JP2019082273A - Cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、冷媒を自然循環させる冷却システムに関する。 The present disclosure relates to a cooling system that naturally circulates a refrigerant.
循環流路に冷媒を循環させ、循環流路の一部である吸熱部において冷却対象物から吸熱を行い、循環流路の他の一部である放熱部において冷媒から放熱を行う冷却システムが知られている。また、このような冷却システムにおいて、ポンプ等の動力を用いずに冷媒を自然循環させるものも知られている(例えば特許文献1及び2)。特許文献1及び2では、冷媒に気泡を生じさせ、その気泡の浮力を利用して、冷媒を循環させている。
A cooling system is known that circulates a refrigerant through a circulation channel, absorbs heat from an object to be cooled in an endothermic unit that is a part of the circulation channel, and dissipates heat from the refrigerant in another radiator unit that is another part of the circulation channel. It is done. In addition, among such cooling systems, one that naturally circulates a refrigerant without using a power of a pump or the like is also known (for example,
本願出願人の実験では、特許文献1及び2で開示されているような冷却システムを用いた場合、自然循環が停止してしまう場合があることが分かった。そこで、より確実に冷媒を自然循環させることができる冷却システムが望まれる。
In the experiments of the present applicant, it was found that when the cooling system as disclosed in
本開示の一態様に係る冷却システムは、冷媒が循環する循環流路であって、外部の冷却対象物から吸熱する吸熱部、前記吸熱部から上方へ延びる部分を含む第1流路、前記第1流路の前記吸熱部とは反対側に接続されており、外部へ放熱を行う放熱部、及び前記放熱部から前記吸熱部まで延びている第2流路、を順に含んでいる循環流路と、前記第1流路から上方へ分岐する密閉空間を構成している気泡溜まり部と、を有している。 A cooling system according to an aspect of the present disclosure is a circulation flow path through which a refrigerant circulates, and a heat absorption portion absorbing heat from an external cooling target, a first flow path including a portion extending upward from the heat absorption portion, A circulation flow path which is connected to the opposite side to the heat absorption portion of one flow path and includes a heat dissipation portion for radiating heat to the outside, and a second flow path extending from the heat dissipation portion to the heat absorption portion And an air bubble reservoir forming an enclosed space which branches upward from the first flow path.
一例において、前記気泡溜まり部は、前記循環流路の最も高い位置から分岐している。 In one example, the bubble reservoir branches from the highest position of the circulation channel.
一例において、前記放熱部は、前記吸熱部よりも上方に位置している。 In one example, the heat dissipation unit is located above the heat absorption unit.
一例において、前記第2流路の断面積の平均値は、前記第1流路の断面積の平均値よりも大きい。 In one example, the average value of the cross-sectional areas of the second flow channels is larger than the average value of the cross-sectional areas of the first flow channels.
一例において、前記第2流路は、中途で断面積が局部的に大きくされてタンク部を有している。 In one example, the second flow path has a tank portion where the cross-sectional area is locally increased halfway.
一例において、前記冷媒は、沸点が30℃以上60℃以下である。 In one example, the refrigerant has a boiling point of 30 ° C. or more and 60 ° C. or less.
上記の構成によれば、より確実に自然循環を生じさせることができる。 According to the above configuration, natural circulation can be more reliably generated.
