダクト６０と、このダクト６０内に空気を送り込む送風機６５と、を追加したものである。

ダクト６０は、両端が開口した筒状を成している。ダクト６０の両端の開口６１，６２のうち、一方の開口６１は、他方の開口６２よりも開口面積が小さくなっている。この一方の開口６１は入口開口を成し、他方の開口６２は出口開口を成している。ダクト６０の挿通方向は、複数の凝縮器３０が並んでいる方向である第二側方向Ｙである。

送風機６５は、ダクト６０の入口開口６１内に設けられている。また、ダクト６０は、連結構造体１０に固定されている。

以上、本変形例では、電源が確保されていれば、送風機６５により、複数の凝縮器３０に接する単位時間当たりの空気流量を多くすることができるので、プール内の水の冷却効率を高めることができる。

ところで、本変形例では、図８に示すように、ダクト６０の入口開口６１がプールＰの縁Ｐｅ近傍に位置し、ダクト６０の出口開口６２側がプールＰの中央側を向くように、液体冷却装置１ｆを配置する。本変形例において、液体冷却装置１ｆをこのように配置すると、プールＰ上の空気よりもプール脇側の相対的に低温の空気を凝縮機３０に送ることができるので、プールＰ内の水の冷却効率をより高めることができる。

なお、本変形例では、ダクト６０を連結構造体１０に固定しているが、このダクト６０を複数の凝縮器３０に固定してもよいし、複数の凝縮器３０及び連結構造体１０に固定してもよい。また、本変形例では、ダクト６０の入口開口６１内に、この入口開口６１から外部の空気をダクト６０内に押し込む送風機６５を設けているが、この替りに、ダクト６０の出口開口６２内に、この出口開口６２からダクト６０内の空気を引き出す送風機を設けてもよい。

「第四変形例」
次に、図９を参照して、第一実施形態の液体冷却装置１の第四変形例について説明する。

本変形例の液体冷却装置１ｇは、第一実施形態の液体冷却装置１に、全体としての浮力を大きくする浮力発生体５５を追加したものである。

この浮力発生体５５は、第一実施形態の液体冷却装置１において、各部の材質や強度等の関係から各部の重量が大きくなり、当該液体冷却装置１をプール内の水に入れた際に、凝縮器３０が空気中に存在する状態を確保できない場合に設けられる。

この浮力発生体５５は、それ自体の浮力が大きいものであれば、如何なるものでもよく、例えば、内部に封止空間が形成されるよう鋼板等でボックス形状に構成したものでも、エンジニアリングプラスチック等で形成されたブイ等であってもよい。さらに、耐久性を考慮せずに搬送性を重視するような場合には、ゴム風船のようなものであってもよい。

この浮力発生体５５は、連結構造体１０と蒸発器２０とのうち少なくとも一方に取り付けられる。浮力発生体５５は、第一実施形態の液体冷却装置１に、第一側方向Ｘ及び第二側方向Ｙに関してバランスよく水中で浮くように、取り付けられることが好ましい。このため、例えば、一つの浮力発生体５５を設ける場合には、第一実施形態の液体冷却装置１を囲むように枠状になっていることが好ましい。また、複数の浮力発生体５５を設ける場合には、第一実施形態の液体冷却装置１を基準にして、第一側方向Ｘ及び第二側方向Ｙにおいて均等に配置することが好ましい。

「第五変形例」
次に、図１０及び図１１を参照して、第一実施形態の液体冷却装置１の第五変形例について説明する。

本変形例の液体冷却装置１ｈは、図１０に示すように、液体が入っている容器枠、この場合、水が入っているプール枠に、第一実施形態の液体冷却装置１を取り付ける取付具７０を追加したものである。

取付具７０は、図１１に示すように、第一実施形態の液体冷却装置１の連結構造体１０に固定されている装置側部材７１と、装置側部材７１に対して鉛直方向Ｚに相対移動可能に係合し、プール枠に固定される枠側部材７２と、を有する。

枠側部材７２は、使用状態において、鉛直方向Ｚに凹んだ係合溝部７３と、この溝係合部から水平な方向に延びている延在部７４と、この延在部７４の端部に取り付けられ、プール枠に接続される接続部７５と、を有している。装置側部材７１は、その一部が枠側部材７２の係合溝部７３に入り込み、第一側方向Ｘ及び第二側方向Ｙの相対移動が規制されつつ鉛直方向Ｚに相対移動可能に係合する。

このため、本変形例では、プルー枠に対して第一実施形態の液体冷却装置１の第一側方向Ｘ及び第二側方向Ｙに関する相対移動を規制しつつ、鉛直方向Ｚに関する相対移動を許容する。よって、本変形例では、プール枠に対して第一実施形態の液体冷却装置１の第一側方向Ｘ及び第二側方向Ｙに関する相対移動を規制しつつ、プール内に水の水位変動に対応することができる。

