JP2022076215A - 冷却装置および冷却方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱媒体への空気の混入による冷却効率の低下を防止できる冷却装置を提供する。【解決手段】冷却装置は、受熱部１で蒸発した気相の低圧熱媒体を圧縮機２により圧縮して凝縮部３に送り、凝縮部３で凝縮して液相となってレシーバタンク４に流入した低圧熱媒体を前記受熱部へ戻す冷却装置であって、前記気相状態の低圧熱媒体の流路のいずれかの地点、およびまたは、前記液相の低圧熱媒体を受け入れるレシーバタンク４で前記低圧熱媒体から分離した空気を導入して貯める空気貯めタンク５と、レシーバタンク４内に所定の液面高さで液相状態の低圧熱媒体が貯留されるように液面を制御する液面制御部６とを有する。【選択図】図１
Description
本発明は、冷却装置および冷却方法に関する。
電子機器で使用される半導体等の発熱体の冷却に関連する技術として、圧縮機、蒸発器、凝縮部、膨張弁を備える冷凍サイクルを利用するものがある。この冷凍サイクルにおいて、サイクル内を循環する熱媒体に空気が混入した場合、実際に熱交換を行うことができる熱媒体の流量が少なくなり、あるいは、熱媒体中に空気が存在することによる熱伝導効率の低下等によって、流量システムの性能が低下することが知られている。
この空気混入の対策に関連する技術として、特許文献１、２に開示されたものがある。
特許文献１は、配管内に空気を残留させないための真空引きができる冷凍システムの施工方法を開示している。この施工方法によれば、冷凍システムの施工に際して、全配管内を真空引きして配管内の空気を除去することができる。
特許文献１は、配管内に空気を残留させないための真空引きができる冷凍システムの施工方法を開示している。この施工方法によれば、冷凍システムの施工に際して、全配管内を真空引きして配管内の空気を除去することができる。
また、冷凍システムの施工の際のみならず、その運転開始後にも熱媒体の配管中に空気が混入することがある。
このような運転開始後に混入した空気を熱媒体から分離する技術に関連して、特許文献２に記載されたものが知られている。
このような運転開始後に混入した空気を熱媒体から分離する技術に関連して、特許文献２に記載されたものが知られている。
この沸騰冷却装置は、特許文献２に第２図を参照して記載されているように、放熱した熱媒体が凝縮する凝縮部の上方に空気貯めタンクを設置し、熱媒体に混入した空気を空気貯めタンクで捕集する構成となっている。また、この装置は、前記空気貯めタンクに空気が溜まることによって熱媒体の温度が低くなることを検出し、空気が溜まることによる冷却能力の低下を警報により利用者に報知し、あるいは冷却対象の保護回路を動作させる構成とされている。
前記冷凍サイクルで使用される熱媒体として、環境負荷が小さいと云われている低圧熱媒体（例えば通常の環境で保管、運搬する場合の蒸気圧力が１ＭＰａ以下のフッ素化合物ガス）が使用される場合がある。この低圧熱媒体を用いた冷凍サイクルにあっては、低圧熱媒体が単位体積あたりに移送し得る熱量が小さいことから、冷凍サイクルを構成する配管の径が大きくなること避けらない。さらに、この配管中で低圧熱媒体が大気圧以下となる個所があり、この大気圧以下の個所では、内圧が低いことから、配管の継手部分等のわずかな隙間からでも大気が低圧熱媒体中に侵入することがあり、特に、前記継手部分のシールすべき面が大きな大口径の配管では、前記低圧熱媒体へ大気が混入する可能性がさらに高くなることが避けられない。
しかしながら、特許文献１は、冷凍システムの施工の際の真空引きによる空気の除去を開示するものであって、運転回路後に配管中に混入した空気を排出ための構成を開示するものではない。
また特許文献２は、単に凝縮部の上部に空気を溜めるのみであって、冷凍システム中の低圧熱媒体の流路の各所で吸い込まれた空気を排除する技術を開示するものではない。
