JP2021021348A - Heat transport system and control method of heat transport system - Google Patents

Heat transport system and control method of heat transport system Download PDF

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Abstract

To provide a technology for suppressing drive-out, in a heat transport system using a heat transport fluid composed of a water solution containing an antifreeze liquid.SOLUTION: A heat transport system comprises: a first heat exchanger for radiating the heat of a heat source by using a heat transport fluid; a second heat exchanger arranged at a downstream side of the first heat exchanger, and radiating the heat of the heat transport fluid which has passed the first heat exchanger; a pump for liquid-sending the heat transport fluid; piping for connecting the first heat exchanger and the second heat exchanger, and making the heat transport fluid circulate; a fluid temperature measurement part for measuring a temperature of the heat transport fluid; a density adjustment part arranged on the piping, and adjusting the density of an antifreeze liquid in the heat transport fluid; and a control part for controlling the density adjustment part according to the temperature of the heat transport fluid which is measured by the fluid temperature measurement part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、熱輸送システムに関する。 The present invention relates to a heat transport system.

従来、自動車の冷却系等で採用されている、液体の熱輸送流体を用いた熱輸送システムでは、冬季の気温低下による熱輸送流体の凍結を抑制する技術が検討されている。例えば、特許文献1には、熱輸送流体の状態(連続相と分散相)を調整することにより、熱輸送流体の凍結を抑制する技術が開示されている。 Conventionally, in a heat transport system using a liquid heat transport fluid, which has been adopted in a cooling system of an automobile or the like, a technique for suppressing freezing of the heat transport fluid due to a decrease in temperature in winter has been studied. For example, Patent Document 1 discloses a technique for suppressing freezing of a heat transport fluid by adjusting the states (continuous phase and dispersed phase) of the heat transport fluid.

特開2016−1066号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-1066

また、不凍液を添加することにより、熱輸送流体の凍結を抑制する技術も採用されている。熱輸送システムの使用温度域が、夏季と冬季とで大きく異なるため、冬季の熱輸送流体の凍結抑制のために不凍液を添加した熱輸送流体を用いると、夏季にドライアウトが生じる可能性がある。 Further, a technique of suppressing freezing of the heat transport fluid by adding an antifreeze solution is also adopted. Since the operating temperature range of the heat transport system differs greatly between summer and winter, dryout may occur in summer if a heat transport fluid containing antifreeze is used to suppress freezing of the heat transport fluid in winter. ..

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、不凍液を含む水溶液からなる熱輸送流体を用いた熱輸送システムにおいて、ドライアウトを抑制する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a technique for suppressing dryout in a heat transport system using a heat transport fluid composed of an aqueous solution containing an antifreeze solution.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-mentioned problems, and can be realized as the following forms.

(1)本発明の一形態によれば、不凍液を含む水溶液からなる熱輸送流体を用いる熱輸送システムが提供される。この熱輸送システムは、前記熱輸送流体を用いて熱源を放熱させる第1熱交換器と、前記第1熱交換器の下流に配置され、前記第1熱交換器を通過した前記熱輸送流体を放熱させる第2熱交換器と、前記熱輸送流体を送液するポンプと、前記第1熱交換器と前記第2熱交換器と前記ポンプとを接続し、前記熱輸送流体を循環させる配管と、前記熱輸送流体の温度を計測する流体温度計測部と、前記配管上に配置され、前記熱輸送流体中の前記不凍液の濃度を調整する濃度調整部と、前記流体温度計測部により計測された前記熱輸送流体の温度に応じて、前記濃度調整部を制御する制御部と、を備える。 (1) According to one embodiment of the present invention, there is provided a heat transport system using a heat transport fluid composed of an aqueous solution containing an antifreeze solution. In this heat transport system, a first heat exchanger that dissipates heat from a heat source using the heat transport fluid and the heat transport fluid that is arranged downstream of the first heat exchanger and has passed through the first heat exchanger are transferred. A second heat exchanger that dissipates heat, a pump that sends the heat transport fluid, and a pipe that connects the first heat exchanger, the second heat exchanger, and the pump to circulate the heat transport fluid. , A fluid temperature measuring unit that measures the temperature of the heat transport fluid, a concentration adjusting unit that is arranged on the pipe and adjusts the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid, and a fluid temperature measuring unit. A control unit that controls the concentration adjusting unit according to the temperature of the heat transport fluid is provided.

この構成によれば、熱輸送流体中の前記不凍液の濃度を調整する濃度調整部と、流体温度計測部により計測された熱輸送流体の温度に応じて、濃度調整部を制御する制御部を備えるため、熱輸送流体の温度に応じて熱輸送流体の不凍液濃度を適切に調整することができる。そのため、蒸気圧が同一温度における水の蒸気圧より大きい不凍液を用いる場合、熱輸送流体の温度が高いときに、熱輸送流体の不凍液濃度を低下させることができる。したがって、熱輸送流体の蒸気圧を低下させ、沸点を上げることにより熱輸送流体の局所沸騰等によるドライアウトを抑制することができる。一方、蒸気圧が同一温度における水の蒸気圧以下の不凍液を用いる場合にも、熱輸送流体の温度が高いときに、熱輸送流体の不凍液の濃度を、増加させることができる。その結果、熱輸送流体の蒸気圧を低下させ、沸点を上げることにより、熱輸送流体の局所沸騰等によるドライアウトを抑制することができる。 According to this configuration, a concentration adjusting unit for adjusting the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid and a control unit for controlling the concentration adjusting unit according to the temperature of the heat transport fluid measured by the fluid temperature measuring unit are provided. Therefore, the antifreeze concentration of the heat transport fluid can be appropriately adjusted according to the temperature of the heat transport fluid. Therefore, when an antifreeze solution having a vapor pressure higher than the vapor pressure of water at the same temperature is used, the concentration of the antifreeze solution in the heat transport fluid can be reduced when the temperature of the heat transport fluid is high. Therefore, by lowering the vapor pressure of the heat transport fluid and raising the boiling point, it is possible to suppress dryout due to local boiling of the heat transport fluid or the like. On the other hand, even when an antifreeze liquid having a vapor pressure equal to or lower than the vapor pressure of water at the same temperature is used, the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid can be increased when the temperature of the heat transport fluid is high. As a result, by lowering the vapor pressure of the heat transport fluid and raising the boiling point, it is possible to suppress dryout due to local boiling of the heat transport fluid or the like.

(2)本発明の一形態によれば、不凍液を含む水溶液からなる熱輸送流体を用いる熱輸送システムが提供される。この熱輸送システムは、前記熱輸送流体を用いて熱源を放熱させる第1熱交換器と、前記第1熱交換器の下流に配置され、前記第1熱交換器を通過した前記熱輸送流体を放熱させる第2熱交換器と、前記熱輸送流体を送液するポンプと、前記第1熱交換器と前記第2熱交換器と前記ポンプとを接続し、前記熱輸送流体を循環させる配管と、前記熱輸送流体における前記不凍液の濃度を計測する不凍液濃度計測部と、前記配管上に配置され、前記熱輸送流体中の前記不凍液の濃度を調整する濃度調整部と、前記不凍液濃度計測部により計測された前記不凍液の濃度に応じて、前記濃度調整部を制御する制御部と、を備える。 (2) According to one embodiment of the present invention, there is provided a heat transport system using a heat transport fluid composed of an aqueous solution containing an antifreeze solution. In this heat transport system, a first heat exchanger that dissipates heat from a heat source using the heat transport fluid and the heat transport fluid that is arranged downstream of the first heat exchanger and has passed through the first heat exchanger are transferred. A second heat exchanger that dissipates heat, a pump that sends the heat transport fluid, and a pipe that connects the first heat exchanger, the second heat exchanger, and the pump to circulate the heat transport fluid. The antifreeze liquid concentration measuring unit for measuring the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid, the concentration adjusting unit for adjusting the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid, and the antifreeze liquid concentration measuring unit arranged on the pipe. A control unit that controls the concentration adjusting unit according to the measured concentration of the antifreeze fluid is provided.

この構成によれば、熱輸送流体中の前記不凍液の濃度を調整する濃度調整部と、熱輸送流体における不凍液の濃度を計測する不凍液濃度計測部により計測された不凍液濃度に応じて、濃度調整部を制御する制御部を備えるため、熱輸送流体の不凍液濃度に応じて、例えば、熱輸送流体の不凍液濃度を目標濃度になるように調整することができる。この構成では、熱輸送流体の温度や外気温によらず、熱輸送流体の不凍液濃度を計測し、計測値に基づいて濃度調整部を調整するため、より適切に不凍液濃度を調整することができる。例えば、蒸気圧が同一温度における水の蒸気圧より大きい不凍液を用いる場合、外気温と目標濃度のマップを用いて、外気温が高い場合に、熱輸送流体の不凍液濃度を適切な濃度に低下させることができる。これにより、熱輸送流体の蒸気圧を低下させ、沸点を上げることにより熱輸送流体の局所沸騰等によるドライアウトを抑制することができる。 According to this configuration, the concentration adjusting unit that adjusts the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid and the concentration adjusting unit according to the antifreeze liquid concentration measured by the antifreeze liquid concentration measuring unit that measures the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid. Therefore, for example, the antifreeze concentration of the heat transport fluid can be adjusted to a target concentration according to the antifreeze concentration of the heat transport fluid. In this configuration, the antifreeze concentration of the heat transport fluid is measured regardless of the temperature of the heat transport fluid or the outside air temperature, and the concentration adjusting unit is adjusted based on the measured value, so that the antifreeze concentration can be adjusted more appropriately. .. For example, when using an antifreeze solution whose vapor pressure is greater than the vapor pressure of water at the same temperature, use a map of the outside air temperature and the target concentration to reduce the antifreeze concentration of the heat transport fluid to an appropriate concentration when the outside air temperature is high. be able to. As a result, the vapor pressure of the heat transport fluid is lowered and the boiling point is raised, so that dryout due to local boiling of the heat transport fluid can be suppressed.

(3)上記形態の熱輸送システムであって、前記濃度調整部は、前記不凍液を選択的に分離可能な分離膜モジュールと、前記分離膜モジュールから蒸気を吸引する蒸気吸引部と、を備えてもよい。このようにすると、容易に、熱輸送流体中の不凍液濃度を調整することができる。 (3) In the heat transport system of the above-described embodiment, the concentration adjusting unit includes a separation membrane module capable of selectively separating the antifreeze liquid and a vapor suction unit that sucks vapor from the separation membrane module. May be good. In this way, the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid can be easily adjusted.

(4)上記形態の熱輸送システムであって、さらに、前記熱輸送システムの外気温を計測する外気温計測部を備え、前記制御部は、前記外気温計測部による外気温計測値に応じて、前記濃度調整部を制御してもよい。このようにすると、外気温に応じて、熱輸送流体の不凍液の濃度を変更することができる。例えば、蒸気圧が同一温度における水の蒸気圧より大きい不凍液を用いる場合に、夏季等の気温が高い時に、熱輸送システム内を循環する熱輸送流体に含まれる不凍液の濃度を低下させて、熱輸送流体の蒸発抑制性能を向上させ、冬季等の気温が低い時期に、熱輸送流体の不凍液濃度を増加させて、熱輸送流体の不凍性能を確保することができる。一方、蒸気圧が同一温度における水の蒸気圧以下の不凍液を用いる場合には、夏季等の気温が高い時に、熱輸送システム内を循環する熱輸送流体に含まれる不凍液の濃度を増加させて、熱輸送流体の蒸発抑制性能を向上させることができる。このように、外気温に応じて、熱輸送流体の不凍性能と蒸発抑制性能を選択的に向上させることができる。 (4) The heat transport system of the above-described form, further including an outside air temperature measuring unit for measuring the outside air temperature of the heat transport system, and the control unit responds to an outside air temperature measured value by the outside air temperature measuring unit. , The concentration adjusting unit may be controlled. In this way, the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid can be changed according to the outside air temperature. For example, when an antifreeze liquid having a vapor pressure higher than the vapor pressure of water at the same temperature is used, the concentration of the antifreeze liquid contained in the heat transport fluid circulating in the heat transport system is reduced when the temperature is high such as in summer, and heat is generated. The antifreeze performance of the heat transport fluid can be ensured by improving the evaporation suppression performance of the transport fluid and increasing the antifreeze liquid concentration of the heat transport fluid during a low temperature such as winter. On the other hand, when an antifreeze solution having a vapor pressure equal to or lower than the vapor pressure of water at the same temperature is used, the concentration of the antifreeze solution contained in the heat transport fluid circulating in the heat transport system is increased when the temperature is high such as in summer. It is possible to improve the evaporation suppressing performance of the heat transport fluid. In this way, the antifreeze performance and the evaporation suppression performance of the heat transport fluid can be selectively improved according to the outside air temperature.

(5)上記形態の熱輸送システムであって、前記濃度調整部は、さらに、前記分離膜モジュールによって分離された前記不凍液を貯留可能な貯留部を備えてもよい。このようにすると、貯留部に貯留された不凍液を、再利用することができる。 (5) In the heat transport system of the above-described embodiment, the concentration adjusting unit may further include a storage unit capable of storing the antifreeze liquid separated by the separation membrane module. In this way, the antifreeze liquid stored in the storage unit can be reused.

