JP2640911B2 - 噴霧冷却式除熱器の制御方法 - Google Patents
噴霧冷却式除熱器の制御方法Info
- Publication number
- JP2640911B2 JP2640911B2 JP6056600A JP5660094A JP2640911B2 JP 2640911 B2 JP2640911 B2 JP 2640911B2 JP 6056600 A JP6056600 A JP 6056600A JP 5660094 A JP5660094 A JP 5660094A JP 2640911 B2 JP2640911 B2 JP 2640911B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spray
- heat
- icing
- water
- medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、宇宙軌道上のような真
空に近い低圧力環境下で用いる噴霧冷却式除熱器の制御
方法に関する。
空に近い低圧力環境下で用いる噴霧冷却式除熱器の制御
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】噴霧冷却式除熱器は、宇宙船や宇宙往還
機などでの発生熱を吸熱して温度上昇した循環冷媒（被
冷却媒体）の伝熱面に、冷却媒体を噴霧して、その蒸発
潜熱で所定の温度まで冷却する除熱装置である。冷却媒
体としては、通常、蒸発潜熱の大きな水が使用される。
機などでの発生熱を吸熱して温度上昇した循環冷媒（被
冷却媒体）の伝熱面に、冷却媒体を噴霧して、その蒸発
潜熱で所定の温度まで冷却する除熱装置である。冷却媒
体としては、通常、蒸発潜熱の大きな水が使用される。
【０００３】噴霧冷却式除熱器の構成を図１に示す。除
熱器本体１は、円形の内筒２と外筒３との間の流路４に
被冷却媒体を流し、噴霧ノズル５から内筒２の内面に水
を噴霧するものである。被冷却媒体からの熱を奪って蒸
発した水は、排気ダクト６及び音速ノズル７を通って宇
宙空間に排出される。（関連する先行技術として、特開
平３−１３７７０号公報、特開平４−７８７９８号公
報、特開平４−２５４２９７号公報、特開平５−１３１
９９９号公報等がある。） この噴霧冷却式除熱器において、被冷却媒体の流路出口
４ａでの温度を所定の値（目標値）に保つための制御方
法は、被冷却媒体の流路出口４ａでの温度を検出して目
標値との偏差を求め、この偏差に応じて、水の噴霧量を
操作する方式となる。
熱器本体１は、円形の内筒２と外筒３との間の流路４に
被冷却媒体を流し、噴霧ノズル５から内筒２の内面に水
を噴霧するものである。被冷却媒体からの熱を奪って蒸
発した水は、排気ダクト６及び音速ノズル７を通って宇
宙空間に排出される。（関連する先行技術として、特開
平３−１３７７０号公報、特開平４−７８７９８号公
報、特開平４−２５４２９７号公報、特開平５−１３１
９９９号公報等がある。） この噴霧冷却式除熱器において、被冷却媒体の流路出口
４ａでの温度を所定の値（目標値）に保つための制御方
法は、被冷却媒体の流路出口４ａでの温度を検出して目
標値との偏差を求め、この偏差に応じて、水の噴霧量を
操作する方式となる。
【０００４】従来、上記の偏差（出口温度の測定値と目
標値との差）と操作量（水噴霧量）の関係は、単なるＰ
ＩＤ式フィードバック制御が用いられてきた。そのた
め、熱容量などによる出口温度の応答遅れや、制御（Ｐ
ＩＤ）時定数などの影響により、伝熱面（内筒２の内
面）に噴霧された水が直ちにすべて蒸発する限界（噴霧
冷却効率１００％限界）の水噴霧量以上に水を噴霧する
事態が発生し得る。この事態が発生すると、 （イ）除熱器内の圧力が水の三重点以上の場合 蒸発しきれない水が伝熱面上に蓄積され、あふれ出す
（フラッディング）ようになる。この時、伝熱面は厚い
液膜に被われるので、これが熱抵抗となり、除熱器の能
力が低下する。さらに、伝熱面からあふれ出た水は、ほ
とんど蒸発することなく液体のまま排気ダクト６及び音
速ノズル７を通って宇宙空間へ排出されるので、この液
体は除熱に寄与せず、噴霧水の利用効率が著しく低下す