なお、取付具７０は、プルー枠に対して第一実施形態の液体冷却装置１の第一側方向Ｘ及び第二側方向Ｙに関する相対移動を規制しつつ、鉛直方向Ｚに関する相対移動を許容する構成であれば如何なる構成でもよい。例えば、本変形例では、取付具７０の枠側部材７２に係合溝部７３を設けたが、装置側部材に溝係合部を設けてもよい。

「その他の変形例」
以上の変形例は、いずれも第一実施形態の液体冷却装置１の変形例であるが、第二及び第三実施形態に対して、これらの変形例を適用してもよい。また、これらの変形例は適宜組み合わせて各実施形態に適用してもよい。

１，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ：液体冷却装置、２，２ｂ：液体冷却器、１０，１０ｂ，１０ｃ：連結構造体、２０：蒸発器、２１：蒸発伝熱管、２２：蒸発器入口ヘッダ、２３：蒸発器出口ヘッダ、３０，３０ｂ，３０ｃ：凝縮器、３１，３１ｂ，３１ｃ：凝縮伝熱管、３２，３２ｂ，３２ｃ：凝縮器入口ヘッダ、３３，３３ｂ，３３ｃ：凝縮器出口ヘッダ、４１：第一接続管、４２，４２ｅ：第二接続管、５１：流量調節弁、５５：浮力発生体、６０：ダクト、６５：送風機、７０：取付具

Claims (15)