(6)上記形態の熱輸送システムであって、前記濃度調整部において、前記貯留部は、冷却可能に構成されてもよい。このようにすると、分離膜モジュールによって分離された前記不凍液を液体の状態で貯留することができる。 (6) In the heat transport system of the above-described embodiment, in the concentration adjusting unit, the storage unit may be configured to be coolable. In this way, the antifreeze liquid separated by the separation membrane module can be stored in a liquid state.

(7)上記形態の熱輸送システムであって、前記制御部は、前記外気温計測部による外気温計測値が第1温度閾値以下の場合は、前記貯留部に貯留された前記不凍液を、前記熱輸送流体に添加させてもよい。このようにすると、例えば、熱輸送流体から不凍液成分を除いた流体の凍結温度に所定の値(例えば、5℃)を加えた値に、閾値を設定すれば、熱輸送流体が凍結しやすい外気温になったときに、熱輸送流体に、貯留部に貯留された不凍液を、循環している熱輸送流体に添加させることができる。そのため、貯留部に貯留された不凍液を再利用して、熱輸送流体の濃度を増加させ、熱輸送流体の凍結を抑制することができる。 (7) In the heat transport system of the above-described embodiment, when the outside air temperature measurement value by the outside air temperature measurement unit is equal to or less than the first temperature threshold value, the control unit uses the antifreeze fluid stored in the storage unit. It may be added to the heat transport fluid. In this way, for example, if a threshold is set to the freezing temperature of the fluid obtained by removing the antifreeze component from the heat transport fluid plus a predetermined value (for example, 5 ° C.), the heat transport fluid is likely to freeze. When the temperature is reached, the heat transport fluid can add the antifreeze liquid stored in the storage unit to the circulating heat transport fluid. Therefore, the antifreeze liquid stored in the storage unit can be reused to increase the concentration of the heat transport fluid and suppress the freezing of the heat transport fluid.

(8)上記形態の熱輸送システムであって、前記濃度調整部は、さらに、前記貯留部の液位を計測する液位計を備え、前記制御部は、前記外気温計測部による外気温計測値が第1温度閾値以下の場合であって、前記液位計による液位計測値が液位閾値以下の場合は、前記貯留部に貯留された前記不凍液を、前記熱輸送流体に添加させてもよい。このようにすると、例えば、液位閾値を0に近い値(例えば、0以上10ml以下等)に設定することにより、貯留部に不凍液がある場合に、循環している熱輸送流体に貯留部から不凍液を添加させることができる。そのため、貯留部に不凍液が貯留されていない状態で、熱輸送流体に貯留部から不凍液を添加させようとすることによる熱輸送流体への気泡の混入等を抑制することができる。 (8) In the heat transport system of the above-described embodiment, the concentration adjusting unit further includes a liquid level meter for measuring the liquid level of the storage unit, and the control unit measures the outside air temperature by the outside air temperature measuring unit. When the value is equal to or less than the first temperature threshold value and the liquid level measurement value by the liquid level gauge is equal to or less than the liquid level threshold value, the antifreeze liquid stored in the storage portion is added to the heat transport fluid. May be good. By doing so, for example, by setting the liquid level threshold value to a value close to 0 (for example, 0 or more and 10 ml or less), when there is antifreeze in the storage part, the circulating heat transport fluid is sent from the storage part. Antifreeze can be added. Therefore, when the antifreeze liquid is not stored in the storage unit, it is possible to suppress the mixing of air bubbles in the heat transport fluid due to the attempt to add the antifreeze liquid from the storage unit to the heat transport fluid.

(9)上記形態の熱輸送システムであって、前記熱輸送流体に含まれる前記不凍液の蒸気圧は、同一温度における水蒸気圧より大きくてもよい。不凍液の蒸気圧が同一温度における水蒸気圧より大きい場合、不凍液の濃度が大きくなるにつれ、沸点が低くなるため、熱輸送流体の温度が高い場合に、ドライアウトが生じやすくなる。そのような場合にも、熱輸送流体の蒸発抑制性能を向上させることができる。 (9) In the heat transport system of the above embodiment, the vapor pressure of the antifreeze liquid contained in the heat transport fluid may be larger than the vapor pressure at the same temperature. When the vapor pressure of the antifreeze is larger than the vapor pressure at the same temperature, the boiling point becomes lower as the concentration of the antifreeze increases, so that dryout is likely to occur when the temperature of the heat transport fluid is high. Even in such a case, the evaporation suppressing performance of the heat transport fluid can be improved.

(10)上記形態の熱輸送システムであって、前記不凍液は、アルコールでもよい。このようにしても、熱輸送流体の不凍性能と蒸発抑制性能を選択的に向上させることができる。 (10) In the heat transport system of the above form, the antifreeze liquid may be alcohol. Even in this way, the antifreeze performance and the evaporation suppression performance of the heat transport fluid can be selectively improved.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、熱輸送システムを備えるシステム、熱輸送システムの制御方法、この制御方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムなどの形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various aspects, for example, in the form of a system including a heat transport system, a control method of the heat transport system, a computer program for causing a computer to execute the control method, and the like. be able to.

第1実施形態における熱輸送システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the heat transport system in 1st Embodiment. 分離膜モジュールによる不凍液蒸気の分離を概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which conceptually shows separation of antifreeze vapor by a separation membrane module. PV膜の特性を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the characteristic of a PV film. PV膜による分離概念を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the concept of separation by a PV film. 不凍液濃度調整処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the antifreeze concentration adjustment process. 第1実施形態の定常モードを概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which conceptually shows the steady mode of 1st Embodiment. 第1実施形態の濃度低下モードを概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which conceptually shows the concentration reduction mode of 1st Embodiment. 第1実施形態の濃度増加モードを概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which conceptually shows the density | concentration increase mode of 1st Embodiment. PV膜分離の実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example of PV membrane separation. エタノール水溶液希釈の実施例計算条件を示す図である。It is a figure which shows the example calculation condition of ethanol aqueous solution dilution. 実施例のエタノール組成と透過速度を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the ethanol composition and permeation rate of an Example. エタノール水系のエタノールの液相組成に対する気液平衡時のエタノールの気相組成を示す図である。It is a figure which shows the gas-phase composition of ethanol at the time of vapor-liquid equilibrium with respect to the liquid phase composition of ethanol of the ethanol water system. エタノール水系の気液平衡曲線を示す図である。It is a figure which shows the gas-liquid equilibrium curve of an ethanol water system. 第2実施形態における熱輸送システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the heat transport system in 2nd Embodiment. 第2実施形態における不凍液濃度調整処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the antifreeze concentration adjustment process in 2nd Embodiment. 第2実施形態の定常モードを概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which conceptually shows the steady mode of 2nd Embodiment. 第2実施形態の濃度低下モードを概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which conceptually shows the density | concentration reduction mode of 2nd Embodiment. 第2実施形態の濃度増加モードを概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which conceptually shows the density | concentration increase mode of 2nd Embodiment. 第3実施形態における熱輸送システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the heat transport system in 3rd Embodiment. 第4実施形態における熱輸送システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the heat transport system in 4th Embodiment.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態における熱輸送システム100の概略構成を示す説明図である。熱輸送システム100は、不凍液を含む水溶液からなる熱輸送流体(以下、単に「熱輸送流体」とも呼ぶ)を用いて、熱源を放熱させるシステムである。本実施形態では、不凍液としてエタノールを用い、エタノールの液相組成(モル分率)が0.4の熱輸送流体を用いている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a heat transport system 100 according to the first embodiment. The heat transport system 100 is a system that dissipates heat from a heat source by using a heat transport fluid (hereinafter, also simply referred to as “heat transport fluid”) composed of an aqueous solution containing an antifreeze liquid. In this embodiment, ethanol is used as the antifreeze liquid, and a heat transport fluid having a liquid phase composition (mole fraction) of ethanol of 0.4 is used.

熱輸送システム100は、第1熱交換器10と、第2熱交換器20と、第1タンク30と、濃度調整部40と、熱輸送流体を送液するポンプ50と、制御部80と、熱輸送流体の温度を計測する流体温度計測部91と、熱輸送システム100の外気温を計測する外気温計測部92と、液位計93と、を備える。第1熱交換器10と、第2熱交換器20と、第1タンク30と、濃度調整部40と、ポンプ50とは、配管61、62、63、65、66を介して環状に接続されている。熱輸送流体は、ポンプ50によって、配管61、62、63、65、66を介して、第1熱交換器10、第2熱交換器20、第1タンク30、濃度調整部40の順に循環している。 The heat transport system 100 includes a first heat exchanger 10, a second heat exchanger 20, a first tank 30, a concentration adjusting unit 40, a pump 50 for sending a heat transport fluid, a control unit 80, and the like. A fluid temperature measuring unit 91 for measuring the temperature of the heat transport fluid, an outside temperature measuring unit 92 for measuring the outside temperature of the heat transport system 100, and a liquid level meter 93 are provided. The first heat exchanger 10, the second heat exchanger 20, the first tank 30, the concentration adjusting unit 40, and the pump 50 are connected in a ring shape via pipes 61, 62, 63, 65, 66. ing. The heat transport fluid is circulated by the pump 50 in the order of the first heat exchanger 10, the second heat exchanger 20, the first tank 30, and the concentration adjusting unit 40 via the pipes 61, 62, 63, 65, 66. ing.

第1熱交換器10は、熱輸送流体を用いて熱源を放熱させる。本実施形態では、熱源として、自動車のエンジンを例示する。熱輸送流体は、エンジン内部に設けられたウォータージャケットを流通する。すなわち、ウォータージャケットが、第1熱交換器10に相当する。 The first heat exchanger 10 dissipates heat from a heat source using a heat transport fluid. In this embodiment, an automobile engine is exemplified as a heat source. The heat transport fluid circulates in a water jacket provided inside the engine. That is, the water jacket corresponds to the first heat exchanger 10.

第2熱交換器20は、第1熱交換器10の下流に配置されており、第1熱交換器10を通過した熱輸送流体を放熱させる。本実施形態では、第2熱交換器20としてラジエータを用いている。第1熱交換器10と第2熱交換器20とを接続する配管61上に、流体温度計測部91が配置されており、流体温度計測部91による計測値が制御部80に出力される。 The second heat exchanger 20 is arranged downstream of the first heat exchanger 10 and dissipates heat from the heat transport fluid that has passed through the first heat exchanger 10. In this embodiment, a radiator is used as the second heat exchanger 20. The fluid temperature measuring unit 91 is arranged on the pipe 61 connecting the first heat exchanger 10 and the second heat exchanger 20, and the measured value by the fluid temperature measuring unit 91 is output to the control unit 80.

第1タンク30は、内部に熱輸送流体を有する。本実施形態では、上述の通り、不凍液としてエタノールを用いており、初期状態において、エタノールの液相組成(モル分率)は0.4である。 The first tank 30 has a heat transport fluid inside. In the present embodiment, as described above, ethanol is used as the antifreeze solution, and the liquid phase composition (mole fraction) of ethanol is 0.4 in the initial state.

濃度調整部40は、熱輸送流体中の不凍液濃度を調整して、配管65に流す。濃度調整部40は、分離膜モジュール41と、第2タンク42と、アスピレータ43と、それらを接続する配管と、配管上に設けられた弁を備える。分離膜モジュール41は、熱輸送流体から不凍液を不凍液蒸気として分離する。分離膜モジュール41は、熱輸送流体の流れの上流側で、配管67を介してアスピレータ43と接続されるとともに、配管67から分岐された配管68u、配管67を介して第2タンク42と接続されている。また、分離膜モジュール41は、熱輸送流体の流れの下流側で、配管64を介してアスピレータ43と接続されるとともに、配管64から分岐された配管69、配管65を介して配管66と接続されている。第2タンク42は、熱輸送流体の流れの下流側で、配管68d、配管64を介してアスピレータ43と接続されるとともに、配管68d、配管64、および配管69を介して配管65と接続されている。 The concentration adjusting unit 40 adjusts the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid and flows it through the pipe 65. The concentration adjusting unit 40 includes a separation membrane module 41, a second tank 42, an ejector 43, a pipe connecting them, and a valve provided on the pipe. The separation membrane module 41 separates the antifreeze liquid from the heat transport fluid as antifreeze liquid vapor. The separation membrane module 41 is connected to the aspirator 43 via the pipe 67 on the upstream side of the flow of the heat transport fluid, and is connected to the second tank 42 via the pipe 68u and the pipe 67 branched from the pipe 67. ing. Further, the separation membrane module 41 is connected to the aspirator 43 via the pipe 64 on the downstream side of the flow of the heat transport fluid, and is also connected to the pipe 66 via the pipe 69 and the pipe 65 branched from the pipe 64. ing. The second tank 42 is connected to the aspirator 43 via the pipe 68d and the pipe 64 and is connected to the pipe 65 via the pipe 68d, the pipe 64, and the pipe 69 on the downstream side of the flow of the heat transport fluid. There is.