る。 （ロ）除熱器内の圧力が水の三重点以下の場合 蒸発しきれない水は伝熱面上で直ちに氷結する。氷結し
た伝熱面部分は、氷の大きな熱抵抗のため、もはや伝熱
面としての機能を果たさなくなるので、除熱器の能力が
低下する。除熱器の能力が低下すると、被冷却媒体の出
口温度が上昇し、出口温度の目標値との偏差が拡大する
ので、水噴霧量をさらに増大させる制御動作が行われ
る。その結果、伝熱面上での氷結が進行し、ついには伝
熱面全体を氷が覆うようになり、除熱不能に陥いる。な
どの不具合が発生する。
標値との差）と操作量（水噴霧量）の関係は、単なるＰ
ＩＤ式フィードバック制御が用いられてきた。そのた
め、熱容量などによる出口温度の応答遅れや、制御（Ｐ
ＩＤ）時定数などの影響により、伝熱面（内筒２の内
面）に噴霧された水が直ちにすべて蒸発する限界（噴霧
冷却効率１００％限界）の水噴霧量以上に水を噴霧する
事態が発生し得る。この事態が発生すると、 （イ）除熱器内の圧力が水の三重点以上の場合 蒸発しきれない水が伝熱面上に蓄積され、あふれ出す
（フラッディング）ようになる。この時、伝熱面は厚い
液膜に被われるので、これが熱抵抗となり、除熱器の能
力が低下する。さらに、伝熱面からあふれ出た水は、ほ
とんど蒸発することなく液体のまま排気ダクト６及び音
速ノズル７を通って宇宙空間へ排出されるので、この液
体は除熱に寄与せず、噴霧水の利用効率が著しく低下す
る。 （ロ）除熱器内の圧力が水の三重点以下の場合 蒸発しきれない水は伝熱面上で直ちに氷結する。氷結し
た伝熱面部分は、氷の大きな熱抵抗のため、もはや伝熱
面としての機能を果たさなくなるので、除熱器の能力が
低下する。除熱器の能力が低下すると、被冷却媒体の出
口温度が上昇し、出口温度の目標値との偏差が拡大する
ので、水噴霧量をさらに増大させる制御動作が行われ
る。その結果、伝熱面上での氷結が進行し、ついには伝
熱面全体を氷が覆うようになり、除熱不能に陥いる。な
どの不具合が発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、除熱
器の能力低下、噴霧水の利用効率低下、氷結発生などの
不具合が生じないように、被冷却媒体の除熱器出口温度
が所定の値になるように水噴霧量を操作することがで
き、万一前記の不具合が生じた場合には、直ちにこれを
検出し、対策を講じることができるようにした噴霧冷却
式除熱器の制御方法を提供しようとするものである。
器の能力低下、噴霧水の利用効率低下、氷結発生などの
不具合が生じないように、被冷却媒体の除熱器出口温度
が所定の値になるように水噴霧量を操作することがで
き、万一前記の不具合が生じた場合には、直ちにこれを
検出し、対策を講じることができるようにした噴霧冷却
式除熱器の制御方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の噴霧冷却式除熱器の制御方法は、伝熱面に冷
却媒体を噴霧し、その蒸発潜熱により被冷却媒体を冷却
する噴霧冷却式除熱器において、被冷却媒体の入口温度
を計測し、噴霧冷却効率１００％限界の水噴霧量ａを求
め、これと実際の水噴霧量の計測値ｂとからフラッディ
ングおよび氷結に対する余裕度Ｓ＝ａ−ｂ／ａが常に正
になるような範囲で制御を行ってフラッディングおよび
氷結の発生を防止するようにすると共に、被冷却媒体の
除熱量ｑｆと噴霧水の除熱能力ｑｗとから実際の噴霧冷
却効率ηｓ＝ｑｆ／ｑｗを求め、これと前記余裕度Ｓ＝
ａ−ｂ／ａから伝熱面のフラッディングおよび氷結の発
生を判断し、且つこれと並行して伝熱面の氷結の発生し
易い部分の外筒壁の温度を計測し、一定温度以下に低下
したことで氷結したと判断し、氷結発生後は冷却媒体噴
霧を一定時間休止し、液の蒸発また氷の昇華を待ってフ
ラッディングまたは氷結を解消し、以後上記一連の検出
・制御動作を続行することを特徴とするものである。
の本発明の噴霧冷却式除熱器の制御方法は、伝熱面に冷
却媒体を噴霧し、その蒸発潜熱により被冷却媒体を冷却
する噴霧冷却式除熱器において、被冷却媒体の入口温度
を計測し、噴霧冷却効率１００％限界の水噴霧量ａを求
め、これと実際の水噴霧量の計測値ｂとからフラッディ
ングおよび氷結に対する余裕度Ｓ＝ａ−ｂ／ａが常に正
になるような範囲で制御を行ってフラッディングおよび