<第1実施形態>
(全体構成)
図1は、第1実施形態に係る冷却システム1の概略構成を示す模式図である。
First Embodiment
(overall structure)
FIG. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of a
冷却システム1は、冷却対象物としての冷却対象流体L1を冷却するように構成されている。冷却対象流体L1は、気体であってもよいし、液体であってもよい。また、冷却対象流体L1の成分も任意である。また、冷却対象流体L1の冷却前の温度及び冷却後の温度(目標温度)も適宜に設定されてよい。
The
冷却対象流体L1は、冷却用容器15に貯留されている。例えば、冷却用容器15は、特に図示しないが、不図示の流入口及び流出口を有している。そして、冷却対象流体L1は、連続的又は間欠的に、流入口から冷却用容器15に供給され、一時的に冷却用容器15に滞留し、流出口から排出される。その過程において、冷却対象流体L1は冷却システム1によって冷却される。
The fluid to be cooled L1 is stored in the
なお、冷却用容器15の形状及び容積は適宜に設定されてよい。また、冷却用容器15は、密閉容器であってもよいし、大気開放された容器であってもよい。また、冷却用容器15は、冷却対象流体L1が一時的に滞留しないような形状(例えば一定の断面積の流路の一部)であってもよい。冷却用容器15は、冷却システム1の一部と捉えられてもよいし、冷却システム1とは別の部材と捉えられてもよい。
In addition, the shape and volume of the
冷却システム1は、冷却対象流体L1から熱を奪う冷媒L3を循環させる循環流路3と、冷媒L3の自然循環をより確実に生じさせるための気泡溜まり部5とを有している。循環流路3及び気泡溜まり部5を構成する部材の材料及び寸法は適宜に設定されてよい。例えば、これらの部材は、金属によって構成されている。また、循環流路3及び気泡溜まり部5の径(例えば最小径、平均径又は最大径)は、例えば、10mm以上又は100mm以上である。
The
冷却システム1は、例えば、動力及び/又は信号入力(操作)が不要な構成とされている。例えば、冷媒L3を循環させるポンプ、冷媒L3の流れを制御する制御弁(制御装置によって制御されるもの)、及び/又は冷媒L3を(後述する放熱部11において)冷却するためのファン等は設けられていない。ただし、冷却システム1の用途及び/又は規模等によっては、そのような構成要素が設けられてもよい。
The
(循環流路)
循環流路3は、冷媒L3の流れ方向(図中、点線の矢印で示す。)において順に、吸熱部7、第1流路9、放熱部11及び第2流路13を有している。
(Circulation channel)
The
吸熱部7は、冷媒L3によって冷却対象流体L1の吸熱を行う部分(流路)である。吸熱部7は、例えば、冷却対象流体L1内(及び/又は冷却用容器15内)に位置しており、その外面が冷却対象流体L1に接している。また、吸熱部7は、例えば、全体として、冷媒L3の上流側から下流側への方向が下方から上方への方向になるように延びている。換言すれば、吸熱部7の流出口は、吸熱部7の流入口の上方に位置している。なお、吸熱部7は、一部において、上流側から下流側への方向が、水平方向、又は上方から下方への方向になっていても構わない。
The
吸熱部7は、冷却対象流体L1との接触面積が大きくなるように適宜な形状とされてよい。例えば、吸熱部7は、コイル状(図示の例)又はミアンダ状等の形状で延びていてよい。すなわち、吸熱部7は、適宜に屈曲及び/又は湾曲して延びていてよい。また、例えば、吸熱部7は、複数の流路に分岐して、再度合流してもよいし、薄型幅広の流路を形成していてもよい。吸熱部7の断面積(横断面(流れに直交する断面)の面積。以下、特に断りがない限り、同様。)は、適宜に設定されてよい。例えば、吸熱部7の断面積は、循環流路3の他の部分の断面積よりも小さくされてよい。
The
第1流路9は、吸熱部7の下流側と放熱部11の上流側とを接続する部分である。第1流路9は、例えば、吸熱部7から上方へ延びる前段部9aと、前段部9aから延びて放熱部11に到達する後段部9bとを有している。
The
前段部9aは、例えば、鉛直方向に直線状に延びている。ただし、前段部9aは、全体として、吸熱部7から上方へ延びていればよく(前段部9aの流出口が前段部9aの流入口の上方に位置していればよく)、鉛直方向に傾斜していてもよいし、中途に屈曲又は湾曲する部分を含んでいてもよい。また、一部において、上流側から下流側への方向が、水平方向、又は上方から下方への方向になっていても構わない。前段部9aの断面積は、例えば、一定である。
The
後段部9bは、前段部9aから水平方向に直線状に延びている。ただし、後段部9bは、前段部9aから下方へ延びていてもよい。また、後段部9bは、中途に屈曲又は湾曲する部分を含んでいてもよい。また、一部において、上流側から下流側への方向が、水平方向、又は下方から上方への方向になっていても構わない。後段部9bの断面積は、例えば、一定である。
The
後段部9bは、例えば、その全体が、前段部9aの最も高い位置(後段部9bとの接続位置)と同一の高さ以下の範囲(図示の例では同一高さの位置)に位置している。ただし、後段部9bは、その一部を前段部9aの最も高い位置よりも高くに位置させることも可能である。前段部9a及び後段部9bは、互いに断面積が異なっていてもよいし、同一でもよい。
For example, the entire
放熱部11は、冷媒L3の熱を循環流路3の外部へ放熱するための部分である。放熱部11は、例えば、大気によって冷却されてもよいし、気体状及び/又は液体状の冷媒によって冷却されてもよいし、地中に埋設されて冷却されてもよい。