配管64上には第1電磁弁44と第4電磁弁47が設けられ、配管68d上には第2電磁弁46が設けられ、配管67上には第3電磁弁45が設けられ、配管69上には比例弁48が設けられている。これらの弁が制御部80によって制御されることにより、熱輸送流体中の不凍液濃度が調整される。以下の説明において、第1電磁弁44、第2電磁弁46、第3電磁弁45、第4電磁弁47、比例弁48を、まとめて「弁44〜48」とも呼ぶ。 A first solenoid valve 44 and a fourth solenoid valve 47 are provided on the pipe 64, a second solenoid valve 46 is provided on the pipe 68d, a third solenoid valve 45 is provided on the pipe 67, and the pipe 69. A proportional valve 48 is provided on the top. By controlling these valves by the control unit 80, the concentration of antifreeze liquid in the heat transport fluid is adjusted. In the following description, the first solenoid valve 44, the second solenoid valve 46, the third solenoid valve 45, the fourth solenoid valve 47, and the proportional valve 48 are also collectively referred to as "valves 44 to 48".

第2タンク42は、空のタンクであり、分離膜モジュール41にて熱輸送流体から分離された不凍液蒸気を貯留可能である。本実施形態では、第2タンク42として冷却タンクを用いている。そのため、分離膜モジュール41にて分離された不凍液蒸気は液体の不凍液として第2タンク42に貯留可能である。また、制御部80が第2電磁弁46を制御することにより、第2タンク42に貯留された不凍液が、配管64に流入する(後述する)。分離膜モジュール41にて熱輸送流体から分離された不凍液蒸気が第2タンク42に貯留されることにより、熱輸送システム100を循環する熱輸送流体の不凍液濃度を低下させることができる。また、第2タンク42に貯留された不凍液を、不凍液濃度が低下された熱輸送流体に流入させることにより、熱輸送システム100を循環する熱輸送流体の不凍液濃度を、初期状態に戻す(近づける)ことができる。第2タンク42には、液位計93が設けられており、第2タンク42に貯留された液体の液位の計測値が制御部80に出力される。本実施形態の第2タンク42を、「貯留部」とも呼ぶ。 The second tank 42 is an empty tank and can store the antifreeze vapor separated from the heat transport fluid by the separation membrane module 41. In this embodiment, a cooling tank is used as the second tank 42. Therefore, the antifreeze vapor separated by the separation membrane module 41 can be stored in the second tank 42 as a liquid antifreeze. Further, when the control unit 80 controls the second solenoid valve 46, the antifreeze liquid stored in the second tank 42 flows into the pipe 64 (described later). By storing the antifreeze vapor separated from the heat transport fluid by the separation membrane module 41 in the second tank 42, the antifreeze concentration of the heat transport fluid circulating in the heat transport system 100 can be reduced. Further, by allowing the antifreeze liquid stored in the second tank 42 to flow into the heat transport fluid having a reduced antifreeze liquid concentration, the antifreeze liquid concentration of the heat transport fluid circulating in the heat transport system 100 is returned (approached) to the initial state. be able to. A liquid level meter 93 is provided in the second tank 42, and a measured value of the liquid level of the liquid stored in the second tank 42 is output to the control unit 80. The second tank 42 of this embodiment is also referred to as a “storage unit”.

アスピレータ43は、例えば、15〜16L/minの水量で、排気速度が10L/minの金属アスピレータを用いることができる。上述の第3電磁弁45、第4電磁弁47、比例弁48を制御して、アスピレータ43に導入される熱輸送流体の流量を調整することにより、アスピレータ43の排気速度を、分離膜モジュール41における不凍液蒸気の膜透過速度より大きくすることができる。本実施形態におけるアスピレータ43を、「蒸気吸引部」とも呼ぶ。 As the aspirator 43, for example, a metal aspirator having a water amount of 15 to 16 L / min and an exhaust speed of 10 L / min can be used. By controlling the above-mentioned third solenoid valve 45, fourth solenoid valve 47, and proportional valve 48 to adjust the flow rate of the heat transport fluid introduced into the aspirator 43, the exhaust speed of the aspirator 43 can be adjusted to the separation membrane module 41. It can be made larger than the membrane permeation rate of the antifreeze vapor in. The ejector 43 in the present embodiment is also referred to as a "steam suction unit".

制御部80は、ROM、RAM、およびCPUを含んで構成されるコンピュータであり、熱輸送システム100の全体の制御をおこなう。制御部80は、配管上に設けられた弁44〜48、ポンプ50、流体温度計測部91、外気温計測部92、および液位計93と、電気的に接続される。制御部80は、流体温度計測部91、外気温計測部92、および液位計93から出力された計測値に基づいて、弁44〜48の制御を行う(後述する)。制御部80は、熱輸送流体の不凍液濃度が初期状態と略同一の濃度で、熱輸送流体を循環させる「定常モード」と、熱輸送流体の不凍液濃度を初期状態より低下させる「濃度低下モード」と、熱輸送流体の不凍液濃度を初期状態より低下された状態から初期状態と略同一の濃度まで上昇せる「濃度増加モード」の3つのモードで、熱輸送システム100を運転可能に構成されている。3つのモードについては、後に詳述する。 The control unit 80 is a computer including a ROM, a RAM, and a CPU, and controls the entire heat transport system 100. The control unit 80 is electrically connected to valves 44 to 48, a pump 50, a fluid temperature measurement unit 91, an outside air temperature measurement unit 92, and a liquid level meter 93 provided on the pipe. The control unit 80 controls the valves 44 to 48 based on the measured values output from the fluid temperature measuring unit 91, the outside air temperature measuring unit 92, and the liquid level gauge 93 (described later). The control unit 80 has a "steady mode" in which the antifreeze concentration of the heat transport fluid is substantially the same as the initial state and circulates the heat transport fluid, and a "concentration reduction mode" in which the antifreeze concentration of the heat transport fluid is lowered from the initial state. The heat transport system 100 can be operated in three modes of "concentration increase mode" in which the antifreeze concentration of the heat transport fluid can be raised from a state in which the concentration of the antifreeze solution is lowered from the initial state to substantially the same concentration as the initial state. .. The three modes will be described in detail later.

図2は、分離膜モジュール41による不凍液蒸気の分離を概念的に示す説明図である。分離膜モジュール41は、略有底円筒状の筐体411の中に、複数の分離膜412が配置された構成をなす。筐体411は、熱輸送流体が導入される入り口413と、分離膜412により分離された不凍液蒸気が流出する第1出口414と、分離膜412により不凍液蒸気が分離され不凍液濃度が低くなった熱輸送流体が流出する第2出口415を有する。 FIG. 2 is an explanatory diagram conceptually showing the separation of antifreeze vapor by the separation membrane module 41. The separation membrane module 41 has a configuration in which a plurality of separation membranes 412 are arranged in a substantially bottomed cylindrical housing 411. The housing 411 has an inlet 413 into which the heat transport fluid is introduced, a first outlet 414 from which the antifreeze vapor separated by the separation membrane 412 flows out, and heat in which the antifreeze vapor is separated by the separation membrane 412 and the antifreeze concentration is lowered. It has a second outlet 415 through which the transport fluid flows out.

分離膜412は、不凍液としてのエタノールを選択的に分離する分離膜である。分離膜412としては、孔のない均質膜であるパーベーパレーション(Pervaporation:以下、「PV」とも呼ぶ)膜や、多孔質膜を用いることができる。本実施形態では、分離膜412として、PV膜のハイシリカゼオライト膜を用いているが、分離膜412は、これに限定されず、シリコーンゴム、トリメチルシリルプロピン、ポリビニルアルコール等から成るPV膜を用いてもよい。また、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製の多孔質膜等を用いてもよい。 The separation membrane 412 is a separation membrane that selectively separates ethanol as an antifreeze solution. As the separation membrane 412, a pervaporation (hereinafter, also referred to as “PV”) membrane, which is a homogeneous membrane without pores, or a porous membrane can be used. In the present embodiment, the high silica zeolite membrane of the PV membrane is used as the separation membrane 412, but the separation membrane 412 is not limited to this, and a PV membrane made of silicone rubber, trimethylsilylpropine, polyvinyl alcohol or the like is used. You may. Further, a porous membrane made of polytetrafluoroethylene (PTFE) or the like may be used.

分離膜モジュール41の入り口413(図2)は配管63(図1)に接続され、熱輸送流体が、配管63を介して分離膜モジュール41(図2)に流入する。分離膜モジュール41の第1出口414は、配管67(図1)と接続されており、分離膜412を透過した不凍液蒸気(エタノール蒸気)は、配管67に流入する。図5に示す拡大図において、不凍液蒸気AFを黒丸で図示し、液体の不凍液AFLを白丸で図示している。分離膜モジュール41の第2出口415は、配管64(図1)と接続されており、分離膜412によって不凍液の一部が分離され、不凍液濃度が低くなった熱輸送流体(以下「低濃度熱輸送流体」とも呼ぶ)が、配管64に流入する。 The inlet 413 (FIG. 2) of the separation membrane module 41 is connected to the pipe 63 (FIG. 1), and the heat transport fluid flows into the separation membrane module 41 (FIG. 2) through the pipe 63. The first outlet 414 of the separation membrane module 41 is connected to the pipe 67 (FIG. 1), and the antifreeze vapor (ethanol vapor) that has passed through the separation membrane 412 flows into the pipe 67. In the enlarged view shown in FIG. 5, the antifreeze vapor AF is shown by black circles, and the liquid antifreeze vapor AF is shown by white circles. The second outlet 415 of the separation membrane module 41 is connected to the pipe 64 (FIG. 1), and a part of the antifreeze liquid is separated by the separation membrane 412, and the heat transport fluid having a low antifreeze concentration (hereinafter referred to as “low concentration heat”). (Also called "transport fluid") flows into the pipe 64.

図3は、PV膜の特性を説明するための説明図である。PV法は、孔のない均質膜を介して供給液を蒸発させ、透過蒸気として濃縮液を得る方法である。この方法は浸透圧や気液平衡にかかわらず、膜自身の性能により目的成分を分離することができる。図3では、ハイシリカゼオライト膜、ハイシリカゼオライト混入シリコーンゴム膜、およびシリコーンゴム膜のPV性能を示す。ハイシリカゼオライト膜1のデータとして喜多1998、ハイシリカゼオライト膜2のデータとしてnomura2002のデータを記載している。図3では、PV特性として、供給液のエタノールモル分率に対する透過蒸気のエタノールモル分率と、透過流速を図示している。図3に示すように、これらのPV膜を用いて、低濃度水溶液から70−90mol%のエタノール濃縮液が得られる。なお、図3は、下記ホームページに記載された図を引用している。http://chemeng.in.coocan.jp/memb/et.html FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the characteristics of the PV film. The PV method is a method in which a feed solution is evaporated through a homogeneous membrane having no pores to obtain a concentrated solution as permeated vapor. In this method, the target component can be separated by the performance of the membrane itself regardless of the osmotic pressure or vapor-liquid equilibrium. FIG. 3 shows the PV performance of the high silica zeolite membrane, the silicone rubber membrane mixed with high silica zeolite, and the silicone rubber membrane. The data of Kita 1998 is described as the data of the high silica zeolite membrane 1, and the data of nomura 2002 is described as the data of the high silica zeolite membrane 2. FIG. 3 illustrates the ethanol mole fraction of the permeated vapor and the permeation flow velocity with respect to the ethanol mole fraction of the feed solution as PV characteristics. As shown in FIG. 3, these PV membranes are used to obtain a 70-90 mol% ethanol concentrate from a low concentration aqueous solution. In addition, FIG. 3 cites the figure described in the following homepage. http://chemeng.in.coocan.jp/memb/et.html

図4は、PV膜による分離概念を説明するための説明図である。パーベーパレーション法(PV)は膜を通して液体を蒸発させる膜分離法であり、膜を介して蒸発という相変化をともなう。膜面に混合溶液を流し、透過側を真空に保つことで供給液体中の分離目的成分を蒸気として透過させる。例えばエタノール水系の分離の場合,膜に水が溶解しやすい親水性素材(例えばポリビニルアルコールやゼオライト)を用いると水蒸気のみが透過し、供給液中にエタノールが濃縮される。逆に疎水性の材料を用いればエタノールを選択的に回収することが可能となる。パーベーパレーション(PV)操作の物質移動のモデルとして「蒸気相推進力モデル」を用いると、成分の膜透過は膜を介した溶液面上の平衡蒸気圧と透過側分圧の差を推進力として生じる。その際各成分の膜透過係数はガス・蒸気での透過係数が使えるので、以下の式(1)、式(2)でモデル化することができる。なお、図4および数式は、下記ホームページに記載された図を引用している。
http://chemeng.in.coocan.jp/memb/m#ana1.html
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the concept of separation by the PV film. The pervaporation method (PV) is a membrane separation method in which a liquid is evaporated through a membrane, and is accompanied by a phase change of evaporation through the membrane. By flowing the mixed solution on the membrane surface and keeping the permeation side in a vacuum, the separation target component in the supplied liquid is permeated as vapor. For example, in the case of separation of an aqueous ethanol system, if a hydrophilic material (for example, polyvinyl alcohol or zeolite) in which water is easily dissolved is used in the membrane, only water vapor permeates and ethanol is concentrated in the feed solution. On the contrary, if a hydrophobic material is used, ethanol can be selectively recovered. When the "vapor phase propulsion model" is used as a model of mass transfer in pervaporation (PV) operation, the membrane permeation of components is the propulsion force between the equilibrium vapor pressure on the solution surface and the partial pressure on the permeation side through the membrane. Occurs as. At that time, since the permeability coefficient of gas / vapor can be used as the membrane permeability coefficient of each component, it can be modeled by the following equations (1) and (2). In addition, FIG. 4 and the mathematical formula are quoted from the figure described on the following homepage.
http://chemeng.in.coocan.jp/memb/m#ana1.html