氷結の発生を防止するようにすると共に、被冷却媒体の
除熱量ｑｆと噴霧水の除熱能力ｑｗとから実際の噴霧冷
却効率ηｓ＝ｑｆ／ｑｗを求め、これと前記余裕度Ｓ＝
ａ−ｂ／ａから伝熱面のフラッディングおよび氷結の発
生を判断し、且つこれと並行して伝熱面の氷結の発生し
易い部分の外筒壁の温度を計測し、一定温度以下に低下
したことで氷結したと判断し、氷結発生後は冷却媒体噴
霧を一定時間休止し、液の蒸発また氷の昇華を待ってフ
ラッディングまたは氷結を解消し、以後上記一連の検出
・制御動作を続行することを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】上記のように本発明の噴霧冷却式除熱器の制御
方法は、被冷却媒体の入口温度を計測し、噴霧冷却効率
１００％限界の水噴霧量ａを求め、これと実際の水噴霧
量の計測値ｂとからフラッディングおよび氷結に対する
余裕度Ｓ＝ａ−ｂ／ａが常に正になるような範囲で制御
を行うことにより、噴霧冷却式除熱器の伝熱面における
フラッディングや氷結の発生が防止され、除熱効率の低
下が防止され、噴霧水の利用効率が向上する。また、フ
ラッディングや氷結の発生は、前記余裕度と実際の噴霧
冷却効率から検出することができる。さらに、フラッデ
ィングや氷結の発生時には自動的に水噴霧を一定時間休
止することにより、液の蒸発または氷の昇華を待って、
フラッディングや氷結を解消することができる。
方法は、被冷却媒体の入口温度を計測し、噴霧冷却効率
１００％限界の水噴霧量ａを求め、これと実際の水噴霧
量の計測値ｂとからフラッディングおよび氷結に対する
余裕度Ｓ＝ａ−ｂ／ａが常に正になるような範囲で制御
を行うことにより、噴霧冷却式除熱器の伝熱面における
フラッディングや氷結の発生が防止され、除熱効率の低
下が防止され、噴霧水の利用効率が向上する。また、フ
ラッディングや氷結の発生は、前記余裕度と実際の噴霧
冷却効率から検出することができる。さらに、フラッデ
ィングや氷結の発生時には自動的に水噴霧を一定時間休
止することにより、液の蒸発または氷の昇華を待って、
フラッディングや氷結を解消することができる。
【０００８】以下本発明の噴霧冷却式除熱器の制御方法
における 伝熱面の氷結防止と噴霧水利用効率向上（フラッディ
ングの防止）を図る方法 フラッディングおよび氷結の検出を行う方法 フラッディングおよび氷結発生時の対策 についての詳細について説明する。先ず、伝熱面の氷結
防止と噴霧水の利用効率向上を図る方法について説明す
る。伝熱面の氷結を防止するための１つの方法として
は、除熱器内の圧力を３重点以上に保つことである。即
ち、宇宙空間での圧力が常時３重点以下であるので、排
気ダクトに圧力調整バルブ等を設けて、除熱器内で発生
する蒸気によって３重点以上に圧力を制御する。しか
し、この方法ではフラッディングの防止は不可能であ
り、バルブ取付けによる重量増加と信頼性の低下を伴
う。そこで、本発明者は、圧力が３重点以下になっても
伝熱面に噴霧された水が直ちにすべて蒸発する状態（ド
ライウォール状態）を保ち、氷結を防止し、噴霧水の利
用効率を上げる方法を開発した。除熱器を使った実験結
果により、図２のように水噴霧量と被冷却媒体入口温度
の関係から噴霧冷却効率やフラッディングおよび氷結発
生領域を整理した。この図２から判るように、フラッデ
ィングや氷結の発生を避けるためには、噴霧冷却効率１
００％限界線から余裕を確保した水噴霧量を維持する必
要がある。まず、被冷却媒体の入口温度を計測し、図２
から噴霧冷却効率１００％限界の水噴霧量ａを求める。
これと、実際の水噴霧量の計測値ｂとからフラッディン
グおよび氷結に対する余裕度ｓを次式で定義する。
における 伝熱面の氷結防止と噴霧水利用効率向上（フラッディ
ングの防止）を図る方法 フラッディングおよび氷結の検出を行う方法 フラッディングおよび氷結発生時の対策 についての詳細について説明する。先ず、伝熱面の氷結
防止と噴霧水の利用効率向上を図る方法について説明す
る。伝熱面の氷結を防止するための１つの方法として
は、除熱器内の圧力を３重点以上に保つことである。即
ち、宇宙空間での圧力が常時３重点以下であるので、排
気ダクトに圧力調整バルブ等を設けて、除熱器内で発生