The
図示の例では、放熱部11は、冷媒L5が満たされた放熱用容器17内に配置されており、これにより、冷却されている。冷媒L5は、例えば、沸点が比較的低いものであり、放熱用容器17内で沸騰する。特に図示しないが、放熱用容器17内では、液相の冷媒L5上に気相の冷媒L5が位置している。
In the example of illustration, the
放熱部11は、例えば、全体として、冷媒L3の上流側から下流側への方向が上方から下方への方向になるように延びている流路からなる。すなわち、放熱部11の流出口は、放熱部11の流入口の下方に位置している。ただし、放熱部11は、例えば、その全体が水平方向に延びていてもよいし、一部において、上流側から下流側への方向が、下方から上方への方向になっていても構わない。さらに、放熱部11は、その全体として、上流側から下流側への方向を下方から上方への方向にすることも可能である。
The
放熱部11は、冷媒L5(又は他の放熱部11を冷却するもの)との接触面積が大きくなるように適宜な形状とされてよい。例えば、放熱部11は、ミアンダ状(図示の例)又はコイル状等の形状で延びていてよい。すなわち、放熱部11は、適宜に屈曲及び/又は湾曲して延びていてよい。また、例えば、放熱部11は、複数の流路に分岐して、再度合流してもよいし、薄型幅広の流路を形成していてもよい。放熱部11の断面積は、適宜に設定されてよい。
The
放熱部11は、例えば、その全体が吸熱部7の全体よりも上方に位置している。ただし、放熱部11は、その一部が吸熱部7の最も高い位置よりも下方に位置したり、その全体が吸熱部7の最も高い位置よりも下方に位置したり、その一部が吸熱部7の全体よりも下方に位置したり、その全体が吸熱部7の全体よりも下方に位置したりしていてもよい。
For example, the whole of the
第2流路13は、放熱部11の下流側と吸熱部7の上流側とを接続する部分である。第2流路13は、全体として、冷媒L3の上流側から下流側への方向が上方から下方への方向になるように延びている。すなわち、第2流路13の流出口は、第2流路13の流入口の下方に位置している。ただし、第2流路13は、一部において、上流側から下流側への方向が、水平方向、又は上方から下方への方向になっていても構わない。図示の例では、第2流路13は、放熱部11から水平方向に延びる部分(符号省略)と、当該部分から下方へ延びる垂下部13aとを有している。
The
垂下部13aは、例えば、鉛直方向に直線状に延びている。ただし、垂下部13aは、鉛直方向に傾斜していてもよいし、中途に屈曲又は湾曲する部分を含んでいてもよい。また、一部において、上流側から下流側への方向が、水平方向、又は上方から下方への方向になっていても構わない。 The hanging portion 13a extends, for example, linearly in the vertical direction. However, the hanging portion 13a may be inclined in the vertical direction, or may include a portion bent or curved halfway. Also, in part, the direction from the upstream side to the downstream side may be a horizontal direction or a direction from the upper side to the lower side.
第2流路13の下流側部分(垂下部13a)は、冷却対象流体L1内(及び/又は冷却用容器15内)に位置しており、吸熱部7に接続されている。なお、第2流路13は、例えば、吸熱部7に比較して、冷却対象流体L1から冷媒L3へ熱が流れにくくなっている。例えば、既述のように吸熱部7は、冷却対象流体L1との接触面積が増加するような構成とされているのに対して、垂下部13aは、吸熱部7よりも大きい断面積で、直線状に延びている。すなわち、冷却対象流体L1内において、垂下部13aの容積に対する表面積の比は、吸熱部7の容積に対する表面積の比よりも十分に小さくされている。
The downstream side portion (drooping portion 13a) of the
循環流路3内の種々の部位同士において、断面積の大きさの相対関係は適宜に設定されてよい。例えば、既述のように、吸熱部7の断面積は、他の部分の断面積よりも小さくされてよい。第1流路9及び第2流路13の断面積は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい
The relative relationship between the sizes of the cross-sectional areas may be set appropriately at various portions in the
(気泡溜まり部)
気泡溜まり部5は、密閉容器からなる。そして、気泡溜まり部5は、第1流路9に接続されて、第1流路9から上方に分岐する密閉空間を構成している。第1流路9と気泡溜まり部5とを接続する開口3a(分岐点において気泡溜まり部5側へ開口する開口)は、例えば、第1流路9から上方に開口している。このように、密閉空間が第1流路9から上方に分岐するとは、例えば、開口3aが第1流路9から上方に開口し、密閉空間の少なくとも一部が当該開口3aの上方に位置していることをいう。なお、開口3aは、第1流路9から気泡溜まり部5へ向かって上方に開口していれば、鉛直方向に平行に開口している必要は無く、鉛直方向に対して斜めに開口していてもよい。