また特許文献２は、単に凝縮部の上部に空気を溜めるのみであって、冷凍システム中の低圧熱媒体の流路の各所で吸い込まれた空気を排除する技術を開示するものではない。
また特許文献３は、冷却装置内に漏れ入った空気が放熱部やその近傍に溜まることによる冷却性能低下を防止する技術に関するものである。すなわち、熱媒体への空気の混入を検出するものに過ぎず、特許文献２と同様、冷凍システム中の低圧熱媒体の流路の各所で吸い込まれた空気を排除して冷却効率を維持するために必要な具体的な構成を開示するものではない。
また特許文献４は、熱交換器（蒸発器）に供給される低圧熱媒体を確実に液相とすべく、熱交換器の手前のレシーバタンクの液面を所定以上に維持する技術が開示されているものの、冷凍サイクルに混入した空気を排除するために必要な具体的な構成を開示するものではない。
また特許文献４は、熱交換器（蒸発器）に供給される低圧熱媒体を確実に液相とすべく、熱交換器の手前のレシーバタンクの液面を所定以上に維持する技術が開示されているものの、冷凍サイクルに混入した空気を排除するために必要な具体的な構成を開示するものではない。
この発明は、低圧熱媒体が流れる管路で低圧熱媒体に混入した空気を確実に排除することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、以下の手段を提案している。
冷却装置は、受熱部で蒸発した気相の低圧熱媒体を圧縮機により圧縮して凝縮部に送り、凝縮部で凝縮して液相となってレシーバタンクに流入した低圧熱媒体を前記受熱部へ戻す冷却装置であって、前記気相状態の低圧熱媒体の流路のいずれかの地点、およびまたは、前記液相の低圧熱媒体を受け入れるレシーバタンクで前記低圧熱媒体から分離した空気を導入して貯める空気貯めタンクと、レシーバタンク内に所定の液面高さで液相状態の低圧熱媒体が貯留されるように液面を制御する液面制御部とを有する。
冷却装置は、受熱部で蒸発した気相の低圧熱媒体を圧縮機により圧縮して凝縮部に送り、凝縮部で凝縮して液相となってレシーバタンクに流入した低圧熱媒体を前記受熱部へ戻す冷却装置であって、前記気相状態の低圧熱媒体の流路のいずれかの地点、およびまたは、前記液相の低圧熱媒体を受け入れるレシーバタンクで前記低圧熱媒体から分離した空気を導入して貯める空気貯めタンクと、レシーバタンク内に所定の液面高さで液相状態の低圧熱媒体が貯留されるように液面を制御する液面制御部とを有する。
本発明の第２の態様は、以下の手段を提案している。
冷却方法は、受熱部で蒸発した気相状態の低圧熱媒体を圧縮して凝縮部に送り、凝縮部で凝縮して液相となってレシーバタンクに流入した低圧熱媒体を前記受熱部へ戻す冷却方法であって、気相状態の前記低圧熱媒体の流路のいずれか、または、液相状態の前記低圧熱媒体を受け入れるレシーバタンクで前記低圧熱媒体から空気を分離する工程と、分離された空気を導入して貯める工程と、液相となった低圧熱媒体を貯める工程と、液相で貯められた低圧熱媒体を受熱部へ送る流路の入口を液封することができる高さに前記低圧熱媒体の液面を制御する工程とを有する。
冷却方法は、受熱部で蒸発した気相状態の低圧熱媒体を圧縮して凝縮部に送り、凝縮部で凝縮して液相となってレシーバタンクに流入した低圧熱媒体を前記受熱部へ戻す冷却方法であって、気相状態の前記低圧熱媒体の流路のいずれか、または、液相状態の前記低圧熱媒体を受け入れるレシーバタンクで前記低圧熱媒体から空気を分離する工程と、分離された空気を導入して貯める工程と、液相となった低圧熱媒体を貯める工程と、液相で貯められた低圧熱媒体を受熱部へ送る流路の入口を液封することができる高さに前記低圧熱媒体の液面を制御する工程とを有する。
本発明によれば、低圧熱媒体が気相から液相となる受熱部において、低圧熱媒体から空気を分離することができる。
本発明の冷却装置の最小構成例について図１を参照して説明する。