する蒸気によって３重点以上に圧力を制御する。しか
し、この方法ではフラッディングの防止は不可能であ
り、バルブ取付けによる重量増加と信頼性の低下を伴
う。そこで、本発明者は、圧力が３重点以下になっても
伝熱面に噴霧された水が直ちにすべて蒸発する状態（ド
ライウォール状態）を保ち、氷結を防止し、噴霧水の利
用効率を上げる方法を開発した。除熱器を使った実験結
果により、図２のように水噴霧量と被冷却媒体入口温度
の関係から噴霧冷却効率やフラッディングおよび氷結発
生領域を整理した。この図２から判るように、フラッデ
ィングや氷結の発生を避けるためには、噴霧冷却効率１
００％限界線から余裕を確保した水噴霧量を維持する必
要がある。まず、被冷却媒体の入口温度を計測し、図２
から噴霧冷却効率１００％限界の水噴霧量ａを求める。
これと、実際の水噴霧量の計測値ｂとからフラッディン
グおよび氷結に対する余裕度ｓを次式で定義する。
【０００９】
【式１】
【００１０】この余裕度ｓが常に正になるような範囲で
制御を行うことにより、フラッディングおよび氷結の発
生が防止される。
制御を行うことにより、フラッディングおよび氷結の発
生が防止される。
【００１１】次にフラッディングおよび氷結の検出を行
う方法について説明する。伝熱面でのフラッディングお
よび氷結の発生の判断を直接的に行うには、高度な計測
技術が必要である。そこで本発明者は、間接的に判断す
る方法を開発した。噴霧冷却効率ηｓを、被冷却媒体の
除熱量ｑｆと噴霧水の除熱能力ｑｗから次式のように定
義する。
う方法について説明する。伝熱面でのフラッディングお
よび氷結の発生の判断を直接的に行うには、高度な計測
技術が必要である。そこで本発明者は、間接的に判断す
る方法を開発した。噴霧冷却効率ηｓを、被冷却媒体の
除熱量ｑｆと噴霧水の除熱能力ｑｗから次式のように定
義する。
【００１２】
【式２】
【００１３】ｑｆは被冷却媒体の流量と入口／出口の温
度差を計測することにより求められる。また、ｑｗは噴
霧水（冷却媒体）の入口温度と時間平均流量を計測する
ことにより求められる。
度差を計測することにより求められる。また、ｑｗは噴
霧水（冷却媒体）の入口温度と時間平均流量を計測する
ことにより求められる。
【００１４】この噴霧冷却効率と前述の余裕度から、フ
ラッディングおよび氷結の発生を判断する。即ち、余裕
度が零に近く（水噴霧量が多く）、かつ噴霧冷却効率が
しきい値より低い（伝熱効率が悪い）状態が一定時間続
いた場合、フラッディングあるいは氷結が発生したと判
断する。ここで、一定時間をおいて現象の判断を行うの
は、被冷却媒体の入口温度が急変した場合にも同様の現
象を生じるが、この場合には時間と共に回復するからで
ある。また、これと並行して、伝熱面の氷結の発生し易
い部分（予測可能）の外筒壁の温度を計測し、これがあ
る一定温度より下がれば氷結したと判断する。これらの
情報を総合することにより、高い信頼度でフラッディン
グおよび氷結の発生を検出する。
ラッディングおよび氷結の発生を判断する。即ち、余裕
度が零に近く（水噴霧量が多く）、かつ噴霧冷却効率が
しきい値より低い（伝熱効率が悪い）状態が一定時間続
いた場合、フラッディングあるいは氷結が発生したと判
断する。ここで、一定時間をおいて現象の判断を行うの
は、被冷却媒体の入口温度が急変した場合にも同様の現
象を生じるが、この場合には時間と共に回復するからで
ある。また、これと並行して、伝熱面の氷結の発生し易
い部分（予測可能）の外筒壁の温度を計測し、これがあ
る一定温度より下がれば氷結したと判断する。これらの
情報を総合することにより、高い信頼度でフラッディン
グおよび氷結の発生を検出する。
【００１５】次いでフラッディングおよび氷結発生時の
対策について説明する。一定時間水噴霧を休止し、液の
蒸発または氷の昇華を待ちフラッディングまたは氷結を
解消する。休止から一定時間後水噴霧を再開し、同時に
検出機能も働かせ始める。フラッディングまたは氷結が
解消されていれば、正常な制御動作を続け、解消されて
いなければ一連の検出・対策動作を続ける。
対策について説明する。一定時間水噴霧を休止し、液の
蒸発または氷の昇華を待ちフラッディングまたは氷結を
解消する。休止から一定時間後水噴霧を再開し、同時に