(Bubble pool)
The
より具体的には、図示の例では、開口3aは、第1流路9の前段部9aの端面に形成されている。別の観点では、前段部9aの延びる方向と、開口3aの気泡溜まり部5への開口方向とは一致している。かつ、その方向は、鉛直方向である(鉛直方向に傾斜していない。)。開口3aの位置は、図示の例では、第1流路9の最も高い位置であり、また、循環流路3の最も高い位置である。
More specifically, in the illustrated example, the
気泡溜まり部5の形状は、適宜な形状とされてよい。図示の例では、気泡溜まり部5は、循環流路3の断面積(例えば最大の断面積)よりも大きい断面積で上方へ延びる柱状の空間を有する容器部5aを含んでいる。なお、容器部5aと開口3a(分岐点)との間の部分(符号省略)も、本実施形態の説明では、気泡溜まり部5の一部であるものとする。容器部5aは、下面において第1流路9と連通されている。
The shape of the
気泡溜まり部5の容積は適宜に設定されてよい。例えば、気泡溜まり部5又は容器部5aの容積は、循環流路3の容積の10%以上60%以下、又は30%以上50%以下である。
The volume of the
(冷媒)
冷媒L3の成分(別の観点では沸点)は、冷却システム1の用途(別の観点では、冷却対象流体L1の種類、冷却前の温度及び冷却後の温度)等に応じて適宜に設定されてよい。例えば、冷媒L3は、吸熱部7において冷却対象流体L1から熱を奪うことによって、沸騰可能なものから選択されている。また、例えば、冷媒L3は、沸点が30℃以上60℃以下のものである。このような沸点の冷媒としては、フッ素系の冷媒を挙げることができる。なお、冷却システム1の用途によっては、冷媒L3として水が用いられてもよい。
(Refrigerant)
The components of the refrigerant L3 (the boiling point in another aspect) are appropriately set according to the application of the cooling system 1 (in another aspect, the type of the fluid L1 to be cooled, the temperature before cooling and the temperature after cooling), etc. Good. For example, the refrigerant L3 is selected from those that can boil by taking heat from the fluid to be cooled L1 in the
(冷却システムの作用)
吸熱部7における冷媒L3よりも高温の冷却対象流体L1が冷却用容器15内に供給されると、冷媒L3は冷却対象流体L1から熱を奪う。この際、冷媒L3の一部は、沸騰して気泡Bを形成しつつ、潜熱に相当する熱量を冷却対象流体L1から奪う。これにより、冷却対象流体L1が速やかに、及び/又は十分に冷却される。
(Function of cooling system)
When the fluid to be cooled L1 having a temperature higher than that of the refrigerant L3 in the
上記の作用に伴い、循環流路3においては、第2流路13から吸熱部7を経由して第1流路9へ向かう流れが生じる。すなわち、冷媒L3の自然循環が生じる。その理由としては、例えば、第2流路13と吸熱部7とでは後者の方が冷媒L3の密度が低くなり、ひいては、後者の方が重力による圧力が低くなることが挙げられる。また、例えば、吸熱部7において生じた気泡Bが浮力によって液状の冷媒L3内を浮き上がることが挙げられる。
With the above-described action, in the
ここで、気泡溜まり部5が設けられていない場合においては、自然循環の流量が低減され、あるいは自然循環が停止してしまうことがある。本願発明者は、その要因の一つとして、気泡Bが前段部9aから後段部9b(さらには放熱部11)へ流れ込むことが挙げられることを発見した。自然循環が妨げられる理由としては、例えば、気泡Bによって第2流路13の上方(放熱部11及び/又は後段部9b)における冷媒L3の密度が低くなることから、第2流路13と吸熱部7との間の圧力差が減じられてしまうことが挙げられる。また、例えば、気泡Bの浮力が、後段部9b及び/又は放熱部11において循環を妨げる向きに作用してしまうことが挙げられる。
Here, when the
しかし、本実施形態では、気泡溜まり部5が第1流路9から上方へ分岐する密閉空間を構成していることから、そのような不都合が生じるおそれを低減して、より確実に自然循環を生じさせることができる。具体的には、気泡Bは、前段部9aから気泡溜まり部5へ入り込み、気泡溜まり部5に滞留する。すなわち、気泡Bは、後段部9b以降へ流れ込みにくい。その結果、気泡Bが自然循環を妨げてしまうおそれが低減される。
However, in the present embodiment, since the
さらに、気泡溜まり部5を設けることによって、気泡Bの発生に起因する循環流路3内における圧力上昇を抑制することができる。圧力上昇の抑制により、例えば、まず、循環流路3内の耐圧性及び/又は耐久性を低くすることができる。ひいては、コスト削減を図ることができる。また、例えば、圧力上昇の抑制によって、循環流路3内の冷媒L3の沸点の上昇を抑えることができる。その結果、冷媒L3の気化による冷却能力が低下してしまうことを抑制できる。別の観点では、冷媒L3の材料選定(沸点調整)が容易化される。