冷却装置は、受熱部１で蒸発した気相の低圧熱媒体を圧縮機２により圧縮して凝縮部３に送り、凝縮部３で凝縮して液相となってレシーバタンク４に流入した低圧熱媒体を前記受熱部へ戻す冷却装置であって、前記気相状態の低圧熱媒体の流路のいずれかの地点、およびまたは、前記液相の低圧熱媒体を受け入れるレシーバタンク４で前記低圧熱媒体から分離した空気を導入して貯める空気貯めタンク５と、レシーバタンク４内に所定の液面高さで液相状態の低圧熱媒体が貯留されるように液面を制御する液面制御部６とを有する。
冷却装置は、受熱部１で蒸発した気相の低圧熱媒体を圧縮機２により圧縮して凝縮部３に送り、凝縮部３で凝縮して液相となってレシーバタンク４に流入した低圧熱媒体を前記受熱部へ戻す冷却装置であって、前記気相状態の低圧熱媒体の流路のいずれかの地点、およびまたは、前記液相の低圧熱媒体を受け入れるレシーバタンク４で前記低圧熱媒体から分離した空気を導入して貯める空気貯めタンク５と、レシーバタンク４内に所定の液面高さで液相状態の低圧熱媒体が貯留されるように液面を制御する液面制御部６とを有する。
上記構成によれば、凝縮部３で凝縮した液相の低圧熱媒体がその下方のレシーバタンク４に受け入れられ、液相となった低圧熱媒体が受熱部１へ戻る。
ここで、レシーバタンク４の液面が液面制御部６によって所定の高さに制御されているので、レシーバタンク４から蒸発器１へ向かう管路への出口が液相の低圧熱媒体により液封され、したがって、低圧熱媒体に空気が混入した場合であっても、レシーバタンク４内で液相の低圧熱媒体から空気を分離して、上方の空気貯めタンク５へ送ることができる。
この結果、熱の移動に寄与しない空気が低圧熱媒体に混入して冷凍システムを循環することによる効率の低下を防止することができる。
ここで、レシーバタンク４の液面が液面制御部６によって所定の高さに制御されているので、レシーバタンク４から蒸発器１へ向かう管路への出口が液相の低圧熱媒体により液封され、したがって、低圧熱媒体に空気が混入した場合であっても、レシーバタンク４内で液相の低圧熱媒体から空気を分離して、上方の空気貯めタンク５へ送ることができる。
この結果、熱の移動に寄与しない空気が低圧熱媒体に混入して冷凍システムを循環することによる効率の低下を防止することができる。
本発明の冷却方法の最小構成例について図２を参照して説明する。
この方法は、下記のステップＳＰ１～ＳＰ４の工程を有する。
受熱部で蒸発した気相状態の低圧熱媒体を圧縮して凝縮部に送り、凝縮部で凝縮して液相となってレシーバタンクに流入した低圧熱媒体を前記受熱部へ戻す冷却方法であって、
ステップＳＰ１
気相状態の前記低圧熱媒体の流路のいずれか、または、液相状態の前記低圧熱媒体を受け入れるレシーバタンクで前記低圧熱媒体から空気を分離する工程
ステップＳＰ２
分離された空気を導入して貯める工程
ステップＳＰ３
液相となった低圧熱媒体を貯める工程
ステップＳＰ４
液相状態で貯められた低圧熱媒体を受熱部へ送る流路の入口を液封することができる高さに前記低圧熱媒体の液面を制御する工程
この方法は、下記のステップＳＰ１～ＳＰ４の工程を有する。
受熱部で蒸発した気相状態の低圧熱媒体を圧縮して凝縮部に送り、凝縮部で凝縮して液相となってレシーバタンクに流入した低圧熱媒体を前記受熱部へ戻す冷却方法であって、
ステップＳＰ１
気相状態の前記低圧熱媒体の流路のいずれか、または、液相状態の前記低圧熱媒体を受け入れるレシーバタンクで前記低圧熱媒体から空気を分離する工程
ステップＳＰ２
分離された空気を導入して貯める工程
ステップＳＰ３
液相となった低圧熱媒体を貯める工程
ステップＳＰ４
液相状態で貯められた低圧熱媒体を受熱部へ送る流路の入口を液封することができる高さに前記低圧熱媒体の液面を制御する工程
上記構成によれば、ステップＳＰ１によって低圧熱媒体に混入した空気を分離することができ、また、レシーバタンクの液面が所定の高さに制御されていることから、レシーバタンクの出口が液封され、液相状態の低圧熱媒体をレシーバタンクから受熱部へ戻す際の空気の混入を防止することができる。
この結果、熱の移動に寄与しない空気が低圧熱媒体に混入して冷凍システムを循環することによる効率の低下を防止することができる。