Figure 2021021348
ここで、L[mol/s]:供給液中の各成分流量,Q[mol・m/(s・m2・kPa)]:膜透過係数,d[m]:膜厚み,γ:活量係数,p*[kPa]:操作温度の各純成分の平衡蒸気圧,x:供給液中の低沸点成分モル分率,yp:透過側蒸気の低沸点成分濃度,A[m2]:膜面積,pl[kPa]:透過側圧力
成分1:低沸点成分(不凍液)、成分2:高沸点成分(水)
Figure 2021021348
Here, L [mol / s]: flow rate of each component in the feed solution, Q [mol · m / (s · m 2 · kPa)]: membrane permeation coefficient, d [m]: membrane thickness, γ: activity. Coefficient, p * [kPa]: Equilibrium vapor pressure of each pure component of operating temperature, x: Mole fraction of low boiling point component in the feed solution, y p : Low boiling point component concentration of permeation side steam, A [m 2 ]: Membrane area, pl [kPa]: Permeation side pressure Component 1: Low boiling point component (antifreeze), Component 2: High boiling point component (water)

図5〜図8を用いて、本実施形態における制御部80の不凍液濃度調整処理について説明する。図5は、不凍液濃度調整処理の流れを示すフローチャートである。図6は、後述する定常モードを概念的に示す説明図である。図7は、後述する濃度低下モードを概念的に示す説明図である。図8は、後述する濃度増加モードを概念的に示す説明図である。 The antifreeze concentration adjusting process of the control unit 80 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 8. FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the antifreeze concentration adjusting process. FIG. 6 is an explanatory diagram conceptually showing a steady mode described later. FIG. 7 is an explanatory diagram conceptually showing the concentration reduction mode described later. FIG. 8 is an explanatory diagram conceptually showing the concentration increase mode described later.

図5に示すように、制御部80は、熱輸送システム100の始動時、ポンプ50を始動させる際、まず、第1電磁弁44を開状態、第2電磁弁46、第3電磁弁45、および第4電磁弁47を閉状態、比例弁48を全開状態にする(ステップS102)。このように制御されると、熱輸送流体の流路に、第2タンク42およびアスピレータ43が接続されない。そのため、この制御によって、熱輸送流体は、図6に矢印で示すように、配管61〜配管66、および配管69を介して、第1タンク30、分離膜モジュール41、第1熱交換器10、第2熱交換器20の順に循環する(図6において斜線ハッチングを付して、流路を示す)。分離膜モジュール41の第1出口414(図2)にアスピレータ43が接続されないため、分離膜モジュール41に流入した熱輸送流体中の不凍液が分離されない。そのため、不凍液濃度が初期状態の濃度の熱輸送流体が循環される。本実施形態において、弁44〜48をステップS102の状態にして熱輸送システム100を運転するモードを、「定常モード」とも呼ぶ。熱輸送システム100は、例えば、エンジン始動と同時に始動される。 As shown in FIG. 5, when the control unit 80 starts the heat transport system 100 and starts the pump 50, first, the first solenoid valve 44 is opened, the second solenoid valve 46, the third solenoid valve 45, The fourth solenoid valve 47 is closed and the proportional valve 48 is fully opened (step S102). When controlled in this way, the second tank 42 and the aspirator 43 are not connected to the flow path of the heat transport fluid. Therefore, by this control, as shown by the arrow in FIG. 6, the heat transport fluid is passed through the pipes 61 to 66 and the pipe 69 to the first tank 30, the separation membrane module 41, and the first heat exchanger 10. It circulates in the order of the second heat exchanger 20 (the flow path is shown with diagonal hatching in FIG. 6). Since the aspirator 43 is not connected to the first outlet 414 (FIG. 2) of the separation membrane module 41, the antifreeze liquid in the heat transport fluid flowing into the separation membrane module 41 is not separated. Therefore, the heat transport fluid having the initial concentration of antifreeze is circulated. In the present embodiment, the mode in which the heat transport system 100 is operated with the valves 44 to 48 in the state of step S102 is also referred to as a “steady mode”. The heat transport system 100 is started, for example, at the same time as the engine is started.

制御部80は、外気温の外気温計測部92における外気温の計測値が第1温度閾値Th1より高い場合には(ステップ104においてNO)、ステップS106へ進む。本実施形態において、第1温度閾値Th1=0℃に設定されている。ステップS106において、流体温度計測部91による流体温度の計測値が、第2温度閾値Th2より高い場合、制御部80は、第3電磁弁45、第4電磁弁47、および比例弁48を開状態にする(ステップS108)。本実施形態において、弁44〜48をステップS108の状態にして熱輸送システム100を運転するモードを、「濃度低下モード」とも呼ぶ。本実施形態において、第2温度閾値Th2=80℃に設定されている。 When the measured value of the outside air temperature by the outside air temperature measuring unit 92 of the outside air temperature is higher than the first temperature threshold Th1 (NO in step 104), the control unit 80 proceeds to step S106. In the present embodiment, the first temperature threshold Th1 = 0 ° C. is set. In step S106, when the measured value of the fluid temperature by the fluid temperature measuring unit 91 is higher than the second temperature threshold Th2, the control unit 80 opens the third solenoid valve 45, the fourth solenoid valve 47, and the proportional valve 48. (Step S108). In the present embodiment, the mode in which the heat transport system 100 is operated with the valves 44 to 48 in the state of step S108 is also referred to as a “concentration reduction mode”. In the present embodiment, the second temperature threshold Th2 = 80 ° C. is set.

「濃度低下モード」において、比例弁48は、流体温度の計測値に応じて、徐々に閉められる。すなわち、制御部80による熱輸送処理の開始時、第4電磁弁47が閉状態であり、かつ比例弁48が全開であるため、配管64を流通する熱輸送流体は、全て、配管69へ流れ込む(図6)。一方、「濃度低下モード」では、第4電磁弁47が開状態であり、比例弁48が熱輸送流体の温度に応じて、徐々に閉じられるため、配管64を流通する熱輸送流体は、一部がアスピレータ43に流入し、残りが配管69へ流入する。ステップS108において、例えば、比例弁48の開度を5度ずつ閉じるように制御すると、ステップS104、S106、S108を繰り返すうちに、徐々に比例弁48が閉じられる。熱輸送流体の温度が高くなるほど、比例弁48の開度が小さくなるため、配管69に流入する熱輸送流体の量が少なくなり、アスピレータ43に流入する熱輸送流体の量が多くなる。 In the "concentration reduction mode", the proportional valve 48 is gradually closed according to the measured value of the fluid temperature. That is, since the fourth solenoid valve 47 is in the closed state and the proportional valve 48 is fully open at the start of the heat transport process by the control unit 80, all the heat transport fluid flowing through the pipe 64 flows into the pipe 69. (Fig. 6). On the other hand, in the "concentration reduction mode", the fourth solenoid valve 47 is in the open state, and the proportional valve 48 is gradually closed according to the temperature of the heat transport fluid. Therefore, the heat transport fluid flowing through the pipe 64 is one. The part flows into the aspirator 43, and the rest flows into the pipe 69. In step S108, for example, if the opening degree of the proportional valve 48 is controlled to be closed by 5 degrees, the proportional valve 48 is gradually closed while steps S104, S106, and S108 are repeated. As the temperature of the heat transport fluid increases, the opening degree of the proportional valve 48 decreases, so that the amount of the heat transport fluid flowing into the pipe 69 decreases and the amount of the heat transport fluid flowing into the aspirator 43 increases.

アスピレータ43に熱輸送流体が流入すると、配管67と接続されている吸い込み口が減圧されるため、分離膜モジュール41において不凍液蒸気が分離され、配管67に流入する。第2タンク42が冷却されているため、配管67に流入した不凍液蒸気の多くは、配管68uを介して第2タンク42に流入し、液体の不凍液として、第2タンク42に貯留される。図7において、分離膜モジュール41にから第2タンク42またはアスピレータ43への流体の流れを白抜きの矢印で示すとともに、流路にドットハッチングを付して示している。熱輸送流体の温度が高いほど、比例弁48の開度が小さくなるため、アスピレータ43に流入する熱輸送流体の量が増加し、その結果、吸い込み口の圧力が下がり、分離膜モジュール41における不凍液蒸気の分離量を増加させることができる。この処理により、熱輸送流体中の不凍液濃度が低下され、不凍液濃度の低い熱輸送流体(低濃度熱輸送流体)が、図7に黒塗り矢印で示すように循環される。図7において、低濃度熱輸送流体が流通する流路に斜線ハッチングを付して図示している。 When the heat transport fluid flows into the aspirator 43, the suction port connected to the pipe 67 is depressurized, so that the antifreeze vapor is separated in the separation membrane module 41 and flows into the pipe 67. Since the second tank 42 is cooled, most of the antifreeze vapor flowing into the pipe 67 flows into the second tank 42 through the pipe 68u and is stored in the second tank 42 as a liquid antifreeze liquid. In FIG. 7, the flow of the fluid from the separation membrane module 41 to the second tank 42 or the aspirator 43 is indicated by a white arrow, and the flow path is shown with dot hatching. As the temperature of the heat transport fluid increases, the opening degree of the proportional valve 48 decreases, so that the amount of heat transport fluid flowing into the aspirator 43 increases, and as a result, the pressure at the suction port decreases, and the antifreeze liquid in the separation membrane module 41 The amount of steam separated can be increased. By this treatment, the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid is lowered, and the heat transport fluid having a low antifreeze concentration (low concentration heat transport fluid) is circulated as shown by the black arrow in FIG. In FIG. 7, diagonal hatching is attached to the flow path through which the low-concentration heat transport fluid flows.

図5に示すように、制御部80は、流体温度計測部91による計測値(熱輸送流体の温度)が第2温度閾値Th2以下になるまで、ステップS104、S106、S108を繰り返し、ステップS106において、流体温度計測部91による計測値が第2温度閾値Th2以下になると、弁44〜48の状態を変更せず、低濃度熱輸送流体を循環させる。 As shown in FIG. 5, the control unit 80 repeats steps S104, S106, and S108 until the measured value (temperature of the heat transport fluid) by the fluid temperature measuring unit 91 becomes equal to or less than the second temperature threshold Th2, and in step S106. When the value measured by the fluid temperature measuring unit 91 becomes equal to or less than the second temperature threshold Th2, the low-concentration heat transport fluid is circulated without changing the state of the valves 44 to 48.

ステップS104において、外気温計測部92による計測値が第1温度閾値Th1以下である場合(ステップ104においてYES)、制御部80は、第2電磁弁46を開状態、第4電磁弁47を閉状態、比例弁48を全開状態にする(図8)。第4電磁弁47が閉状態にされると、アスピレータ43に熱輸送流体が流入せず、配管67に接続されたアスピレータ43の吸い込み口が減圧されないため、分離膜モジュール41による不凍液の分離が行われない。第2電磁弁46が開状態にされるため、第2タンク42に貯留されている不凍液が配管68dを介して配管64に流入する。図8において、第2タンク42に貯留された不凍液が流通する流路に右肩下がりの斜線ハッチングを付すとともに、白抜き矢印でその流れを図示する。この制御により、循環している熱輸送流体に、第2タンク42に貯留されている不凍液が添加され、熱輸送流体中の不凍液濃度を増加させることができる。図8において、循環する熱輸送流体の流路を、右肩上がりの斜線ハッチングを付すとともに、黒塗り矢印で図示している。 In step S104, when the value measured by the outside air temperature measuring unit 92 is equal to or less than the first temperature threshold Th1 (YES in step 104), the control unit 80 opens the second solenoid valve 46 and closes the fourth solenoid valve 47. State, the proportional valve 48 is fully opened (FIG. 8). When the fourth solenoid valve 47 is closed, the heat transport fluid does not flow into the aspirator 43, and the suction port of the aspirator 43 connected to the pipe 67 is not depressurized. Therefore, the separation membrane module 41 separates the antifreeze liquid. I won't get it. Since the second solenoid valve 46 is opened, the antifreeze liquid stored in the second tank 42 flows into the pipe 64 via the pipe 68d. In FIG. 8, the flow path through which the antifreeze liquid stored in the second tank 42 flows is provided with diagonal hatching that descends to the right, and the flow is illustrated by a white arrow. By this control, the antifreeze liquid stored in the second tank 42 is added to the circulating heat transport fluid, and the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid can be increased. In FIG. 8, the flow path of the circulating heat transport fluid is shown by a black arrow with diagonal hatching that rises to the right.