Furthermore, the pressure rise in the
このように、気泡溜まり部5を設けることによって、気泡Bに起因する自然循環の低下が抑制されるだけでなく、気泡B(圧力上昇)に起因する冷媒L3の沸点上昇も抑制される。両効果が奏されることによって、例えば、冷却対象流体L1の温度変化及び/又は冷却システム1の周囲の環境の温度変化によって冷却能力が低下(変動)してしまうおそれを飛躍的に低減することができる。換言すれば、冷却能力を十分に発揮することができる温度帯を飛躍的に広くすることができる。
Thus, by providing the
また、本実施形態では、気泡溜まり部5は、循環流路3の最も高い位置から分岐している。従って、上記の、自然循環をより確実に生じさせる作用効果が増大する。例えば、気泡溜まり部5は、循環流路3の最も高い位置から分岐していない場合(この場合も本開示に係る技術に含まれる。)も、気泡Bを多少なりとも滞留させておくことができれば、気泡Bが自然循環を妨げるおそれを低減できる。ただし、この場合、気泡溜まり部5だけでなく、循環流路3の最も高い位置付近にも気泡Bが滞留したり、気泡Bが後段部9b以降へ流れ込んだりするおそれが生じる。その結果、気泡Bが自然循環を妨げるおそれを低減する効果が減じられてしまう。しかし、本実施形態では、そのようなおそれが低い。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、放熱部11は、吸熱部7よりも上方に位置している。従って、例えば、冷却されて相対的に密度が高くなった冷媒L3が、より多く、第2流路13と吸熱部7との境界の上方に位置することになる。その結果、吸熱部7及び第2流路13の間における重力による圧力差が拡大する。ひいては、自然循環をより確実に生じさせることができる、又は自然循環の流量を増加させることができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、冷媒L3は、沸点が30℃以上60℃以下である。従って、例えば、常温(例えば20℃±15℃)よりも少し温度が高い(換言すれば冷却対象物としては比較的温度が低い)冷却対象流体L1でも冷却することができる。また、例えば、冷媒L3を常温下で放熱することも容易化される。その結果、例えば、動力を用いずに、比較的低い温度の冷却対象流体L1の冷却を行うことができる。 Further, in the present embodiment, the refrigerant L3 has a boiling point of 30 ° C. or more and 60 ° C. or less. Therefore, for example, the fluid L1 to be cooled can be cooled even if the temperature is slightly higher than the normal temperature (for example, 20 ° C. ± 15 ° C.) (in other words, the temperature is relatively low as the object to be cooled). Further, for example, it is easy to dissipate the refrigerant L3 at normal temperature. As a result, for example, the relatively low temperature cooling target fluid L1 can be cooled without using power.
<第2実施形態>
図2は、第2実施形態に係る冷却システム201の概略構成を示す模式図である。
Second Embodiment
FIG. 2 is a schematic view showing a schematic configuration of a
なお、本実施形態の説明においては、第1実施形態の構成と同様の構成について、第1実施形態の構成に付された符号と同一の符号を付し、また、説明を省略することがある。第1実施形態の構成に対応する(類似する)構成に対して、第1実施形態の構成に付した符号とは異なる符号を付した場合においても、特に断りがない事項については、第1実施形態の構成と同様とされてよい。 In the description of the present embodiment, the same configuration as the configuration of the first embodiment is denoted by the same reference numeral as that of the first embodiment, and the description may be omitted. . Even when a code corresponding to (similar to) the configuration of the first embodiment is given a code different from the code attached to the configuration of the first embodiment, the first embodiment will be applied to matters that are not specifically stated. It may be the same as the configuration of the form.