この結果、熱の移動に寄与しない空気が低圧熱媒体に混入して冷凍システムを循環することによる効率の低下を防止することができる。
図３を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
符号１００は、屋外に設置される室外機、符号２００は、空調（冷却）の対象となる室内に設置される室内機である。
前記室外機１００と室内機２００とは、排出配管３１１、３１２と、供給配管３１３、３１４とで接続されて、低圧熱媒体が循環するよう構成されている。
前記室内機２００は、低圧熱媒体の蒸発により空気と熱交換する、例えば、低圧熱媒体が流れる管とフィンとを有する、熱交換器（蒸発器）により構成された受熱部２２０を有する。図示例の室内機２００にあっては、複数の受熱部２２０が供給配管３１４と排出配管３１１との間に並列に接続されていて、供給配管３１４から流入して室内の空気から受熱した低圧熱媒体を排出配管３１１へ排出する構成となっている。
符号１００は、屋外に設置される室外機、符号２００は、空調（冷却）の対象となる室内に設置される室内機である。
前記室外機１００と室内機２００とは、排出配管３１１、３１２と、供給配管３１３、３１４とで接続されて、低圧熱媒体が循環するよう構成されている。
前記室内機２００は、低圧熱媒体の蒸発により空気と熱交換する、例えば、低圧熱媒体が流れる管とフィンとを有する、熱交換器（蒸発器）により構成された受熱部２２０を有する。図示例の室内機２００にあっては、複数の受熱部２２０が供給配管３１４と排出配管３１１との間に並列に接続されていて、供給配管３１４から流入して室内の空気から受熱した低圧熱媒体を排出配管３１１へ排出する構成となっている。
前記供給配管３１３と３１４との間には、前記受熱部２２０へ供給する低圧熱媒体の流量を調整する膨張弁２１０が設けられている。
前記排出配管３１１と３１２との間には、前記受熱部２２０から排出された低圧熱媒体を圧縮する圧縮機２３０が設けられている。この圧縮機２３０は、前記排出配管３１１から供給された低圧熱媒体を圧縮して排出配管３１２へ排出し、さらに、排出配管３１２の先端の分岐配管３１６から複数の凝縮部１４０のそれぞれへ低圧熱媒体を分配する構成となっている。
前記排出配管３１１と３１２との間には、前記受熱部２２０から排出された低圧熱媒体を圧縮する圧縮機２３０が設けられている。この圧縮機２３０は、前記排出配管３１１から供給された低圧熱媒体を圧縮して排出配管３１２へ排出し、さらに、排出配管３１２の先端の分岐配管３１６から複数の凝縮部１４０のそれぞれへ低圧熱媒体を分配する構成となっている。
また、この分岐配管３１６で分配されている低圧熱媒体の一部は、これに混入した空気とともに、上方の空気貯めタンク１３０へ流入する。この空気貯めタンク１３０に所定時間滞留する間に、前記低圧熱媒体と空気との密度の差によって、空気が分離して空気貯めタンク１３０内に貯留される。空気貯めタンク１３０に溜まった空気は、所定の条件で弁３１５ａを開放することにより、冷凍サイクルの系外へ排出される。
尚、排出配管３１１、３１２引き回し状況に応じて、配管の各所に空気が滞留し易い場合には、例えば、図３に鎖線で示すように、配管の途中に空気貯めタンク１３０Ａ、１３０Ｂを追加して、これらに溜まった空気を弁の開閉により排出するようにしても良い。
前記空気貯めタンク１３０は、前記排出配管３１２から供給された低圧熱媒体を貯留し、低圧熱媒体と、これに混入した空気とを密度の差によって分離する。この空気貯めタンク１３０へ流入した密度が高い低圧熱媒体は下方の凝縮部１４０に流入し、この凝縮部１４０を構成する熱交換器より外気と熱交換される。また、低圧熱媒体に比して密度が低い空気は、空気貯めタンク１３０内に所定時間以上貯留されて滞留している間に低圧熱媒体から分離して、排気配管３１５へ流入し、該排気配管３１５の途中の弁３１５ａを開くことによって冷凍サイクルの系外に放出される。
図示例の場合、前記凝縮部１４０は、分配配管３１６と供給配管３１３との間に並列に接続されて複数設けられている。