検出機能も働かせ始める。フラッディングまたは氷結が
解消されていれば、正常な制御動作を続け、解消されて
いなければ一連の検出・対策動作を続ける。
【００１６】
【実施例】本発明の噴霧冷却式除熱器の制御方法の一実
施例を図３および図４によって説明する。図３は、従来
の制御方法に本発明のフラッディングおよび氷結の防止
および発生時の対策ロジックを追加した制御方法を示
す。図４は、本発明の制御方法に用いられる制御演算装
置の構成を示す。
施例を図３および図４によって説明する。図３は、従来
の制御方法に本発明のフラッディングおよび氷結の防止
および発生時の対策ロジックを追加した制御方法を示
す。図４は、本発明の制御方法に用いられる制御演算装
置の構成を示す。
【００１７】図１の噴霧冷却式除熱器において、噴霧ノ
ズル５から除熱器本体１の内筒２の内面に水が噴霧さ
れ、内筒２と外筒３との間の流路４を流れる被冷却媒体
（本例ではフロン）が冷却される。被冷却媒体からの熱
を奪って蒸発した水は、排気ダクト６及び音速ノズル７
を通って宇宙空間に排出される。この噴霧冷却式除熱器
の被冷却媒体の流路出口４ａでの温度を制御する本発明
の制御方法について説明すると、図３の右側の系統に示
すように、従来と同様被冷却媒体の流量、入口温度、出
口温度を測定し、この内出口温度測定値と出口温度設定
値との偏差を求め、図４に示す制御演算装置に入力して
ＰＩＤ制御演算などを行い、偏差に応じた制御出力を得
る。
ズル５から除熱器本体１の内筒２の内面に水が噴霧さ
れ、内筒２と外筒３との間の流路４を流れる被冷却媒体
（本例ではフロン）が冷却される。被冷却媒体からの熱
を奪って蒸発した水は、排気ダクト６及び音速ノズル７
を通って宇宙空間に排出される。この噴霧冷却式除熱器
の被冷却媒体の流路出口４ａでの温度を制御する本発明
の制御方法について説明すると、図３の右側の系統に示
すように、従来と同様被冷却媒体の流量、入口温度、出
口温度を測定し、この内出口温度測定値と出口温度設定
値との偏差を求め、図４に示す制御演算装置に入力して
ＰＩＤ制御演算などを行い、偏差に応じた制御出力を得
る。
【００１８】一方、図３の左側の系統に示すように、測
定された被冷却媒体の流量および入口／出口温度と実際
の冷却媒体（水）の噴霧量および入口温度ならびに図２
の温度制御線図をもとにして演算し、被冷却媒体除熱量
ｑｆと冷却媒体（水）除熱能力ｑｗおよびフラッディン
グや氷結を避けるために噴霧冷却効率１００％限界の冷
却媒体（水）噴霧量ａを得る。この冷却媒体（水）噴霧
量ａと実際の冷却媒体（水）噴霧量の測定値ｂとからフ
ラッディングまたは氷結に対する余裕度ｓ＝ａ−ｂ／ａ
を得る。この余裕度ｓは図４に示す制御演算装置のリミ
ッタに入力され、余裕度ｓが常に正になるような範囲で
前記制御出力が修正され、この修正された制御出力によ
り冷却媒体（水）噴霧の操作量が適正なものとなり、所
要量の冷却媒体（水）が噴霧されて図１に示される冷却
器本体１の内筒２の内面でのフラッディングや氷結の発
生が防止される。
定された被冷却媒体の流量および入口／出口温度と実際
の冷却媒体（水）の噴霧量および入口温度ならびに図２
の温度制御線図をもとにして演算し、被冷却媒体除熱量
ｑｆと冷却媒体（水）除熱能力ｑｗおよびフラッディン
グや氷結を避けるために噴霧冷却効率１００％限界の冷
却媒体（水）噴霧量ａを得る。この冷却媒体（水）噴霧
量ａと実際の冷却媒体（水）噴霧量の測定値ｂとからフ
ラッディングまたは氷結に対する余裕度ｓ＝ａ−ｂ／ａ
を得る。この余裕度ｓは図４に示す制御演算装置のリミ
ッタに入力され、余裕度ｓが常に正になるような範囲で
前記制御出力が修正され、この修正された制御出力によ
り冷却媒体（水）噴霧の操作量が適正なものとなり、所
要量の冷却媒体（水）が噴霧されて図１に示される冷却
器本体１の内筒２の内面でのフラッディングや氷結の発
生が防止される。
【００１９】また、冷却器本体１の内筒２の内面でのフ
ラッディングや氷結の発生の検出は次のように行われ
る。図３に示されるように、先に得られた被冷却媒体除
熱量ｑｆと冷却媒体除熱能力ｑｗとを演算して得た噴霧
冷却効率ηｓ（＝ｑｆ／ｑｗ）と、前記余裕度とから判
断する。即ち、余裕度が零に近く（水噴霧量が多く）、