冷却システム201は、第1実施形態の冷却システム1と同様に、循環流路203と、循環流路203の第1流路209から上方に分岐する気泡溜まり部5とを有している。ただし、冷却システム201は、第1実施形態の冷却システム1と、基本的に3つの点が相違する。一つは、気泡溜まり部5及び放熱部11の吸熱部7に対する高さである。他の一つは、第2流路の断面積である。残りの一つは、第2流路の形状(タンク部213a)である。具体的には、以下のとおりである。
Similar to the
冷却システム201は、第1実施形態の冷却システム1に比較して、気泡溜まり部5及び放熱部11の吸熱部7の高さが高くされている。別の観点では、第1流路209の前段部209a及び第2流路213は、第1実施形態の前段部9a及び第2流路13よりも上下に長くされている。なお、開口203a及び後段部209bは、第1実施形態の開口3a及び後段部9bと同様である。
In the
本願発明者は、気泡溜まり部5及び放熱部11の吸熱部7からの高さを高くすることによって、循環流路203における流量を増加させることができることを見出した。その理由としては、例えば、放熱部11によって冷却されて密度が相対的に高くなった冷媒L3の量が吸熱部7上に多く位置することになり、その落下力を利用できること(吸熱部7と第2流路213との間の重力による圧力差を拡大できること)が挙げられる。また、気泡Bが第1流路209を浮き上がる距離が長くなり、ひいては、気泡Bの浮力による流れの付勢作用が大きくなることが挙げられる。
The inventors of the present application have found that the flow rate in the
自然循環の流量を増加させることができることから、例えば、冷却システム1の冷却能力を挙げることができる。なお、別の観点では、気泡溜まり部5及び放熱部11の吸熱部7からの高さの調整によって、冷却対象流体L1の温度を調整することができる。この観点では、必ずしも気泡溜まり部5及び放熱部11の高さを高くすればよいというわけではない。このことは、第1実施形態と第2実施形態との他の2つの相違点についても同様である。
As the natural circulation flow rate can be increased, for example, the cooling capacity of the
また、冷却システム201の第2流路213は、第1実施形態の冷却システム1の第2流路13に比較して、断面積(後述するタンク部213aを考慮に入れても、入れなくてもよい。以下、本段落において同様。)が大きくされている。また、別の観点では、第2流路213は、第1流路209に比較して断面積が大きくされている。より具体的には、例えば、第2流路213の断面積の平均値(断面積を流路の長さ方向に積分して流路の長さで割った値)は、第1流路209の断面積の平均値よりも大きい。また、例えば、第2流路213の長さの8割以上において、いずれの位置の断面積も、第1流路209の最大径よりも大きい。第1流路209と第2流路213との断面積の差の程度は、適宜に設定されてよい。
Further, compared with the
本願発明者は、このように第2流路213の断面積を大きくすることによって、循環流路203における流量を増加させることができることを見出した。その理由は、必ずしも明確ではない。ただし、例えば、放熱部11によって冷却された後の冷媒L3の質量が増加することによって、密度が相対的に高い冷媒L3が循環流路203に占める割合が大きくなり、密度が相対的に高い冷媒L3によって密度が相対的に低い冷媒L3を押し出しやすくなったと考えられる。
The inventors of the present application have found that the flow rate in the
また、第1実施形態の第2流路13が、概ね一定の径で延びていたのに対して、冷却システム201の第2流路213は、中途で断面積が局部的に大きくされて、タンク部213aが形成されている。このようなタンク部213aを設けることによっても、上述した第2流路213の断面積を大きくすることによる効果を得ることができる。
Further, while the
さらに、タンク部213aを設ける場合においては、第2流路213の全体の断面積を大きくする必要がない。その結果、例えば、第2流路213の配置の自由度を向上させることができる。また、例えば、第2流路213を構成する部材の選択の自由度が向上する。また、例えば、第2流路213に冷媒L3の流れを制御するバルブを設ける場合において、バルブの取り付けが容易化される。また、例えば、吸熱部7及び放熱部11の配置に制約があり、第2流路213の長さを確保できないときにも、第2流路213の容積を大きくすることがでる。
Furthermore, in the case where the
<冷却システムの利用例>
冷却システム1又は201(以下、便宜上、冷却システム1の符号のみを参照する。)は、種々の用途に利用されてよい。
<Example of usage of cooling system>
The
例えば、冷却システム1は、油圧シリンダ等の油圧機器において動力(油圧)を生じる油の冷却に利用されてよい。換言すれば、冷却対象流体L1は、油であってもよい。この場合、例えば、冷却対象流体L1としての油は、油圧機器から冷却用容器15に流入し、冷却システム1によって冷却された後、油圧機器に戻される。
For example, the
また、例えば、冷却システム1は、他の冷却システムの冷媒を冷却することに利用されてもよい。例えば、室内の空気を冷却するエアーコンディショナーにおける、圧縮された冷媒が冷却用容器15に供給され、冷却システム1によって冷却されてもよい。
Also, for example, the
本開示に係る技術は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。 The technology according to the present disclosure is not limited to the above embodiments, and may be implemented in various aspects.