図5に示すように、制御部80は、液位計93の計測値が液位閾値Th3より大きい場合(ステップS112において、NO)には、ステップS110に戻る。本実施形態では、液位閾値Th3=0に設定されている。すなわち、第2タンク42内に不凍液がなくなるまで、循環する熱輸送流体に第2タンク42内に貯留された不凍液が混入される。この処理により、熱輸送流体中の不凍液濃度が、初期状態と略同一に戻される。本実施形態において、弁44〜48をステップS110の状態にして熱輸送システム100を運転するモードを、「濃度増加モード」とも呼ぶ。 As shown in FIG. 5, when the measured value of the liquid level gauge 93 is larger than the liquid level threshold value Th3 (NO in step S112), the control unit 80 returns to step S110. In the present embodiment, the liquid level threshold Th3 = 0 is set. That is, the antifreeze liquid stored in the second tank 42 is mixed with the circulating heat transport fluid until the antifreeze liquid is exhausted in the second tank 42. By this treatment, the antifreeze concentration in the heat transport fluid is returned to substantially the same as the initial state. In the present embodiment, the mode in which the heat transport system 100 is operated with the valves 44 to 48 in the state of step S110 is also referred to as a “concentration increase mode”.

制御部80は、液位計93の計測値が液位閾値Th3になると(ステップS112において、YES)、弁44〜48を定常モード(第1電磁弁44を開状態、第2電磁弁46を閉状態、第3電磁弁45を閉状態、第4電磁弁47を閉状態、比例弁48を全開状態)に戻して、不凍液濃度調整処理を終了する。不凍液濃度調整処理が終了されると、熱輸送システム100の運転が停止されるまで、定常モード(図6)で、熱輸送流体が循環される。制御部80は、例えば、エンジン停止後、所定時間経過後に熱輸送システム100の運転を停止させる。 When the measured value of the liquid level gauge 93 reaches the liquid level threshold value Th3 (YES in step S112), the control unit 80 sets the valves 44 to 48 in the steady mode (the first solenoid valve 44 is open and the second solenoid valve 46 is opened). The process returns to the closed state, the third solenoid valve 45 is closed, the fourth solenoid valve 47 is closed, and the proportional valve 48 is fully opened), and the antifreeze concentration adjusting process is completed. When the antifreeze concentration adjustment process is completed, the heat transport fluid is circulated in the steady mode (FIG. 6) until the operation of the heat transport system 100 is stopped. The control unit 80, for example, stops the operation of the heat transport system 100 after a lapse of a predetermined time after the engine is stopped.

このように、制御部80は、外気温計測部92における外気温の計測値が第1温度閾値Th1(0℃)より高い場合であって、熱輸送流体温度が第2温度閾値Th2(80℃)より高い場合には、熱輸送システム100を濃度低下モード(図7)で運転させている。すなわち、制御部80は、流体温度計測部91により計測された熱輸送流体の温度に応じて、濃度調整部を制御して、熱輸送流体中の不凍液濃度を調整している。 As described above, in the control unit 80, when the measured value of the outside air temperature in the outside air temperature measuring unit 92 is higher than the first temperature threshold Th1 (0 ° C.), the heat transport fluid temperature is the second temperature threshold Th2 (80 ° C.). ), The heat transport system 100 is operated in the concentration reduction mode (FIG. 7). That is, the control unit 80 controls the concentration adjusting unit according to the temperature of the heat transport fluid measured by the fluid temperature measuring unit 91 to adjust the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid.

また、外気温計測部92における外気温の計測値が第1温度閾値Th1(0℃)以下であって、第2タンク42内に不凍液が貯留されている場合には、制御部80は、熱輸送システム100を濃度増加モード(図8)で運転させる。それ以外の場合は、制御部80は、定常モード(図6)で熱輸送システム100を運転させる。 Further, when the measured value of the outside air temperature in the outside air temperature measuring unit 92 is equal to or less than the first temperature threshold Th1 (0 ° C.) and the antifreeze liquid is stored in the second tank 42, the control unit 80 heats up. The transport system 100 is operated in the concentration increase mode (FIG. 8). Otherwise, the control unit 80 operates the heat transport system 100 in steady mode (FIG. 6).

以上説明したように、本実施形態の熱輸送システム100によれば、外気温が低い(0℃以下)ときには、熱輸送流体の不凍液濃度が初期状態と略同一になるように、濃度調整部40によって調整される。そのため、初期状態において、第1タンク30内に充填されている熱輸送流体の不凍液濃度を、熱輸送流体が凍結しない為に十分な濃度に調整することによって、熱輸送流体の不凍性能を確保することができる。 As described above, according to the heat transport system 100 of the present embodiment, when the outside air temperature is low (0 ° C. or lower), the concentration adjusting unit 40 so that the antifreeze concentration of the heat transport fluid is substantially the same as the initial state. Adjusted by. Therefore, in the initial state, the antifreeze performance of the heat transport fluid is ensured by adjusting the antifreeze concentration of the heat transport fluid filled in the first tank 30 to a sufficient concentration so that the heat transport fluid does not freeze. can do.

ところで、本実施形態における不凍液としてのエタノールは、水に対して蒸気圧が大きい。そのため、不凍液を含む水溶液からなる熱輸送流体において、十分な不凍性能を確保するために、不凍液濃度を高くすると、熱輸送流体の蒸気圧が大きくなり、沸点が下がるため、夏季等の外気温が高いときに、局所沸騰等によるドライアウトが生じる虞がある。これに対し、本実施形態の熱輸送システム100によれば、外気温が低くなく(0℃より高い)、かつ熱輸送流体の温度が高い(80℃より高い)ときには、熱輸送流体の不凍液濃度を、初期状態より低くする(濃度低下モード)。濃度低下モードでは、熱輸送流体の不凍液濃度を低下させて、蒸気圧を低下させることができるため、熱輸送流体の沸点を上昇させることができる。その結果、熱輸送流体の蒸発抑制性能を向上させることができ、熱輸送流体のドライアウトを抑制することができる。 By the way, ethanol as an antifreeze solution in the present embodiment has a large vapor pressure with respect to water. Therefore, in a heat transport fluid composed of an aqueous solution containing an antifreeze, if the concentration of the antifreeze is increased in order to ensure sufficient antifreeze performance, the vapor pressure of the heat transport fluid increases and the boiling point decreases, so that the outside temperature such as in summer When is high, there is a risk of dryout due to local boiling or the like. On the other hand, according to the heat transport system 100 of the present embodiment, when the outside air temperature is not low (higher than 0 ° C) and the temperature of the heat transport fluid is high (higher than 80 ° C), the antifreeze concentration of the heat transport fluid is high. Is lower than the initial state (concentration reduction mode). In the concentration lowering mode, the antifreeze concentration of the heat transport fluid can be lowered to lower the vapor pressure, so that the boiling point of the heat transport fluid can be raised. As a result, the evaporation suppressing performance of the heat transport fluid can be improved, and the dryout of the heat transport fluid can be suppressed.

また、夏季等の外気温が高いときは、熱輸送流体が第2熱交換器20によって十分に放熱されず、熱輸送流体の温度が高く、熱源から熱輸送流体への熱伝達が十分に行われない可能性がある。不凍液としてのエタノールは、水に対して伝熱性能低いため、熱輸送流体中の不凍液濃度を低下させる濃度低下モードで熱輸送システム100を運転させることにより、熱輸送流体中の不凍液濃度を低下させ、伝熱性能を上げることができる。 Further, when the outside temperature is high such as in summer, the heat transport fluid is not sufficiently dissipated by the second heat exchanger 20, the temperature of the heat transport fluid is high, and heat transfer from the heat source to the heat transport fluid is sufficiently performed. It may not be broken. Since ethanol as an antifreeze has a low heat transfer performance with respect to water, the concentration of the antifreeze in the heat transport fluid is reduced by operating the heat transport system 100 in the concentration reduction mode in which the concentration of the antifreeze in the heat transport fluid is reduced. , Heat transfer performance can be improved.

すなわち、本実施形態の熱輸送システム100によれば、外気温に応じて熱輸送流体の不凍液濃度を変更することにより、冬季は熱輸送流体の不凍性能を確保する一方、夏季は熱輸送流体の蒸発抑制性能を確保することができる。 That is, according to the heat transport system 100 of the present embodiment, the antifreeze performance of the heat transport fluid is ensured in winter by changing the antifreeze concentration of the heat transport fluid according to the outside air temperature, while the heat transport fluid in summer. Evaporation suppression performance can be ensured.

また、本実施形態の熱輸送システム100では、不凍液として、エタノールを用いている。エタノールは、エチレングリコール、グリセリン等の不凍液と比較して、粘性が小さいため、熱輸送流体の流動性の低下を抑制することができる。このように、粘性が小さい不凍液を用いると、流動性の低下を抑制することができる点で好ましい一方、不凍液としてエチレングリコール等の粘性が大きい不凍液を用いる場合と比較して、蒸気圧が大きくなるため、ドライアウトの可能性が高くなる可能性がある。これに対し、上述の通り、本実施形態の熱輸送システム100によれば、熱輸送流体のドライアウトを抑制することができる。 Further, in the heat transport system 100 of the present embodiment, ethanol is used as the antifreeze liquid. Since ethanol has a lower viscosity than antifreeze liquids such as ethylene glycol and glycerin, it is possible to suppress a decrease in the fluidity of the heat transport fluid. As described above, the use of an antifreeze solution having a low viscosity is preferable in that the decrease in fluidity can be suppressed, while the vapor pressure becomes higher than the case where an antifreeze solution having a high viscosity such as ethylene glycol is used as the antifreeze solution. Therefore, the possibility of dryout may increase. On the other hand, as described above, according to the heat transport system 100 of the present embodiment, it is possible to suppress the dryout of the heat transport fluid.

また、本実施形態の100によれば、冷却機能を有する第2タンク42を備えるため、分離膜モジュール41により分離された不凍液蒸気を液体にして貯留することができる。そのため、第2タンク42に貯留された不凍液を再利用して、容易に適切に、熱輸送流体の濃度を増加させることができる。 Further, according to 100 of the present embodiment, since the second tank 42 having a cooling function is provided, the antifreeze vapor separated by the separation membrane module 41 can be stored as a liquid. Therefore, the antifreeze liquid stored in the second tank 42 can be reused to easily and appropriately increase the concentration of the heat transport fluid.

また、本実施形態の100によれば、第2タンク42の液位を計測する液位計93を備え、液位計93による計測値が0の場合に、制御部80が第2タンク42に貯留された不凍液を熱輸送流体に添加させる。すなわち、第2タンク42が空の場合には、第2電磁弁46が閉状態にされるため、熱輸送流体に対する気泡の混入を抑制することができる。 Further, according to 100 of the present embodiment, the liquid level meter 93 for measuring the liquid level of the second tank 42 is provided, and when the measured value by the liquid level meter 93 is 0, the control unit 80 is connected to the second tank 42. The stored antifreeze is added to the heat transport fluid. That is, when the second tank 42 is empty, the second solenoid valve 46 is closed, so that air bubbles can be suppressed from being mixed into the heat transport fluid.

また、本実施形態の熱輸送システム100によれば、熱輸送流体中の不凍液濃度を調整する濃度調整部40において、PV膜を用いた分離膜モジュール41を用いているため、例えば、気液平衡を利用して、熱輸送流体中の不凍液濃度を低下させる場合と比較して、不凍液濃度をより低くすることができる。以下に、図9〜図13を用いて、PV膜を利用して熱輸送流体から不凍液を分離する実施例の効果について、気液平衡を利用する比較例と比較して説明する。 Further, according to the heat transport system 100 of the present embodiment, since the separation membrane module 41 using the PV film is used in the concentration adjusting unit 40 for adjusting the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid, for example, gas-liquid equilibrium. Can be used to lower the antifreeze concentration in the heat transport fluid as compared to the case where the antifreeze concentration in the heat transport fluid is lowered. Hereinafter, with reference to FIGS. 9 to 13, the effect of the example of separating the antifreeze liquid from the heat transport fluid using the PV membrane will be described in comparison with the comparative example using vapor-liquid equilibrium.