前記凝縮部１４０の下方には、凝縮部１４０で放熱することにより液相となった低圧熱媒体を受け入れるレシーバタンク１５０が設けられ、このレシーバタンク１５０の底部に前記供給配管３１３が接続されている。
前記凝縮部１４０の下方には、凝縮部１４０で放熱することにより液相となった低圧熱媒体を受け入れるレシーバタンク１５０が設けられ、このレシーバタンク１５０の底部に前記供給配管３１３が接続されている。
前記レシーバタンク１５０は、凝縮部１４０から流入した低圧熱媒体を所定の液面高さで貯留するもので、液面の高さを検出する液面センサ１５１を有する。この液面センサ１５１は、測定した液面データを演算部４００へ供給する。この演算部４００は、前記液面センサ１５１から供給された液面データによって、前記供給配管３１３と３１４との間の膨張弁２１０の開度を制御する。なお液面センサ１５１は、超音波の反射を利用する方式、液面に浮かんで液面の移動とともに変位するフロートの移動を検出する方式、レシーバタンク１５０内の温度が液相の低圧熱媒体の液位によって変化する現象を検出する方式等、液面の高さを検出することができるいずれの方式を採用しても良い。
すなわち前記演算部４００は、膨張弁２１０の開度をより大きくして受熱部２２０へ供給される低圧熱媒体の量を増加させることによって、前記レシーバタンク１５０内の液面を下げ、また、膨張弁２１０の開度をより小さくすることによって、前記レシーバタンク１５０内の液面を上げることにより、前記レシーバタンク１５０内の低圧熱媒体の液面を所定の高さに維持する制御を実行する。
前記空気貯めタンク１３０内では、所定時間にわたる貯留の間に、低圧熱媒体に混入した空気が密度の差により低圧熱媒体と分離して空気貯めタンク１３０の上部に滞留する。
空気貯めタンク１３０では、常閉状態の弁３１５ａを一時的に開放することにより、空気貯めタンク１３０の上部に滞留する空気を冷凍サイクル外（低圧熱媒体が循環する系の外をいう）へ排出することができる。
ここで、前記弁３１５ａの開放によって空気貯めタンク１３０の空気を抜く処理は、例えば、予め所定時間当たりの空気の滞留量（低圧熱媒体から分離されて空気貯めタンク１３０に溜まる空気の量）を測定しておき、この滞留量から推定される時間毎に所定時間にわたって弁３１５ａを開く操作（定時毎に実行される自動制御であっても手動操作であっても良い）により実現することができる。
空気貯めタンク１３０では、常閉状態の弁３１５ａを一時的に開放することにより、空気貯めタンク１３０の上部に滞留する空気を冷凍サイクル外（低圧熱媒体が循環する系の外をいう）へ排出することができる。
ここで、前記弁３１５ａの開放によって空気貯めタンク１３０の空気を抜く処理は、例えば、予め所定時間当たりの空気の滞留量（低圧熱媒体から分離されて空気貯めタンク１３０に溜まる空気の量）を測定しておき、この滞留量から推定される時間毎に所定時間にわたって弁３１５ａを開く操作（定時毎に実行される自動制御であっても手動操作であっても良い）により実現することができる。
また前記空気貯めタンク１３０内に溜まった低圧熱媒体は、下方の凝縮部１４０へ流入し、凝縮部１４０において外気と熱交換されることにより凝縮して液相となり、下方へ落下してレシーバタンク１５０へ流入する。
このレシーバタンク１５０にあっては、液面センサ１５１の測定結果に基づいて演算部４００が膨張弁２１０の開度を制御することによって、低圧熱媒体のレシーバタンク１５０から供給配管３１３への流出量を調整する。
すなわち演算部４００は、図５に示すように、予め、リザーバタンク１５０の液面目標値ＬTを設定し（ＳＰ１０）、液面センサ１５１の測定値Ｌmを取得し（ＳＰ１１）、これらＬTとＬmとを比較し（ＳＰ１２）、比較結果により、膨張弁２１０の開度をアップし（ＳＰ１３）、あるいは、膨張弁２１０の開度をダウンする（ＳＰ１４）。
このレシーバタンク１５０にあっては、液面センサ１５１の測定結果に基づいて演算部４００が膨張弁２１０の開度を制御することによって、低圧熱媒体のレシーバタンク１５０から供給配管３１３への流出量を調整する。