かつ噴霧冷却効率がしきい値より低い（伝熱効率が悪
い）状態が一定時間続いた場合、フラッディングあるい
は氷結が発生したと判断される。また、これと並行して
伝熱面の氷結の発生し易い部分（予測可能）の外筒壁の
温度を計測し、これがある一定温度より下がれば、氷結
したと判断する。これらの情報を総合することにより高
い信頼度でフラッディングあるいは氷結の発生が検出さ
れる。
ラッディングや氷結の発生の検出は次のように行われ
る。図３に示されるように、先に得られた被冷却媒体除
熱量ｑｆと冷却媒体除熱能力ｑｗとを演算して得た噴霧
冷却効率ηｓ（＝ｑｆ／ｑｗ）と、前記余裕度とから判
断する。即ち、余裕度が零に近く（水噴霧量が多く）、
かつ噴霧冷却効率がしきい値より低い（伝熱効率が悪
い）状態が一定時間続いた場合、フラッディングあるい
は氷結が発生したと判断される。また、これと並行して
伝熱面の氷結の発生し易い部分（予測可能）の外筒壁の
温度を計測し、これがある一定温度より下がれば、氷結
したと判断する。これらの情報を総合することにより高
い信頼度でフラッディングあるいは氷結の発生が検出さ
れる。
【００２０】こうしてフラッディングあるいは氷結の発
生が検出された際には、これを解消するために、フラッ
ディングあるいは氷結の発生信号が図４に示すように制
御演算装置に送られ、ＰＩＤ制御演算を停止すると共に
一定時間冷却媒体（水）の噴霧を休止し、液の蒸発また
は氷の昇華を待ち、フラッディングあるいは氷結を解消
する。休止から一定時間後ＰＩＤ制御演算を再開すると
共に冷却媒体（水）の噴霧を再開し、同時に検出機能も
働かせ始める。フラッディングあるいは氷結が解消され
ていると、正常な制御動作を続け、解消されていない
と、一連の検出・解消動作が続けられる。
生が検出された際には、これを解消するために、フラッ
ディングあるいは氷結の発生信号が図４に示すように制
御演算装置に送られ、ＰＩＤ制御演算を停止すると共に
一定時間冷却媒体（水）の噴霧を休止し、液の蒸発また
は氷の昇華を待ち、フラッディングあるいは氷結を解消
する。休止から一定時間後ＰＩＤ制御演算を再開すると
共に冷却媒体（水）の噴霧を再開し、同時に検出機能も
働かせ始める。フラッディングあるいは氷結が解消され
ていると、正常な制御動作を続け、解消されていない
と、一連の検出・解消動作が続けられる。
【００２１】
【発明の効果】以上の通り本発明の噴霧冷却式除熱器の
制御方法によれば、伝熱面におけるフラッディングや氷
結の発生を防止することができて、除熱効率の低下が防
止されて、冷却媒体（噴霧水）の利用効率が向上する。
また、フラッディングや氷結の発生を、噴霧冷却効率と
フラッディングまたは氷結に対する余裕度から検出でき
る。さらに、フラッディングや氷結発生時には自動的に
水噴霧を一定時間休止することにより、液の蒸発または
氷の昇華を待って、フラッディングや氷結を解消するこ
とができる。そして本発明の制御方法では、高価な計測
装置や重量増加に伴う専用装置を必要とせずに、温度お
よび流量を計測するだけで制御演算装置により噴霧冷却
式除熱器を適確に制御できて、信頼性のある除熱制御シ
ステムを実現できる。
制御方法によれば、伝熱面におけるフラッディングや氷
結の発生を防止することができて、除熱効率の低下が防
止されて、冷却媒体（噴霧水）の利用効率が向上する。
また、フラッディングや氷結の発生を、噴霧冷却効率と
フラッディングまたは氷結に対する余裕度から検出でき
る。さらに、フラッディングや氷結発生時には自動的に
水噴霧を一定時間休止することにより、液の蒸発または
氷の昇華を待って、フラッディングや氷結を解消するこ
とができる。そして本発明の制御方法では、高価な計測
装置や重量増加に伴う専用装置を必要とせずに、温度お
よび流量を計測するだけで制御演算装置により噴霧冷却
式除熱器を適確に制御できて、信頼性のある除熱制御シ
ステムを実現できる。
【図１】噴霧冷却式除熱器の概略図である。
【図２】本発明の噴霧冷却式除熱器の制御方法において
用いられる温度制御線図である。
用いられる温度制御線図である。
【図３】従来の制御方法に本発明のフラッディングおよ
び氷結の防止および発生時の対策ロジックを追加した制
御方法を示す図である。