冷却対象物は、流体に限定されない。例えば、冷却対象物は、吸熱部に当接される固体であってもよい。例えば、冷却対象物としての半導体装置が吸熱部に当接されてもよい。また、冷却対象物が流体である場合において、吸熱部は、冷却対象流体に浸される構成でなくてもよい。例えば、吸熱部は、冷却対象流体が流れる流路に対して近接又は当接する構成であってもよい。 The object to be cooled is not limited to the fluid. For example, the object to be cooled may be a solid that is in contact with the heat absorbing portion. For example, a semiconductor device as a cooling target may be in contact with the heat absorbing portion. In the case where the object to be cooled is a fluid, the heat absorption part may not be configured to be immersed in the fluid to be cooled. For example, the heat absorption portion may be configured to be close to or in contact with the flow path through which the fluid to be cooled flows.
気泡溜まり部には、いわゆるリリーフ弁が設けられてもよい。リリーフ弁は、例えば、気泡溜まり部内の圧力が所定の圧力を超えている間だけ開かれて、気泡溜まり部内の気体を外部へ排気する。これにより、気泡溜まり部内の圧力が前記所定の圧力以下に制限される。なお、このように、気泡溜まり部は、循環流路から上方へ分岐する密閉空間を構成するといっても、常に密閉されている必要は無い。また、気泡溜まり部は、例えば、ピストンの移動又はプラダの変形によって容積を変化させることができるものであってもよい。 A so-called relief valve may be provided in the bubble reservoir. The relief valve is opened, for example, only while the pressure in the bubble reservoir exceeds a predetermined pressure, and exhausts the gas in the bubble reservoir to the outside. Thus, the pressure in the bubble reservoir is limited to the predetermined pressure or less. Note that, although the air bubble reservoir portion constitutes a sealed space which is branched upward from the circulation flow channel in this way, it is not necessary to always keep the sealed space. Also, the bubble reservoir may be capable of changing its volume by, for example, movement of a piston or deformation of a puddle.
放熱部は、実施形態の説明でも述べたように、種々の形式とされてよく、沸騰冷却材に浸される形式のものに限定されない。例えば、放熱部の外側に多数のフィンを設けて空冷がなされてもよい。 The heat dissipating part may be of various types as described in the description of the embodiment, and is not limited to the type to be immersed in the boiling coolant. For example, air cooling may be performed by providing a plurality of fins on the outside of the heat dissipation unit.
1…冷却システム、3…循環流路、5…気泡溜まり部、7…吸熱部、9…第1流路、11…放熱部11、13…第2流路。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
外部の冷却対象物から吸熱する吸熱部、
前記吸熱部から上方へ延びる部分を含む第1流路、
前記第1流路の前記吸熱部とは反対側に接続されており、外部へ放熱を行う放熱部、及び
前記放熱部から前記吸熱部まで延びている第2流路、を順に含んでいる循環流路と、
前記第1流路から上方へ分岐する密閉空間を構成している気泡溜まり部と、
を有している冷却システム。 A circulation channel through which the refrigerant circulates,
A heat sink, which absorbs heat from the external cooling object,
A first flow path including a portion extending upward from the heat absorption portion;
A circulation which is connected to the side opposite to the heat absorption portion of the first flow path and which radiates heat to the outside, and a second flow path extending from the heat release portion to the heat absorption portion in this order With the flow path,
A bubble accumulation portion constituting an enclosed space which branches upward from the first flow path;
Has a cooling system.
請求項1に記載の冷却システム。 The cooling system according to claim 1, wherein the bubble accumulation portion branches from the highest position of the circulation flow path.
請求項1又は2に記載の冷却システム。 The cooling system according to claim 1, wherein the heat radiation unit is located above the heat absorption unit.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の冷却システム。 The cooling system according to any one of claims 1 to 3, wherein an average value of cross-sectional areas of the second flow paths is larger than an average value of cross-sectional areas of the first flow paths.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の冷却システム。 The cooling system according to any one of claims 1 to 4, wherein a cross-sectional area of the second flow path is locally increased halfway to have a tank portion.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷却システム。 The cooling system according to any one of claims 1 to 5, wherein the refrigerant has a boiling point of 30 ° C to 60 ° C.