すなわち演算部４００は、図５に示すように、予め、リザーバタンク１５０の液面目標値ＬTを設定し（ＳＰ１０）、液面センサ１５１の測定値Ｌmを取得し（ＳＰ１１）、これらＬTとＬmとを比較し（ＳＰ１２）、比較結果により、膨張弁２１０の開度をアップし（ＳＰ１３）、あるいは、膨張弁２１０の開度をダウンする（ＳＰ１４）。
このようにして、凝縮部１４０からレシーバタンク１５０へ流入する低圧熱媒体の流量に応じて、膨張弁２１０の開度を調整することにより、レシーバタンク１５０から供給配管３１３へ流出する低圧熱媒体の流量を増減させて、レシーバタンク１５０内の低圧熱媒体の液面の高さを液面目標値ＬTに維持することができる。
なお液面目標値ＬTは、例えば、レシーバタンク１５０の底部に接続された供給配管３１３の開口を必ず液相の低圧熱媒体によって液封することができる高さを最小値として、レシーバタンク１５０内で液相の低圧熱媒体から空気を分離するに足る充分な滞留時間となる高さに維持される。
なお液面目標値ＬTは、例えば、レシーバタンク１５０の底部に接続された供給配管３１３の開口を必ず液相の低圧熱媒体によって液封することができる高さを最小値として、レシーバタンク１５０内で液相の低圧熱媒体から空気を分離するに足る充分な滞留時間となる高さに維持される。
上記レシーバタンク１５０における液面の制御により、レシーバタンク１５０から供給配管３１３を経由して室内機２００へ送り込まれる低圧熱媒体への空気の混入を最小限として、冷却効率の低下を防止することができる。
なお、凝縮器１４０から流下した低圧熱媒体のレシーバタンク１５０への流入位置（レシーバタンク１５０内における液面に対する位置）は、レシーバタンク１５０内の液面高さＬTに対して低い位置に流入させる（配管をレシーバタンク１５０内部に貫通させ、この配管の出口面の高さを以下まで貫通させる）ことでレシーバタンク１５０内のガス冷媒が凝縮部１４０へ逆流させず性能劣化を防ぐ効果が得られる。さらに、図３に示すようにレシーバタンク１５０の上部より流入させる配管経路に対して、レシーバタンク１５０の下面より流入させることで液面高さＬＴが０ｃｍを超えれば良く、液面高さが下がったとしても同じ効果が得られる。
なお、凝縮器１４０から流下した低圧熱媒体のレシーバタンク１５０への流入位置（レシーバタンク１５０内における液面に対する位置）は、レシーバタンク１５０内の液面高さＬTに対して低い位置に流入させる（配管をレシーバタンク１５０内部に貫通させ、この配管の出口面の高さを以下まで貫通させる）ことでレシーバタンク１５０内のガス冷媒が凝縮部１４０へ逆流させず性能劣化を防ぐ効果が得られる。さらに、図３に示すようにレシーバタンク１５０の上部より流入させる配管経路に対して、レシーバタンク１５０の下面より流入させることで液面高さＬＴが０ｃｍを超えれば良く、液面高さが下がったとしても同じ効果が得られる。
図５、６を参照して本発明の第２実施形態について説明する。なお図５、６において図３、４と共通の構成要素には同一符号を付し、説明を簡略化する。
この第２実施形態にあっては、図５に示すように、排出配管３１２の先端に空気貯めタンク１３０が設けられ、この空気貯めタンク１３０から各凝縮器１４０へ低圧熱媒体が分配される。
この第２実施形態にあっては、図５に示すように、排出配管３１２の先端に空気貯めタンク１３０が設けられ、この空気貯めタンク１３０から各凝縮器１４０へ低圧熱媒体が分配される。
図６を参照して、前記室外機１００の詳細を説明する。
前記凝縮部１４０は、上方の空気貯めタンク１３０と下方のレシーバタンク１５０との間に配置されている。複数の前記凝縮部１４０は、前記空気貯めタンク１３０、レシーバタンク１５０に各々並列に接続されている。
前記室外機１００の上部には、ファン１６０が設けられており、これらのファン１６０により、前記凝縮部１４０と熱交換して温度が上昇した外気を上方へ排出するよう構成されている。