1. 液体中に浸され、該液体と内部の作動流体とを熱交換させることで該作動流体を気化させる蒸発器と、
   前記気化された作動流体を前記蒸発器から前記液体の上方の液体外雰囲気内に導く第一接続管と、
   前記液体外雰囲気に配置され、前記第一接続管からの前記気化された作動流体を前記液体外雰囲気の気体と熱交換させることで該作動流体を液化させる凝縮器と、
   前記液化された作動流体を前記凝縮器から前記蒸発器に導く第二接続管と、
   前記蒸発器と前記凝縮器とを連結し、該蒸発器、該凝縮器、前記第一接続管及び前記第二接続管を一体的に搬送可能にユニット化する連結構造体と、
   を備えていることを特徴とする液体冷却装置。
2. 請求項１に記載の液体冷却装置において、
   前記蒸発器が前記液体内に浸され且つ前記凝縮器が前記液体外雰囲気中に存在している状態で、前記液体中に浮かぶよう、全体の浮力及び重量バランスが設定されている、
   ことを特徴とする液体冷却装置。
3. 請求項２に記載の液体冷却装置において、
   前記連結構造体は、内部に封止空間が形成され、該封止空間内に気体が封入されている、ことを特徴とする液体冷却装置。
4. 請求項２又は３に記載の液体冷却装置において、
   前記連結構造体と前記蒸発器とのうちの少なくとも一方に取り付けられ、全体としての浮力を大きくする浮力発生体を備えている、
   ことを特徴とする液体冷却装置。
5. 請求項２から４のいずれか一項に記載の液体冷却装置において、
   前記連結構造体を前記液体が入っている枠に取り付ける取付具を備え、
   前記取付具は、前記連結構造体に固定されている装置側部材と、該装置側部材に対して鉛直方向に相対移動可能に係合し、前記枠に固定される枠側部材と、を有する、
   ことを特徴とする液体冷却装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の液体冷却装置において、
   両端が開口している筒状を成し、前記蒸発器を覆うダクトと、
   前記液体外雰囲気中の気体を前記ダクトの一方の開口からダクト内に送り込み、他方の開口から排気させる送風機と、
   を備え、
   前記送風機は前記ダクトに設けられ、該ダクトは前記連結構造体と前記蒸発器とのうちの少なくとも一方に固定されている、
   ことを特徴とする液体冷却装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の液体冷却装置において、
   前記蒸発器は、前記液化された作動流体と前記液体とを熱交換させることで該作動流体を気化させる複数の蒸発伝熱管と、前記第二接続管及び複数の該蒸発伝熱管に接続され、該第二接続管からの前記液化された作動流体を複数の該蒸発伝熱管に導く蒸発器入口ヘッダと、複数の該蒸発伝熱管及び前記第一接続管に接続され、複数の該蒸発伝熱管で前記気化された作動流体を該第一接続管に導く蒸発器出口ヘッダと、を有し、
   前記凝縮器は、前記気化された作動流体と前記液体外雰囲気中の前記気体とを熱交換させることで該作動流体を液化させる複数の凝縮伝熱管と、前記第一接続管及び複数の該凝縮伝熱管に接続され、該第一接続管からの前記気化された作動流体を複数の該凝縮伝熱管に導く凝縮器入口ヘッダと、複数の該凝縮伝熱管及び前記第二接続管に接続され、複数の該凝縮伝熱管で前記液化された作動流体を該第二接続管に導く凝縮器出口ヘッダと、を有する、
   ことを特徴とする液体冷却装置。
8. 請求項７に記載の液体冷却装置において、
   前記複数の凝縮伝熱管は、フィン付き伝熱管である、
   ことを特徴とする液体冷却装置。
9. 請求項７又は８に記載の液体冷却装置において、
   前記第一接続管には、該第一接続管を通る前記気化された作動流体の流量を調節する流量調節弁が設けられている、
   ことを特徴とする液体冷却装置。
10. 請求項７から９のいずれか一項に記載の液体冷却装置において、
    前記第二接続管は、前記蒸発器入口ヘッダの長手方向の中央部の位置に接続されている、
    ことを特徴とする液体冷却装置。
11. 請求項７から１０のいずれか一項に記載の液体冷却装置において、
    複数の液体冷却器を備え、複数の該液体冷却器は、それぞれ、前記蒸発器と前記第一接続管と前記凝縮器と前記第二接続管とを有し、
    前記連結構造体は、複数の前記液体冷却器相互を連結しつつ、該液体冷却器の前記蒸発器と前記凝縮器とを連結する、
    ことを特徴とする液体冷却装置。
12. 請求項１１に記載の液体冷却装置において、
    複数の前記液体冷却器における前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、該蒸発器の前記蒸発器出口ヘッダは、該蒸発器の前記蒸発器入口ヘッダに対して鉛直上方に対応配置され、該液体冷却器における前記凝縮器の前記凝縮器出口ヘッダは、該蒸発器出口ヘッダに対して鉛直上方に対向配置され、該凝縮器の前記凝縮器入口ヘッダは、該凝縮器出口ヘッダに対して鉛直上方に対向配置され、
    複数の前記液体冷却器における前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、複数の前記液体冷却器は側方向に並び、隣り合う該液体冷却器における前記蒸発器出口ヘッダ相互及び前記凝縮器出口ヘッダ相互が該側方向で対向し、
    前記連結構造体は、前記液体冷却器の前記蒸発器出口ヘッダと前記凝縮器出口ヘッダとを連結するヘッダ連結部と、複数の該液体冷却器毎の該ヘッダ連結部相互を連結する冷却器連結部と、を有する、
    ことを特徴とする液体冷却装置。
13. 請求項１１に記載の液体冷却装置において、
    複数の前記液体冷却器における前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、該蒸発器の前記蒸発器出口ヘッダ及び前記蒸発器入口ヘッダは第一側方向に延び、且つ該蒸発器出口ヘッダは該蒸発器入口ヘッダに対して鉛直上方に対応配置され、
    複数の前記液体冷却器における前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、複数の該蒸発器は前記第一側方向と異なる第二側方向に並び、隣り合う該蒸発器における前記蒸発器出口ヘッダ相互が該第二側方向で対向し、
    複数の前記液体冷却器における前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、前記凝縮器の前記凝縮器出口ヘッダ及び前記凝縮器入口ヘッダは、複数の前記蒸発器の上方に配置され、前記第二側方向に延び且つ前記第一側方向で互いに対向し、
    複数の前記液体冷却器における前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、複数の該液体冷却器における前記凝縮器は鉛直方向に並び、隣り合う該凝縮器における前記凝縮器出口ヘッダ相互及び前記凝縮器入口ヘッダ相互が鉛直方向で対向し、
    前記連結構造体は、複数の前記液体冷却器毎の前記蒸発器出口ヘッダ相互を連結する冷却器連結部と、複数の前記液体冷却器毎の前記凝縮器入口ヘッダ相互及び／又は前記凝縮器出口ヘッダ相互を連結するヘッダ連結部とを有し、該冷却器連結部と該ヘッダ連結部とが連結されている、
    ことを特徴とする液体冷却装置。
14. 請求項７から１０のいずれか一項に記載の液体冷却装置において、
    複数の前記蒸発器を備え、
    複数の前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、該蒸発器の前記蒸発器出口ヘッダ及び前記蒸発器入口ヘッダは第一側方向に延び、且つ該蒸発器出口ヘッダは該蒸発器入口ヘッダに対して鉛直上方に対応配置され、
    複数の前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、複数の該蒸発器は前記第一側方向と異なる第二側方向に並び、隣り合う該蒸発器における前記蒸発器出口ヘッダ相互が該第二側方向で対向し、
    複数の前記蒸発器が前記液体中に浸された状態で、前記凝縮器の前記凝縮器出口ヘッダ及び前記凝縮器入口ヘッダは、複数の前記蒸発器の上方に配置され、前記第二側方向に延び、該凝縮器入口ヘッダは該凝縮器出口ヘッダに対して前記第一側方向の一方の側に向かうに連れて上方に向かう斜め上方向に対向配置され、
    前記連結構造体は、複数の前記蒸発器毎の前記蒸発器出口ヘッダ相互を連結する蒸発器連結部と、該蒸発器連結部と前記凝縮器入口ヘッダ及び／又は前記凝縮器出口ヘッダとを連結するヘッダ連結部と、を有する、
    ことを特徴とする液体冷却装置。
15. 請求項１４に記載の液体冷却装置において、
    前記凝縮伝熱管は、前記凝縮器入口ヘッダから前記第一側方向で蛇行しつつ下方に向かって前記凝縮器出口ヘッダに接続されている、
    ことを特徴とする液体冷却装置。

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