図9は、PV膜分離の実施例を示す図である。図10は、エタノール水溶液希釈の実施例計算条件を示す図である。図11は、実施例のエタノール組成と透過速度を説明するための説明図である。実施例の分離膜モジュールは、二重円筒型膜モジュールであって、片封止処理された膜を円管に挿入・二重円筒管とし、他端が解放されている。膜が直列に並ぶようその二重円筒管を交互に連絡配管された二重円筒管群が、真空容器に収められた構造である。PV膜としてのハイシリカゼオライト膜は、例えば、特開2015−033688号公報に記載されたハイシリカゼオライト膜を用いる。図9は、25℃の水−エタノール系の流体を用いる一例を示している。図11は、図10に示す計算条件で計算した結果を示す。図10、11に示すように、熱輸送流体の容量が3.0L、初期組成(初期不凍液濃度)が0.40の場合、目標組成を0.20とすると、目標組成に到達するのに要する時間は、約19分である。すなわち、PV膜を利用した分離膜モジュール41を用いると、エタノール−水系の熱輸送流体のメタノール(不凍液)組成を、0.4以下にすることができる。 FIG. 9 is a diagram showing an example of PV membrane separation. FIG. 10 is a diagram showing example calculation conditions for diluting an aqueous ethanol solution. FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the ethanol composition and permeation rate of the examples. The separation membrane module of the embodiment is a double-cylindrical membrane module, in which a single-sealed membrane is inserted into a circular tube to form a double-cylindrical tube, and the other end is open. A group of double-cylindrical tubes in which the double-cylindrical tubes are alternately connected so that the membranes are lined up in series is housed in a vacuum vessel. As the high silica zeolite membrane as the PV membrane, for example, the high silica zeolite membrane described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-033688 is used. FIG. 9 shows an example using a water-ethanol system fluid at 25 ° C. FIG. 11 shows the result of calculation under the calculation conditions shown in FIG. As shown in FIGS. 10 and 11, when the volume of the heat transport fluid is 3.0 L and the initial composition (initial antifreeze concentration) is 0.40, if the target composition is 0.20, it is necessary to reach the target composition. The time is about 19 minutes. That is, when the separation membrane module 41 using the PV membrane is used, the methanol (antifreeze) composition of the ethanol-water system heat transport fluid can be reduced to 0.4 or less.

比較例として、気液平衡を利用して熱輸送流体の不凍液濃度を低下させる例について説明する。
図12は、エタノール水系のエタノールの液相組成に対する気液平衡時のエタノールの気相組成を示す図である。図13は、エタノール水系の気液平衡曲線を示す図である。図12、図13は、大江修造 編著「Excellによる気液平衡データ集 第2版」(2012)により計算したものである。図12、図13では、定圧(760mmHg)における気液平衡データを示す。図12は、エタノールの液相組成(モル分率)に対する気液平衡時のエタノールの気相組成(モル分率)である。本実施形態では、初期状態において、エタノールの液相組成(モル分率)が0.4の水溶液を、熱輸送流体として用いている。図12、図13に示すように、第1熱交換器10の温度が80℃の場合、熱輸送流体の不凍液濃度を、気液平衡を利用して低下させる場合、熱輸送システム100を循環する熱輸送流体のエタノール組成は、0.4以下には希釈されない。
As a comparative example, an example of reducing the antifreeze concentration of the heat transport fluid by utilizing vapor-liquid equilibrium will be described.
FIG. 12 is a diagram showing the gas phase composition of ethanol at the time of vapor-liquid equilibrium with respect to the liquid phase composition of ethanol in an aqueous ethanol system. FIG. 13 is a diagram showing a vapor-liquid equilibrium curve of an ethanol water system. FIGS. 12 and 13 are calculated according to "Vapor-liquid equilibrium data collection by Excell, 2nd edition" (2012) edited by Shuzo Oe. 12 and 13 show vapor-liquid equilibrium data at a constant pressure (760 mmHg). FIG. 12 shows the gas phase composition (mole fraction) of ethanol at the time of vapor-liquid equilibrium with respect to the liquid phase composition (mole fraction) of ethanol. In the present embodiment, in the initial state, an aqueous solution having a liquid phase composition (mole fraction) of ethanol of 0.4 is used as the heat transport fluid. As shown in FIGS. 12 and 13, when the temperature of the first heat exchanger 10 is 80 ° C., the heat transport system 100 is circulated when the antifreeze concentration of the heat transport fluid is lowered by utilizing vapor-liquid equilibrium. The ethanol composition of the heat transport fluid is not diluted below 0.4.

このように、PV膜を用いた分離膜モジュールを用いることにより、気液平衡を利用して熱輸送流体中の不凍液濃度を低下させる場合と比較して、より不凍液濃度を低下させることができる。 As described above, by using the separation membrane module using the PV membrane, the antifreeze concentration can be further reduced as compared with the case where the antifreeze concentration in the heat transport fluid is lowered by utilizing vapor-liquid equilibrium.

<第2実施形態>
図14は、第2実施形態における熱輸送システム100Aの概略構成を示す説明図である。本実施形態の熱輸送システム100Aが第1実施形態の熱輸送システム100と異なる点は、流体温度計測部91と液位計93を備えない点と、配管66上に不凍液濃度計測部94が設けられている点と、制御部80による制御である。本実施形態の熱輸送システム100Aについて、第1実施形態と同一の構成は、第1実施形態と同一の符号を付し、先行する説明を参照する。
<Second Embodiment>
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the heat transport system 100A according to the second embodiment. The heat transport system 100A of the present embodiment differs from the heat transport system 100 of the first embodiment in that it does not have a fluid temperature measuring unit 91 and a liquid level gauge 93, and an antifreeze concentration measuring unit 94 is provided on the pipe 66. The points are controlled by the control unit 80. Regarding the heat transport system 100A of the present embodiment, the same configuration as that of the first embodiment is designated by the same reference numerals as those of the first embodiment, and the preceding description is referred to.

不凍液濃度計測部94は、循環している熱輸送流体の不凍液濃度を検出する。不凍液濃度計測部94は、制御部80と電気的に接続されており、制御部80は、不凍液濃度計測部94から取得した不凍液濃度計測値を用いて、濃度調整部40を制御する。不凍液濃度計測部94は、例えば、超音波、屈折率を利用して不凍液濃度を推定する構成を用いることができる。また、濃度と物性(熱容量、熱伝導、粘度等)との関係を示すMAPと、物性を計測するセンサとを備え、センサによる計測値を用いて不凍液濃度を推定する構成を用いてもよい。 The antifreeze concentration measuring unit 94 detects the antifreeze concentration of the circulating heat transport fluid. The antifreeze concentration measuring unit 94 is electrically connected to the control unit 80, and the control unit 80 controls the concentration adjusting unit 40 by using the antifreeze concentration measurement value acquired from the antifreeze concentration measuring unit 94. The antifreeze concentration measuring unit 94 can use, for example, a configuration for estimating the antifreeze concentration by using ultrasonic waves and a refractive index. Further, a configuration may be used in which a MAP showing the relationship between the concentration and the physical properties (heat capacity, heat conduction, viscosity, etc.) and a sensor for measuring the physical properties are provided, and the antifreeze concentration is estimated using the measured value by the sensor.

図15〜図18を用いて、本実施形態における制御部80の不凍液濃度調整処理について説明する。図15は、第2実施形態における不凍液濃度調整処理の流れを示すフローチャートである。図16は、定常モードを概念的に示す説明図である。図17は、濃度低下モードを概念的に示す説明図である。図18は、濃度増加モードを概念的に示す説明図である。 The antifreeze concentration adjusting process of the control unit 80 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 15 to 18. FIG. 15 is a flowchart showing the flow of the antifreeze concentration adjusting process in the second embodiment. FIG. 16 is an explanatory diagram conceptually showing the steady mode. FIG. 17 is an explanatory diagram conceptually showing the concentration reduction mode. FIG. 18 is an explanatory diagram conceptually showing the concentration increase mode.

図15に示すように、制御部80は、熱輸送システム100Aの始動時、ポンプ50を始動させる際、まず、第1実施形態におけるステップS102と同様に定常モードにする(ステップS202)。この制御によって、熱輸送流体は、図16に矢印で示すように、配管61〜配管66、および配管69を介して、第1タンク30、分離膜モジュール41、第1熱交換器10、第2熱交換器20の順に循環する(図16において斜線ハッチングを付して、流路を示す)。分離膜モジュール41の第1出口414(図16)にアスピレータ43が接続されないため、分離膜モジュール41に流入した熱輸送流体中の不凍液が分離されない。そのため、不凍液濃度が初期状態の濃度の熱輸送流体が循環される。 As shown in FIG. 15, when the pump 50 is started at the time of starting the heat transport system 100A, the control unit 80 first sets the steady mode in the same manner as in step S102 in the first embodiment (step S202). By this control, the heat transport fluid is sent through the first tank 30, the separation membrane module 41, the first heat exchanger 10, and the second through the pipes 61 to 66 and the pipe 69, as shown by the arrows in FIG. It circulates in the order of the heat exchanger 20 (the flow path is shown with diagonal hatching in FIG. 16). Since the aspirator 43 is not connected to the first outlet 414 (FIG. 16) of the separation membrane module 41, the antifreeze liquid in the heat transport fluid flowing into the separation membrane module 41 is not separated. Therefore, the heat transport fluid having the initial concentration of antifreeze is circulated.

制御部80は、現在の濃度値(不凍液濃度計測部94による計測値)が、熱輸送流体の不凍液目標濃度と一致する場合(ステップS204において、YES)、弁44〜48を定常モード(第1電磁弁44を開状態、第2電磁弁46を閉状態、第3電磁弁45を閉状態、第4電磁弁47を閉状態、比例弁48を全開状態)のまま、不凍液濃度調整処理を終了する。したがって、定常モード(図16)で熱輸送システム100が運転される。本実施形態において、外気温と不凍液目標濃度との関係を示すMAPを、制御部80が予め備え、制御部80が外気温計測部92による計測値を用いて、不凍液目標濃度を設定する。 When the current concentration value (measured by the antifreeze concentration measuring unit 94) matches the antifreeze target concentration of the heat transport fluid (YES in step S204), the control unit 80 sets the valves 44 to 48 in the steady mode (first mode). The antifreeze concentration adjustment process is completed with the solenoid valve 44 open, the second solenoid valve 46 closed, the third solenoid valve 45 closed, the fourth solenoid valve 47 closed, and the proportional valve 48 fully open). To do. Therefore, the heat transport system 100 is operated in steady mode (FIG. 16). In the present embodiment, the control unit 80 is provided with a MAP indicating the relationship between the outside air temperature and the antifreeze target concentration in advance, and the control unit 80 sets the antifreeze target concentration by using the measured value by the outside air temperature measuring unit 92.

一方、現在の濃度値が、熱輸送流体の不凍液目標濃度と一致しない場合(ステップS204において、NO)、制御部80は、ステップS206に進む。現在の濃度値が不凍液目標濃度より大きい場合(ステップS206において、YES)、制御部80は、弁44〜48を、第1実施形態のステップS108と同様の濃度低下モードの状態に切替える(ステップS208)。「濃度低下モード」では、第4電磁弁47が開状態であり、比例弁48が熱輸送流体の不凍液濃度に応じて、徐々に閉じられるため、配管64を流通する熱輸送流体は、一部がアスピレータ43に流入し、残りが配管69へ流入する。ステップS208において、例えば、比例弁48の開度を5度ずつ閉じるように制御すると、ステップS204、S206、S208を繰り返すうちに、徐々に比例弁48が閉じられる。熱輸送流体の現在の不凍液濃度と不凍液目標濃度との差が大きくなるほど、比例弁48の開度が小さくなるため、配管69に流入する熱輸送流体の量が少なくなり、アスピレータ43に流入する熱輸送流体の量が多くなる。本実施形態では、熱輸送流体の現在の不凍液濃度が不凍液目標濃度になるまで、濃度低下モードの処理が繰り返される。この処理により、熱輸送流体中の不凍液濃度が低下され、不凍液濃度の低い熱輸送流体(低濃度熱輸送流体)が、図17に黒塗り矢印で示すように循環される。図17において、低濃度熱輸送流体が流通する流路に斜線ハッチングを付して図示している。 On the other hand, when the current concentration value does not match the antifreeze target concentration of the heat transport fluid (NO in step S204), the control unit 80 proceeds to step S206. When the current concentration value is larger than the antifreeze target concentration (YES in step S206), the control unit 80 switches the valves 44 to 48 to the state of the concentration lowering mode similar to step S108 of the first embodiment (step S208). ). In the "concentration reduction mode", the fourth solenoid valve 47 is in the open state, and the proportional valve 48 is gradually closed according to the antifreeze concentration of the heat transport fluid. Therefore, the heat transport fluid flowing through the pipe 64 is partially used. Flows into the aspirator 43, and the rest flows into the pipe 69. In step S208, for example, if the opening degree of the proportional valve 48 is controlled to be closed by 5 degrees, the proportional valve 48 is gradually closed while steps S204, S206, and S208 are repeated. As the difference between the current antifreeze concentration of the heat transport fluid and the antifreeze target concentration increases, the opening degree of the proportional valve 48 decreases, so that the amount of the heat transport fluid flowing into the pipe 69 decreases and the heat flowing into the aspirator 43 decreases. The amount of transport fluid increases. In the present embodiment, the process of the concentration reduction mode is repeated until the current antifreeze concentration of the heat transport fluid reaches the antifreeze target concentration. By this treatment, the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid is lowered, and the heat transport fluid having a low antifreeze concentration (low concentration heat transport fluid) is circulated as shown by the black arrow in FIG. In FIG. 17, diagonal hatching is added to the flow path through which the low-concentration heat transport fluid flows.