前記凝縮部１４０は、上方の空気貯めタンク１３０と下方のレシーバタンク１５０との間に配置されている。複数の前記凝縮部１４０は、前記空気貯めタンク１３０、レシーバタンク１５０に各々並列に接続されている。
前記室外機１００の上部には、ファン１６０が設けられており、これらのファン１６０により、前記凝縮部１４０と熱交換して温度が上昇した外気を上方へ排出するよう構成されている。
上記のように構成された冷却装置において、前記圧縮機２３０は、受熱部２２０で熱を吸収した低圧熱媒体を排出配管３１１を経由して吸い込んで圧縮する。また前記圧縮機２３０は、圧縮した低圧熱媒体を排出配管３１２を経由して空気貯めタンク１３０へ送り込む。
この第２実施形態にあっても、前記演算部４００は、膨張弁２１０の開度をより大きくして受熱部２２０へ供給される低圧熱媒体の量を増加させることによって、前記レシーバタンク１５０内の液面を下げることができる。また、膨張弁２１０の開度をより小さくすることによって、前記レシーバタンク１５０内の液面を上げることにより、前記レシーバタンク１５０内の低圧熱媒体の液面を所定の高さに維持する制御を実行する。
このような演算部４００による制御により、レシーバタンク１５０内の液面が所定以上に維持されることから、レシーバタンク１５０から室内機２００へ向かって供給される圧熱媒体への空気の混入を最小限として、冷却効率の低下を防止することができる。
この第２実施形態にあっても、前記演算部４００は、膨張弁２１０の開度をより大きくして受熱部２２０へ供給される低圧熱媒体の量を増加させることによって、前記レシーバタンク１５０内の液面を下げることができる。また、膨張弁２１０の開度をより小さくすることによって、前記レシーバタンク１５０内の液面を上げることにより、前記レシーバタンク１５０内の低圧熱媒体の液面を所定の高さに維持する制御を実行する。
このような演算部４００による制御により、レシーバタンク１５０内の液面が所定以上に維持されることから、レシーバタンク１５０から室内機２００へ向かって供給される圧熱媒体への空気の混入を最小限として、冷却効率の低下を防止することができる。
図７を参照して本発明の第３実施形態について説明する。なお、図７において、図３～図６と共通の構成には同一符号を付し、説明を簡略化する。
この第３実施形態は、前記第１実施形態、第２実施形態における演算部４００による膨張弁２１０の制御によるレシーバタンク１５０の液面制御に代えて、供給配管３１４にポンプ４１０を設け、このポンプ４１０の駆動モータ（図示略）を演算部４００によって制御して、室内機２００へ供給する低圧熱媒体の流量を増減するものである。なお図６では膨張弁を省略したが、ポンプ４１０に対して直列に、前記供給配管３１３、３１４の途中に膨張弁を設けても良い。
この第３実施形態は、前記第１実施形態、第２実施形態における演算部４００による膨張弁２１０の制御によるレシーバタンク１５０の液面制御に代えて、供給配管３１４にポンプ４１０を設け、このポンプ４１０の駆動モータ（図示略）を演算部４００によって制御して、室内機２００へ供給する低圧熱媒体の流量を増減するものである。なお図６では膨張弁を省略したが、ポンプ４１０に対して直列に、前記供給配管３１３、３１４の途中に膨張弁を設けても良い。
この第３実施形態にあっては、演算部４００が液面センサ１５１の液面測定信号を受けて、レシーバタンク１５０の液面が下限の設定値より低下した場合、ポンプ４１０の流量を減少させ、レシーパタンク１５０の液面が上限の設定値より高くなった場合には、ポンプ４１０の流量を増加させる制御を実行する。この制御により、レシーバタンク１５０内の液面が所定以上に維持され、室内機２００へ向かう低圧熱媒体への空気の混入を最小限として、冷却効率の低下を防止することができる。
なお、図５に示す第２実施形態における膨張弁２１０の開閉制御に代えて、この第３実施例のようなポンプの流量制御によりレシーバタンク１５０の液面制御を行うようにして良いのはもちろんである。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