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Citations (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53458A (en) * | 1976-06-23 | 1978-01-06 | Hitachi Ltd | Cooling device of ebullition type |
US4314601A (en) * | 1978-10-04 | 1982-02-09 | Giuffre Anthony A | Heat exchange system for recycling waste heat |
JPH0323604U (en) * | 1989-07-17 | 1991-03-12 | ||
JPH0420788A (en) * | 1990-05-16 | 1992-01-24 | Toshiba Corp | Cooling device and temperature control device |
JP2003148882A (en) * | 2001-11-13 | 2003-05-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Loop heat pipe |
WO2005002307A1 (en) * | 2003-06-27 | 2005-01-06 | Nec Corporation | Cooler for electronic equipment |
DE202005017671U1 (en) * | 2005-11-11 | 2006-01-19 | Tsai, Hua-Hsin, Jhudong | Heat removal device for cooling central processing device, has reflux arranged in container such that cooling medium is liquefied in container and conducted to cooling channel, where medium is again liquefied and lead back to container |
JP2009052757A (en) * | 2007-08-23 | 2009-03-12 | Wakasawan Energ Kenkyu Center | Siphon type circulation type heat pipe |
JP2011047616A (en) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Hitachi Ltd | Cooling system and electronic device using the same |
JP2012251693A (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Toshiba Corp | Heat transport apparatus, and cooling device of reactor containment vessel |
JP2013019549A (en) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Panasonic Corp | Cooling device, and electronic apparatus and electric vehicle equipped with the same |
JP2013033807A (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Nec Corp | Cooling device and electronic apparatus using the same |
US20130048254A1 (en) * | 2011-08-31 | 2013-02-28 | Troy W. Livingston | Heat transfer bridge |
JP5556897B2 (en) * | 2010-11-01 | 2014-07-23 | 富士通株式会社 | Loop heat pipe and electronic device using the same |
JP2015055380A (en) * | 2013-09-10 | 2015-03-23 | 株式会社東芝 | Cooling device |
JP2015129594A (en) * | 2014-01-06 | 2015-07-16 | 株式会社東芝 | Airlift pump cooling device |
JP2015137804A (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | ニッタ株式会社 | Bubble driven circulation-type heat pipe and electronic tool cooling system |
JP2015230907A (en) * | 2014-06-03 | 2015-12-21 | 株式会社東芝 | Cooling device |
JP2016164478A (en) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | 株式会社東芝 | Cooling device |
-
2017
- 2017-10-30 JP JP2017209025A patent/JP2019082273A/en active Pending
Patent Citations (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53458A (en) * | 1976-06-23 | 1978-01-06 | Hitachi Ltd | Cooling device of ebullition type |
US4314601A (en) * | 1978-10-04 | 1982-02-09 | Giuffre Anthony A | Heat exchange system for recycling waste heat |
JPH0323604U (en) * | 1989-07-17 | 1991-03-12 | ||
JPH0420788A (en) * | 1990-05-16 | 1992-01-24 | Toshiba Corp | Cooling device and temperature control device |
JP2003148882A (en) * | 2001-11-13 | 2003-05-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Loop heat pipe |
WO2005002307A1 (en) * | 2003-06-27 | 2005-01-06 | Nec Corporation | Cooler for electronic equipment |
DE202005017671U1 (en) * | 2005-11-11 | 2006-01-19 | Tsai, Hua-Hsin, Jhudong | Heat removal device for cooling central processing device, has reflux arranged in container such that cooling medium is liquefied in container and conducted to cooling channel, where medium is again liquefied and lead back to container |
JP2009052757A (en) * | 2007-08-23 | 2009-03-12 | Wakasawan Energ Kenkyu Center | Siphon type circulation type heat pipe |
JP2011047616A (en) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Hitachi Ltd | Cooling system and electronic device using the same |
JP5556897B2 (en) * | 2010-11-01 | 2014-07-23 | 富士通株式会社 | Loop heat pipe and electronic device using the same |
JP2012251693A (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Toshiba Corp | Heat transport apparatus, and cooling device of reactor containment vessel |
JP2013019549A (en) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Panasonic Corp | Cooling device, and electronic apparatus and electric vehicle equipped with the same |
JP2013033807A (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Nec Corp | Cooling device and electronic apparatus using the same |
US20130048254A1 (en) * | 2011-08-31 | 2013-02-28 | Troy W. Livingston | Heat transfer bridge |
JP2015055380A (en) * | 2013-09-10 | 2015-03-23 | 株式会社東芝 | Cooling device |
JP2015129594A (en) * | 2014-01-06 | 2015-07-16 | 株式会社東芝 | Airlift pump cooling device |
JP2015137804A (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | ニッタ株式会社 | Bubble driven circulation-type heat pipe and electronic tool cooling system |
JP2015230907A (en) * | 2014-06-03 | 2015-12-21 | 株式会社東芝 | Cooling device |
JP2016164478A (en) * | 2015-03-06 | 2016-09-08 | 株式会社東芝 | Cooling device |
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