ステップS206(図15)において、現在の濃度値が不凍液目標濃度より小さい場合は(ステップS206においてNO)、制御部80は、ステップS210に進み、第1実施形態のステップS110と同様に、弁44〜48を、濃度増加モードの状態に切替える。濃度増加モードで熱輸送システム100Aを運転するときは、第1実施形態と同様に、分離膜モジュール41による不凍液の分離が行われず、第2タンク42に貯留されている不凍液が配管68dを介して配管64に流入する。図18において、第2タンク42に貯留された不凍液が流通する流路に右肩下がりの斜線ハッチングを付すとともに、白抜き矢印でその流れを図示する。この制御により、循環している熱輸送流体に、第2タンク42に貯留されている不凍液が添加され、熱輸送流体中の不凍液濃度を増加させることができる。図18において、循環する熱輸送流体の流路を、右肩上がりの斜線ハッチングを付すとともに、黒塗り矢印で図示している。 In step S206 (FIG. 15), if the current concentration value is smaller than the antifreeze target concentration (NO in step S206), the control unit 80 proceeds to step S210, and the valve 44 is the same as in step S110 of the first embodiment. ~ 48 is switched to the state of the concentration increase mode. When the heat transport system 100A is operated in the concentration increase mode, the antifreeze liquid is not separated by the separation membrane module 41 as in the first embodiment, and the antifreeze liquid stored in the second tank 42 passes through the pipe 68d. It flows into the pipe 64. In FIG. 18, the flow path through which the antifreeze liquid stored in the second tank 42 flows is provided with diagonal hatching that descends to the right, and the flow is illustrated by a white arrow. By this control, the antifreeze liquid stored in the second tank 42 is added to the circulating heat transport fluid, and the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid can be increased. In FIG. 18, the flow path of the circulating heat transport fluid is shown by a black arrow with diagonal hatching that rises to the right.

本実施形態の熱輸送システム100Aによれば、熱輸送流体の不凍液濃度に応じて熱輸送流体の不凍液濃度を目標濃度になるように調整することができる。この構成では、熱輸送流体の温度や外気温によらず、熱輸送流体の不凍液濃度を計測し、計測値に基づいて濃度調整部を調整するため、より適切に不凍液濃度を調整することができる。例えば、外気温が低くても、外気温に対する不凍性能を発揮するのに十分な程度の不凍液濃度が確保されている場合には、不凍液濃度を増加させず、定常モードで熱輸送システム100Aを運転させることができる。そのため、過剰に不凍液濃度を高めることによる熱輸送流体の流動性の低下を抑制することができる。 According to the heat transport system 100A of the present embodiment, the antifreeze concentration of the heat transport fluid can be adjusted to a target concentration according to the antifreeze concentration of the heat transport fluid. In this configuration, the antifreeze concentration of the heat transport fluid is measured regardless of the temperature of the heat transport fluid or the outside air temperature, and the concentration adjusting unit is adjusted based on the measured value, so that the antifreeze concentration can be adjusted more appropriately. .. For example, even if the outside air temperature is low, if an antifreeze concentration sufficient to exhibit antifreeze performance against the outside air temperature is secured, the antifreeze concentration is not increased and the heat transport system 100A is operated in the steady mode. Can be driven. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the fluidity of the heat transport fluid due to an excessive increase in the antifreeze liquid concentration.

<第3実施形態>
図19は、第3実施形態における熱輸送システム100Bの概略構成を示す説明図である。本実施形態の熱輸送システム100Bが第1実施形態の熱輸送システム100と異なる点は、主に、配管69から分岐する配管70と、配管70上に設けられた電磁弁72を備える点である。電磁弁72は、制御部80と電気的に接続され、制御部80によって制御される。比例弁48は、圧損が大きいため、比例弁48を通過しないバイパス流路として、配管70を備え、定常モード、および濃度増加モードの際に、配管69に替えて配管70を熱輸送流体が流通するように制御部80によって制御することにより、圧損が抑制され、エネルギー損失を抑制することができる。
<Third Embodiment>
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the heat transport system 100B according to the third embodiment. The heat transport system 100B of the present embodiment differs from the heat transport system 100 of the first embodiment mainly in that it includes a pipe 70 branching from the pipe 69 and an electromagnetic valve 72 provided on the pipe 70. .. The solenoid valve 72 is electrically connected to the control unit 80 and is controlled by the control unit 80. Since the proportional valve 48 has a large pressure loss, the pipe 70 is provided as a bypass flow path that does not pass through the proportional valve 48, and the heat transport fluid flows through the pipe 70 instead of the pipe 69 in the steady mode and the concentration increase mode. By controlling by the control unit 80 so as to do so, the pressure loss can be suppressed and the energy loss can be suppressed.

<第4実施形態>
図20は、第4実施形態における熱輸送システム100Cの概略構成を示す説明図である。本実施形態の熱輸送システム100Cが第1実施形態の熱輸送システム100と異なる点は、主に、アスピレータ43、配管69、および比例弁48を備えない点と、真空ポンプ52、および排気タンク53を備える点である。真空ポンプ52として、例えば、ダイアフラム式真空ポンプを用いることができる。本実施形態における真空ポンプ52を、「蒸気吸引部」とも呼ぶ。
<Fourth Embodiment>
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the heat transport system 100C according to the fourth embodiment. The heat transport system 100C of the present embodiment differs from the heat transport system 100 of the first embodiment mainly in that it does not include an ejector 43, a pipe 69, and a proportional valve 48, a vacuum pump 52, and an exhaust tank 53. Is a point to be provided. As the vacuum pump 52, for example, a diaphragm type vacuum pump can be used. The vacuum pump 52 in this embodiment is also referred to as a "steam suction unit".

本実施形態の熱輸送システム100Cでは、第1実施形態のアスピレータ43に替えて、真空ポンプ52を用いている。このようにすると、例えば、吸引側圧力をより小さく(例えば、1/10)にすることができ、透過速度を大きく(例えば、10倍)にすることができる。その結果、分離膜モジュール41による分離蒸気の量を増加させることができる。但し、吸引側圧力が、水の蒸気圧より低下すると、エタノールに加え水も分離膜を透過し、分離膜モジュール41による選択性が低下する可能性があるため、選択性を適切に維持可能な吸引側圧力に調整するのが好ましい。 In the heat transport system 100C of the present embodiment, the vacuum pump 52 is used instead of the aspirator 43 of the first embodiment. In this way, for example, the suction side pressure can be made smaller (for example, 1/10), and the permeation speed can be made larger (for example, 10 times). As a result, the amount of separated vapor by the separation membrane module 41 can be increased. However, when the suction side pressure is lower than the vapor pressure of water, water in addition to ethanol may also permeate the separation membrane, and the selectivity by the separation membrane module 41 may decrease, so that the selectivity can be appropriately maintained. It is preferable to adjust the pressure to the suction side.

<本実施形態の変形例>
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
<Modified example of this embodiment>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various aspects without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are also possible.

・上記実施形態において、濃度調整部40は、分離膜モジュール41を備えず、異なる構成で熱輸送流体中の不凍液濃度を調整する構成にしてもよい。例えば、気液平衡を利用して、熱輸送流体中の不凍液濃度を調整する構成にしてもよい。このようにしても、熱輸送流体の温度に応じて不凍液濃度を調整することができる。 -In the above embodiment, the concentration adjusting unit 40 may not include the separation membrane module 41 and may have a different configuration for adjusting the concentration of the antifreeze liquid in the heat transport fluid. For example, the antifreeze concentration in the heat transport fluid may be adjusted by utilizing vapor-liquid equilibrium. Even in this way, the antifreeze concentration can be adjusted according to the temperature of the heat transport fluid.

・上記実施形態において、第2タンク42を備えない構成にしてもよい。すなわち、分離された不凍液が貯留されない構成にしてもよい。第2タンク42を備えない場合、例えば、例えば、予め不凍液が貯留されたタンクを備えることにより、熱輸送流体の不凍液濃度を増加させることができる。 -In the above embodiment, the configuration may not include the second tank 42. That is, the structure may be such that the separated antifreeze liquid is not stored. When the second tank 42 is not provided, for example, the antifreeze concentration of the heat transport fluid can be increased by providing a tank in which the antifreeze liquid is stored in advance.

・上記実施形態において、第2タンク42が冷却可能に構成されていなくてもよい。このようにしても、分離膜モジュール41によって分離された不凍液流体(蒸気、液体を含む)が貯留されるため、再利用することができる。 -In the above embodiment, the second tank 42 may not be configured to be coolable. Even in this way, the antifreeze fluid (including vapor and liquid) separated by the separation membrane module 41 is stored and can be reused.

・第1実施形態において、制御部80は、外気温によらず、濃度調整部40を制御してもよい。例えば、図5に示すステップS104において、4月〜11月は、ステップS106に進み、12月〜3月は、ステップS110に進んでもよい。また、外気温によらず、熱輸送流体の温度のみに応じて、濃度調整部40を制御してもよい。このようにしても、適切に熱輸送流体中の不凍液濃度を調整することができる。 -In the first embodiment, the control unit 80 may control the concentration adjustment unit 40 regardless of the outside air temperature. For example, in step S104 shown in FIG. 5, the process may proceed to step S106 from April to November and to step S110 from December to March. Further, the concentration adjusting unit 40 may be controlled only according to the temperature of the heat transport fluid regardless of the outside air temperature. Even in this way, the antifreeze concentration in the heat transport fluid can be appropriately adjusted.

・第1実施形態において、制御部80は、濃度増加モードの処理を行わない構成にしてもよい。例えば、冬になったら、第2タンク42に貯留された不凍液を、ユーザが手動で第1タンク30に戻してもよい。 -In the first embodiment, the control unit 80 may be configured not to perform the concentration increase mode processing. For example, in winter, the user may manually return the antifreeze liquid stored in the second tank 42 to the first tank 30.

・上記実施形態において、蒸気吸引部としてアスピレータ43およびダイアフラム式の真空ポンプ52を例示したが、これに限定されない。例えば、油や液体を利用したウェットポンプ等の他の真空ポンプを用いることができる。 -In the above embodiment, the aspirator 43 and the diaphragm type vacuum pump 52 have been exemplified as the vapor suction unit, but the present invention is not limited thereto. For example, other vacuum pumps such as wet pumps using oil or liquid can be used.

・不凍液は、上記実施形態に限定されない。例えば、メタノール、エチレングリコール、グリセリン等、他のアルコールでもよいし、フッ素系等でもよい。但し、メタノール、エタノール等の粘性が小さいアルコールを用いると、熱輸送流体の流動性を確保することができるため、好ましい。例えば、上記第1実施形態において、不凍液としてエチレングリコールを用いた場合、エチレングリコールの蒸気圧が同一温度における水蒸気圧より小さいため、不凍液濃度を大きくすると、熱輸送流体の沸点が上がり、熱輸送流体のドライアウトを抑制することができる。 -The antifreeze solution is not limited to the above embodiment. For example, other alcohols such as methanol, ethylene glycol and glycerin may be used, or fluorine-based alcohols may be used. However, it is preferable to use an alcohol having a low viscosity such as methanol and ethanol because the fluidity of the heat transport fluid can be ensured. For example, when ethylene glycol is used as the antifreeze in the first embodiment, the vapor pressure of ethylene glycol is smaller than the vapor pressure at the same temperature. Therefore, when the concentration of the antifreeze is increased, the boiling point of the heat transport fluid rises and the heat transport fluid Dryout can be suppressed.

・熱源、第1熱交換器、および第2熱交換器は、上記実施形態に限定されない。第1熱交換器が、熱輸送流体を用いて熱源の熱を放熱させ、第2熱交換器が、第1熱交換器にて吸熱した熱輸送流体を放熱させればよい。 The heat source, the first heat exchanger, and the second heat exchanger are not limited to the above embodiments. The first heat exchanger may dissipate the heat of the heat source using the heat transport fluid, and the second heat exchanger may dissipate the heat transport fluid absorbed by the first heat exchanger.

・第1温度閾値Th1、第2温度閾値Th2は、上記実施形態に限定されない。不凍液の種類、熱輸送流体の組成等に応じて適宜設定することができる。 The first temperature threshold Th1 and the second temperature threshold Th2 are not limited to the above embodiments. It can be appropriately set according to the type of antifreeze liquid, the composition of the heat transport fluid, and the like.