本発明は、冷却装置、および冷却方法に利用することができる。
１ 受熱部
２ 圧縮機
３ 凝縮部
４ レシーバタンク
５ 空気貯めタンク
６ 液面制御部
１００ 室外機
１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ 空気貯めタンク
１４０ 凝縮部
１５０ レシーバタンク
１５１ 液面センサ
１６０ ファン
２００ 室内機
２１０ 膨張弁
２２０ 受熱部
２３０ 圧縮機
３１１、３１２ 排出配管
３１３、３１４ 供給配管
３１５ 排気配管
３１５ａ 弁
３１６ 分岐配管
４００ 演算部
４１０ ポンプ
２ 圧縮機
３ 凝縮部
４ レシーバタンク
５ 空気貯めタンク
６ 液面制御部
１００ 室外機
１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ 空気貯めタンク
１４０ 凝縮部
１５０ レシーバタンク
１５１ 液面センサ
１６０ ファン
２００ 室内機
２１０ 膨張弁
２２０ 受熱部
２３０ 圧縮機
３１１、３１２ 排出配管
３１３、３１４ 供給配管
３１５ 排気配管
３１５ａ 弁
３１６ 分岐配管
４００ 演算部
４１０ ポンプ
Claims (7)
- 受熱部で蒸発した気相状態の低圧熱媒体を圧縮機により圧縮して凝縮部に送り、凝縮部で凝縮して液相となってレシーバタンクに流入した低圧熱媒体を前記受熱部へ戻す冷却装置であって、
気相状態の前記低圧熱媒体の流路のいずれかの地点、およびまたは、前記液相の低圧熱媒体を受け入れるレシーバタンクで前記低圧熱媒体から分離した空気を導入して貯める空気貯めタンクと、
レシーバタンク内に所定の液面高さで液相状態の低圧熱媒体が貯留されるように液面を制御する液面制御部と、
を有する冷却装置。 - 前記液面制御部は、前記レシーバタンクから受熱部へ向かう低圧熱媒体の流路の入口を液封することができる高さで前記液面を制御する、
請求項１に記載の冷却装置。 - 前記液面制御部は、前記レシーバタンクと前記受熱部との間に設けられた膨張弁の開度を調整することにより前記レシーバタンクの液面を制御する、
請求項１または２のいずれか1項に記載の冷却装置。 - 液面制御部は、前記レシーバタンクから蒸発部へ液相の低圧熱媒体を送るポンプの吐出量の調整によって前記レシーバタンクの液面を制御する、
請求項１または２のいずれか１項に記載の冷却装置。 - 前記空気貯めタンクは、所定以上の空気が溜まることにより開放される空気抜きポートを有する、
請求項１～４のいずれか１項に記載の冷却装置。 - 前記空気貯めタンクは、前記凝縮部の上方位置に設けられた請求項１～５のいずれか１項に記載の冷却装置。
- 受熱部で蒸発した気相状態の低圧熱媒体を圧縮して凝縮部に送り、凝縮部で凝縮して液相となってレシーバタンクに流入した低圧熱媒体を前記受熱部へ戻す冷却方法であって、
気相状態の前記低圧熱媒体の流路のいずれか、または、液相状態の前記低圧熱媒体を受け入れるレシーバタンクで前記低圧熱媒体から空気を分離する工程と、
分離された空気を導入して貯める工程と、
液相となった低圧熱媒体を貯める工程と、
液相で貯められた低圧熱媒体を受熱部へ送る流路の入口を液封することができる高さに前記低圧熱媒体の液面を制御する工程と、
を有する冷却方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2020186529A JP2022076215A (ja) | 2020-11-09 | 2020-11-09 | 冷却装置および冷却方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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2021
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