び氷結の防止および発生時の対策ロジックを追加した制
御方法を示す図である。
【図４】本発明の制御方法に用いられる制御演算装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
１ 除熱器本体 ２ 内筒 ３ 外筒 ４ 流路 ４ａ 流路出口 ５ 噴霧ノズル ６ 排気ダクト ７ 音速ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 昭二 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社明石工場内 (72)発明者 中村 達三郎 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工 業株式会社岐阜工場内 (72)発明者 高木 完造 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工 業株式会社岐阜工場内 (72)発明者 岩崎 英和 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社明石工場内 (56)参考文献 特開 平４−108097（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−164443（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−13770（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 伝熱面に冷却媒体を噴霧し、その蒸発潜
熱により被冷却媒体を冷却する噴霧冷却式除熱器におい
て、被冷却媒体の入口温度を計測し、噴霧冷却効率１０
０％限界の水噴霧量ａを求め、これと実際の水噴霧量の
計測値ｂとからフラッディングおよび氷結に対する余裕
度Ｓ＝ａ−ｂ／ａが常に正になるような範囲で制御を行
ってフラッディングおよび氷結の発生を防止するように
すると共に、被冷却媒体の除熱量ｑｆと噴霧水の除熱能
力ｑｗとから実際の噴霧冷却効率ηｓ＝ｑｆ／ｑｗを求
め、これと前記余裕度Ｓ＝ａ−ｂ／ａから伝熱面のフラ
ッディングおよび氷結の発生を判断し、且つこれと並行
して伝熱面の氷結の発生し易い部分の外筒壁の温度を計
測し、一定温度以下に低下したことで氷結したと判断
し、氷結発生後は冷却媒体噴霧を一定時間休止し、液の
蒸発また氷の昇華を待ってフラッディングまたは氷結を
解消し、以後上記一連の検出・制御動作を続行すること
を特徴とする噴霧冷却式除熱器の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6056600A JP2640911B2 (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 噴霧冷却式除熱器の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6056600A JP2640911B2 (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 噴霧冷却式除熱器の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07243742A JPH07243742A (ja) | 1995-09-19 |
| JP2640911B2 true JP2640911B2 (ja) | 1997-08-13 |
Family
ID=13031718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6056600A Expired - Fee Related JP2640911B2 (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 噴霧冷却式除熱器の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2640911B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7581515B2 (en) * | 