・第1実施形態において、第2タンク42の液位が液位閾値Th3になると、不凍液調整処理を終了する例を示したが(図5)、液位閾値Th3は上記実施形態に限定されない。例えば、液位閾値Th3を0に近い値、例えば、0より大きく10以下の任意の値に設定し、制御部80がステップS112において、第2タンク42の液位が液位閾値Th3以下か否かを判定してもよい。さらに、液位計93を備えず、第2タンク42内の不凍液の量によらず、ステップS110を実施する構成にしてもよい。 -In the first embodiment, an example is shown in which the antifreeze liquid adjusting process is terminated when the liquid level of the second tank 42 reaches the liquid level threshold Th3 (FIG. 5), but the liquid level threshold Th3 is not limited to the above embodiment. For example, the liquid level threshold Th3 is set to a value close to 0, for example, an arbitrary value larger than 0 and 10 or less, and in step S112, the control unit 80 determines whether the liquid level of the second tank 42 is the liquid level threshold Th3 or less. May be determined. Further, the liquid level meter 93 may not be provided, and step S110 may be performed regardless of the amount of antifreeze liquid in the second tank 42.

・第1実施形態において、流体温度計測部91が配管61上に設けられる例を示したが、受熱部としての第1熱交換器10に設けられてもよい。すなわち、制御部80が、受熱部の温度に応じて、濃度調整部40を制御してもよい。 Although the example in which the fluid temperature measuring unit 91 is provided on the pipe 61 is shown in the first embodiment, it may be provided in the first heat exchanger 10 as a heat receiving unit. That is, the control unit 80 may control the concentration adjusting unit 40 according to the temperature of the heat receiving unit.

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。 Although the present embodiment has been described above based on the embodiments and modifications, the embodiments of the above-described embodiments are for facilitating the understanding of the present embodiment, and do not limit the present embodiment. This aspect may be modified or improved without departing from its spirit and claims, and this aspect includes its equivalents. In addition, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it may be deleted as appropriate.

10…第1熱交換器
20…第2熱交換器
30…第1タンク
40…濃度調整部
41…分離膜モジュール
42…第2タンク
43…アスピレータ
44〜47、72…電磁弁
48…比例弁
50…ポンプ
52…真空ポンプ
53…排気タンク
61〜70…配管
80…制御部
91…流体温度計測部
92…外気温計測部
93…液位計
94…濃度計測部
100、100A、100B、100C…熱輸送システム
411…筐体
412…分離膜
413…入り口
414…第1出口
415…第2出口
10 ... 1st heat exchanger 20 ... 2nd heat exchanger 30 ... 1st tank 40 ... Concentration adjustment unit 41 ... Separation membrane module 42 ... 2nd tank 43 ... Aspirator 44-47, 72 ... Electromagnetic valve 48 ... Proportional valve 50 ... Pump 52 ... Vacuum pump 53 ... Exhaust tank 61-70 ... Piping 80 ... Control unit 91 ... Fluid temperature measurement unit 92 ... Outside temperature measurement unit 93 ... Liquid level meter 94 ... Concentration measurement unit 100, 100A, 100B, 100C ... Heat Transport system 411 ... Housing 412 ... Separation membrane 413 ... Entrance 414 ... 1st exit 415 ... 2nd exit

Claims (12)

不凍液を含む水溶液からなる熱輸送流体を用いる熱輸送システムであって、
前記熱輸送流体を用いて熱源を放熱させる第1熱交換器と、
前記第1熱交換器の下流に配置され、前記第1熱交換器を通過した前記熱輸送流体を放熱させる第2熱交換器と、
前記熱輸送流体を送液するポンプと、
前記第1熱交換器と前記第2熱交換器と前記ポンプとを接続し、前記熱輸送流体を循環させる配管と、
前記熱輸送流体の温度を計測する流体温度計測部と、
前記配管上に配置され、前記熱輸送流体中の前記不凍液の濃度を調整する濃度調整部と、
前記流体温度計測部により計測された前記熱輸送流体の温度に応じて、前記濃度調整部を制御する制御部と、
を備える、
熱輸送システム。
A heat transport system that uses a heat transport fluid consisting of an aqueous solution containing antifreeze.
A first heat exchanger that dissipates heat from a heat source using the heat transport fluid,
A second heat exchanger, which is arranged downstream of the first heat exchanger and dissipates heat from the heat transport fluid that has passed through the first heat exchanger.
A pump that sends the heat transport fluid and
A pipe that connects the first heat exchanger, the second heat exchanger, and the pump to circulate the heat transport fluid, and
A fluid temperature measuring unit that measures the temperature of the heat transport fluid,
A concentration adjusting unit arranged on the pipe and adjusting the concentration of the antifreeze in the heat transport fluid,
A control unit that controls the concentration adjusting unit according to the temperature of the heat transport fluid measured by the fluid temperature measuring unit.
To prepare
Heat transport system.
不凍液を含む水溶液からなる熱輸送流体を用いる熱輸送システムであって、
前記熱輸送流体を用いて熱源を放熱させる第1熱交換器と、
前記第1熱交換器の下流に配置され、前記第1熱交換器を通過した前記熱輸送流体を放熱させる第2熱交換器と、
前記熱輸送流体を送液するポンプと、
前記第1熱交換器と前記第2熱交換器と前記ポンプとを接続し、前記熱輸送流体を循環させる配管と、
前記熱輸送流体における前記不凍液の濃度を計測する不凍液濃度計測部と、
前記配管上に配置され、前記熱輸送流体中の前記不凍液の濃度を調整する濃度調整部と、
前記不凍液濃度計測部により計測された前記不凍液の濃度に応じて、前記濃度調整部を制御する制御部と、
を備える、
熱輸送システム。
A heat transport system that uses a heat transport fluid consisting of an aqueous solution containing antifreeze.
A first heat exchanger that dissipates heat from a heat source using the heat transport fluid,
A second heat exchanger, which is arranged downstream of the first heat exchanger and dissipates heat from the heat transport fluid that has passed through the first heat exchanger.
A pump that sends the heat transport fluid and
A pipe that connects the first heat exchanger, the second heat exchanger, and the pump to circulate the heat transport fluid, and
An antifreeze concentration measuring unit that measures the concentration of the antifreeze in the heat transport fluid,
A concentration adjusting unit arranged on the pipe and adjusting the concentration of the antifreeze in the heat transport fluid,
A control unit that controls the concentration adjusting unit according to the concentration of the antifreeze measured by the antifreeze concentration measuring unit.
To prepare
Heat transport system.
請求項1および請求項2のいずれか一項に記載の熱輸送システムであって、
前記濃度調整部は、
前記不凍液を選択的に分離可能な分離膜モジュールと、
前記分離膜モジュールから蒸気を吸引する蒸気吸引部と、
を備える、
熱輸送システム。
The heat transport system according to any one of claims 1 and 2.
The concentration adjusting unit
A separation membrane module capable of selectively separating the antifreeze solution and
A vapor suction unit that sucks vapor from the separation membrane module,
To prepare
Heat transport system.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の熱輸送システムであって、
さらに、
前記熱輸送システムの外気温を計測する外気温計測部を備え、
前記制御部は、
さらに、
前記外気温計測部による外気温計測値に応じて、前記濃度調整部を制御する、
熱輸送システム。
The heat transport system according to any one of claims 1 to 3.
further,
It is equipped with an outside air temperature measuring unit that measures the outside air temperature of the heat transport system.
The control unit
further,
The concentration adjusting unit is controlled according to the outside air temperature measured value by the outside air temperature measuring unit.
Heat transport system.
請求項3および請求項4のいずれか一項に記載の熱輸送システムであって、
前記濃度調整部は、
さらに、
前記分離膜モジュールによって分離された前記不凍液を貯留可能な貯留部を備える、
熱輸送システム。
The heat transport system according to any one of claims 3 and 4.
The concentration adjusting unit
further,
A storage unit capable of storing the antifreeze liquid separated by the separation membrane module is provided.
Heat transport system.
請求項5に記載の熱輸送システムであって、
前記濃度調整部において、前記貯留部は、冷却可能に構成されている、
熱輸送システム。
The heat transport system according to claim 5.
In the concentration adjusting unit, the storage unit is configured to be coolable.
Heat transport system.
請求項6に記載の熱輸送システムであって、
前記制御部は、
前記外気温計測部による外気温計測値が第1温度閾値以下の場合は、前記貯留部に貯留された前記不凍液を、前記熱輸送流体に添加させる、
熱輸送システム。
The heat transport system according to claim 6.
The control unit
When the outside air temperature measurement value by the outside air temperature measuring unit is equal to or less than the first temperature threshold value, the antifreeze liquid stored in the storage unit is added to the heat transport fluid.
Heat transport system.
請求項7に記載の熱輸送システムであって、
前記濃度調整部は、
さらに、
前記貯留部の液位を計測する液位計を備え、
前記制御部は、
前記外気温計測部による外気温計測値が第1温度閾値以下の場合であって、前記液位計による液位計測値が液位閾値以下の場合は、前記貯留部に貯留された前記不凍液を、前記熱輸送流体に添加させる、
熱輸送システム。
The heat transport system according to claim 7.
The concentration adjusting unit
further,
A liquid level meter for measuring the liquid level of the storage unit is provided.
The control unit
When the outside air temperature measurement value by the outside air temperature measurement unit is equal to or less than the first temperature threshold value and the liquid level measurement value by the liquid level gauge is equal to or less than the liquid level threshold value, the antifreeze liquid stored in the storage unit is used. , Add to the heat transport fluid,
Heat transport system.
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の熱輸送システムにおいて、
前記熱輸送流体に含まれる前記不凍液の蒸気圧は、同一温度における水蒸気圧より大きい、
熱輸送システム。
In the heat transport system according to any one of claims 1 to 8.
The vapor pressure of the antifreeze liquid contained in the heat transport fluid is larger than the vapor pressure at the same temperature.
Heat transport system.
請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の熱輸送システムにおいて、
前記不凍液は、アルコールである、
熱輸送システム。
In the heat transport system according to any one of claims 1 to 9.
The antifreeze is alcohol.
Heat transport system.
不凍液を含む水溶液からなる熱輸送流体を用いる熱輸送システムの制御方法であって、
前記熱輸送システムは、前記熱輸送流体を用いて熱源を放熱させる第1熱交換器と、
前記第1熱交換器の下流に配置され、前記第1熱交換器を通過した前記熱輸送流体を放熱させる第2熱交換器と、
前記熱輸送流体を送液するポンプと、
前記第1熱交換器と前記第2熱交換器と前記ポンプとを接続し、前記熱輸送流体を循環させる配管と、
前記熱輸送流体の温度を計測する流体温度計測部と、
前記配管上に配置され、前記熱輸送流体中の前記不凍液の濃度を調整する濃度調整部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記流体温度計測部により計測された前記熱輸送流体の温度に応じて、前記濃度調整部を制御する、
熱輸送システムの制御方法。
A control method for a heat transport system that uses a heat transport fluid consisting of an aqueous solution containing antifreeze.
The heat transport system includes a first heat exchanger that dissipates heat from a heat source using the heat transport fluid.
A second heat exchanger, which is arranged downstream of the first heat exchanger and dissipates heat from the heat transport fluid that has passed through the first heat exchanger.
A pump that sends the heat transport fluid and
A pipe that connects the first heat exchanger, the second heat exchanger, and the pump to circulate the heat transport fluid, and
A fluid temperature measuring unit that measures the temperature of the heat transport fluid,
A concentration adjusting unit arranged on the pipe and adjusting the concentration of the antifreeze in the heat transport fluid,
Control unit and
With
The control unit
The concentration adjusting unit is controlled according to the temperature of the heat transport fluid measured by the fluid temperature measuring unit.
How to control the heat transport system.
不凍液を含む水溶液からなる熱輸送流体を用いる熱輸送システムの制御方法であって、
前記熱輸送システムは、前記熱輸送流体を用いて熱源を放熱させる第1熱交換器と、
前記第1熱交換器の下流に配置され、前記第1熱交換器を通過した前記熱輸送流体を放熱させる第2熱交換器と、
前記熱輸送流体を送液するポンプと、
前記第1熱交換器と前記第2熱交換器と前記ポンプとを接続し、前記熱輸送流体を循環させる配管と、
前記熱輸送流体における前記不凍液の濃度を計測する不凍液濃度計測部と、
前記配管上に配置され、前記熱輸送流体中の前記不凍液の濃度を調整する濃度調整部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記不凍液濃度計測部により計測された前記不凍液の濃度に応じて、前記濃度調整部を制御する、
熱輸送システムの制御方法。
A control method for a heat transport system that uses a heat transport fluid consisting of an aqueous solution containing antifreeze.
The heat transport system includes a first heat exchanger that dissipates heat from a heat source using the heat transport fluid.
A second heat exchanger, which is arranged downstream of the first heat exchanger and dissipates heat from the heat transport fluid that has passed through the first heat exchanger.
A pump that sends the heat transport fluid and
A pipe that connects the first heat exchanger, the second heat exchanger, and the pump to circulate the heat transport fluid, and
An antifreeze concentration measuring unit that measures the concentration of the antifreeze in the heat transport fluid,
A concentration adjusting unit arranged on the pipe and adjusting the concentration of the antifreeze in the heat transport fluid,
Control unit and
With
The control unit
The concentration adjusting unit is controlled according to the concentration of the antifreeze liquid measured by the antifreeze concentration measuring unit.
How to control the heat transport system.
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