2007-06-29 | 2009-09-01 | Hamilton Sundstrand Corporation | Control scheme for an evaporator operating at conditions approaching thermodynamic limits |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2782272B2 (ja) * | 1990-08-28 | 1998-07-30 | 石川島播磨重工業株式会社 | 宇宙往還機の熱制御系排熱用蒸発装置 |
| JP2684282B2 (ja) * | 1991-12-13 | 1997-12-03 | 株式会社テイエルブイ | 減圧気化冷却装置 |
-
1994
- 1994-03-02 JP JP6056600A patent/JP2640911B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07243742A (ja) | 1995-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6749392B2 (ja) | 浸水状態における蒸気圧縮システムを制御する方法 | |
| US7935180B2 (en) | Removing non-condensable gas from a subambient cooling system | |
| EP2338013B1 (en) | Sensing and estimating non-condensable gas in a subambient cooling system | |
| JP2006346607A (ja) | 圧縮気体除湿装置における熱交換器の凍結防止方法及び圧縮気体除湿装置 | |
| US4872319A (en) | Air-cooled absorption type cooling/heating water generating apparatus | |
| JP2640911B2 (ja) | 噴霧冷却式除熱器の制御方法 | |
| WO2020035993A1 (ja) | 制御装置、冷凍機、制御方法及び異常検出方法 | |
| JP4049610B2 (ja) | ヒートポンプ熱交換器の異常検出装置 | |
| JPH07174433A (ja) | 吸収冷温水機の制御方法 | |
| JPH0712850Y2 (ja) | 空冷式凝縮器の目詰り検出装置 | |
| JP2003148816A (ja) | 冷凍装置 | |
| JP3416996B2 (ja) | 冷凍装置 | |
| JP3054553B2 (ja) | 吸収式冷温水機の故障診断装置 | |
| JP6630627B2 (ja) | ターボ冷凍機 | |
| AU2019456388A1 (en) | Cooling system, surge generation prevention device, surge generation prevention method, and surge generation prevention program | |
| WO2018179204A1 (ja) | 冷却システム及び冷却システムにおける冷媒制御方法 | |
| JP6478833B2 (ja) | 冷却装置 | |
| JPH06159851A (ja) | 吸収式冷凍機 | |
| JPH05288437A (ja) | 冷凍装置の水冷却器凍結防止制御装置 | |
| JP3187878B2 (ja) | 吸収冷凍機の保護装置 | |
| JP2007046860A (ja) | エジェクタ式冷凍サイクル | |
| JP2575966B2 (ja) | 吸収冷温水機 | |
| JPH06257907A (ja) | 空調機の凝縮器汚れ判定装置 | |
| JP3164839B2 (ja) | 吸収式冷凍機およびその吸収液稀釈運転方法 | |
| WO2020188651A1 (ja) | 冷却装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |