JP7087376B2 - Heat exchanger anomaly detector - Google Patents

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Description

本発明は、熱交換器の異常検出装置に関する。 The present invention relates to an abnormality detection device for a heat exchanger.

従来、高温熱源と低温熱源との間での熱のやりとりを行う熱交換器が知られている。熱交換器は主に熱媒体の移動を利用し高温熱源と低温熱源との間での熱のやりとりを行うため、当該熱媒体の温度や流量などを検出することによって熱交換器の異常状態を検出することが可能である。例えば、特許文献1には、熱交換器に流入する水温を検出可能な入水温度センサ、熱交換器から流出する水温を検出可能な出水温度センサ、及び、入水温度センサが出力する信号に基づいて演算される目標出力と出水温度センサが出力する信号に基づいて演算される実際の出力とを比較し実際の出力が目標出力に達しているか否かを判定するコントローラを備える給湯装置が記載されている。 Conventionally, heat exchangers that exchange heat between a high-temperature heat source and a low-temperature heat source are known. Since the heat exchanger mainly uses the movement of the heat medium to exchange heat between the high temperature heat source and the low temperature heat source, the abnormal state of the heat exchanger can be detected by detecting the temperature and flow rate of the heat medium. It is possible to detect. For example, Patent Document 1 describes an inlet temperature sensor capable of detecting the temperature of water flowing into a heat exchanger, an outlet temperature sensor capable of detecting the temperature of water flowing out of a heat exchanger, and a signal output by the incoming water temperature sensor. Described is a hot water supply device comprising a controller that compares the calculated target output with the actual output calculated based on the signal output by the flood temperature sensor and determines whether the actual output has reached the target output. There is.

特開2008-275226号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-275226

しかしながら、熱交換器内を流れる熱媒体の温度は、熱交換器に異常が発生してからある程度の時間が経過しないと変化しない。すなわち、熱交換器における異常の発生時刻と熱媒体の温度が変化する時刻との間にはずれがあるため、適切なタイミングで熱交換器の異常を検出することができない。また、熱交換器の物理的な破損、熱媒体の流量変化、熱媒体への異物の混入など熱交換器に発生する異常の種類によって熱媒体の温度変化の様子が異なるため、熱媒体の温度変化によって熱交換器の異常を検出する場合、熱交換器に適切な対応ができないおそれがある。 However, the temperature of the heat medium flowing in the heat exchanger does not change until a certain time has passed since the abnormality occurred in the heat exchanger. That is, since there is a gap between the time when the abnormality occurs in the heat exchanger and the time when the temperature of the heat medium changes, it is not possible to detect the abnormality in the heat exchanger at an appropriate timing. In addition, the temperature of the heat medium differs depending on the type of abnormality that occurs in the heat exchanger, such as physical damage to the heat exchanger, changes in the flow rate of the heat medium, and contamination of the heat medium with foreign matter. When an abnormality in the heat exchanger is detected due to a change, it may not be possible to take appropriate measures for the heat exchanger.

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、適切なタイミングで異常を検出可能な熱交換器の異常検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an abnormality detection device for a heat exchanger capable of detecting an abnormality at an appropriate timing.

本発明は、熱媒体が流通可能な熱媒体配管(6)を介して熱発生源(2)の熱を放熱部(3)から外部に放出可能な熱交換器(5)の異常検出装置において、熱流束センサ(10,20)、及び、異常検出部(30)を備える。 The present invention relates to an abnormality detection device of a heat exchanger (5) capable of releasing heat from a heat generation source (2) from a heat radiating unit (3) to the outside through a heat medium pipe (6) through which a heat medium can flow. It also includes a heat flux sensor (10, 20) and an abnormality detection unit (30).

熱流束センサは、熱発生源と熱媒体配管との間に設けられる熱発生側熱流束センサ(10)、及び放熱部と熱媒体配管との間に設けられる放熱側熱流束センサ(20)を含む熱流束センサである。熱発生側熱流束センサ及び放熱側熱流束センサは、それぞれ、絶縁基材(11)、第一層間接続部材(14)、第二層間接続部材(15)、及び、配線パターン(115,116)を有する。絶縁基材は、熱可塑性樹脂から形成され厚さ方向に貫通するよう交互に形成されている複数の第一ビアホール(111)及び複数の第二ビアホール(112)を有する。第一層間接続部材は、複数の第一ビアホールに設けられる。第二層間接続部材は、第二ビアホールに設けられ第一層間接続部材と異なる金属から形成されている。配線パターンは、第一層間接続部材と第二層間接続部材とを交互に接続する。熱流束センサでは、第一層間接続部材または第二層間接続部材の少なくとも一方は、複数の金属原子が当該金属原子の結晶構造を維持した状態で固相焼結された焼結合金であって、熱発生源と熱媒体配管との間または放熱部と熱媒体配管との間の熱流束の大きさを検出し、当該熱流束の大きさに応じた信号を出力可能である。 The heat flux sensor includes a heat generation side heat flux sensor (10) provided between the heat generation source and the heat medium piping, and a heat dissipation side heat flux sensor (20) provided between the heat dissipation unit and the heat medium piping. It is a heat flux sensor including. The heat flux sensor on the heat generation side and the heat flux sensor on the heat dissipation side are the insulating base material (11), the first interlayer connection member (14), the second interlayer connection member (15), and the wiring pattern (115, 116, respectively). ). The insulating substrate has a plurality of first via holes (111) and a plurality of second via holes (112) formed of a thermoplastic resin and alternately formed so as to penetrate in the thickness direction. The first interlayer connection member is provided in a plurality of first via holes. The second interlayer connecting member is provided in the second via hole and is formed of a metal different from that of the first interlayer connecting member. The wiring pattern alternately connects the first interlayer connection member and the second interlayer connection member. In the heat flux sensor, at least one of the first interlayer connecting member and the second interlayer connecting member is a sintered alloy obtained by solid-phase sintering in which a plurality of metal atoms maintain the crystal structure of the metal atoms. It is possible to detect the size of the heat flux between the heat generation source and the heat medium pipe or between the heat dissipation part and the heat medium pipe, and output a signal according to the size of the heat flux.

異常検出部は、熱流束センサと電気的に接続し、熱流束センサが出力する信号に基づいて熱交換器の異常を検出可能である。熱発生側熱流束センサが出力する熱発生源から熱媒体配管への熱流束(A10)の大きさ(Fh1)に応じた信号と放熱側熱流束センサが出力する放熱部から熱媒体配管への熱流束(A20)の大きさ(Fh2)に応じた信号との比較結果(Fd)に基づいて熱交換器の状態を判定する。 The abnormality detection unit is electrically connected to the heat flux sensor, and can detect an abnormality in the heat exchanger based on the signal output by the heat flux sensor . A signal corresponding to the size (Fh1) of the heat flux (A10) from the heat generation source output by the heat generation side heat flux sensor to the heat medium pipe, and the heat dissipation part output by the heat radiation side heat flux sensor to the heat medium pipe. The state of the heat exchanger is determined based on the comparison result (Fd) with the signal corresponding to the magnitude (Fh2) of the heat flux (A20) .

本発明の熱交換器の異常検出装置は、熱発生源と熱媒体配管との間及び放熱部と熱媒体配管との間の少なくとも一方の熱流束の大きさを検出する熱流束センサを備える。熱交換器では熱交換器自身の機能に異常が発生したとき、最初に熱発生源と熱媒体配管との間または放熱部と熱媒体配管との間の熱流束の大きさが変化した後、熱媒体の温度が変化する。そこで、本発明の熱交換器の異常検出装置は、熱流束の大きさが変化したことを検出することによって、熱交換器の異常を検出する。これにより、本発明の熱交換器の異常検出装置は、熱媒体の温度変化に基づいて熱交換器の異常を検出する場合に比べ適切なタイミングでかつ迅速に熱交換器の異常を検出することができる。 The abnormality detection device of the heat exchanger of the present invention includes a heat flux sensor that detects the magnitude of at least one of the heat flux between the heat generation source and the heat medium pipe and between the heat radiation unit and the heat medium pipe. In the heat exchanger, when an abnormality occurs in the function of the heat exchanger itself, after the size of the heat flow flux between the heat generation source and the heat medium pipe or between the heat dissipation part and the heat medium pipe changes first, The temperature of the heat medium changes. Therefore, the heat exchanger abnormality detection device of the present invention detects an abnormality in the heat exchanger by detecting that the size of the heat flux has changed. As a result, the heat exchanger abnormality detection device of the present invention can detect the heat exchanger abnormality at an appropriate timing and promptly as compared with the case of detecting the heat exchanger abnormality based on the temperature change of the heat medium. Can be done.

一実施形態による熱交換器の異常検出装置が適用される熱交換システムの模式図である。It is a schematic diagram of the heat exchange system to which the abnormality detection device of the heat exchanger according to one Embodiment is applied. 一実施形態による熱交換器の異常検出装置が適用される熱交換システムが備える熱流束センサの模式図である。It is a schematic diagram of the heat flux sensor provided in the heat exchange system to which the abnormality detection device of the heat exchanger according to one Embodiment is applied. 図2のIII-III線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 一実施形態による熱交換器の異常検出装置における熱交換器の状態判定処理のメインフローチャートである。It is a main flowchart of the state determination process of a heat exchanger in the abnormality detection device of a heat exchanger according to one Embodiment. 一実施形態による熱交換器の異常検出装置における熱交換器の状態判定処理のサブフローチャートである。It is a sub-flow chart of the state determination process of the heat exchanger in the abnormality detection device of the heat exchanger according to one embodiment. 一実施形態による熱交換器の異常検出装置における熱交換器の状態判定処理の特性図である。It is a characteristic diagram of the state determination process of the heat exchanger in the abnormality detection device of the heat exchanger according to one embodiment. 一実施形態による熱交換器の異常検出装置における異常検出時の特性図である。It is a characteristic diagram at the time of abnormality detection in the abnormality detection apparatus of the heat exchanger according to one Embodiment. 一実施形態による熱交換器の異常検出装置における異常検出時の特性図であって、図7とは異なる特性図である。It is a characteristic diagram at the time of abnormality detection in the abnormality detection device of the heat exchanger according to one embodiment, and is a characteristic diagram different from FIG. 7.

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(一実施形態)
一実施形態による「熱交換器の異常検出装置」としての熱流束検出装置1は、図1に示す熱交換器5に適用される。熱交換器5は、「熱発生源」としての機械装置3が発生する高熱を外部に放出する機能を有する。
(One embodiment)
The heat flux detection device 1 as the "heat exchanger abnormality detection device" according to the embodiment is applied to the heat exchanger 5 shown in FIG. The heat exchanger 5 has a function of releasing high heat generated by the mechanical device 3 as a “heat generation source” to the outside.

最初に、熱交換器5の構成について図1に基づいて説明する。熱交換器5は、「熱媒体配管」としての配管6、放熱部7、及び、ポンプ8を備える。 First, the configuration of the heat exchanger 5 will be described with reference to FIG. The heat exchanger 5 includes a pipe 6 as a “heat medium pipe”, a heat dissipation unit 7, and a pump 8.

配管6は、機械装置3と放熱部7とを接続するよう設けられている。配管6は、機械装置3の熱を放熱部7に輸送可能な熱媒体を流通することが可能である。 The pipe 6 is provided so as to connect the mechanical device 3 and the heat radiating unit 7. The pipe 6 can circulate a heat medium capable of transporting the heat of the mechanical device 3 to the heat radiating unit 7.

放熱部7は、配管6に設けられている。放熱部7は、熱伝導性が比較的高い材料から形成されている。放熱部7は、表面積を大きくするよう、例えば、図示しない複数のフィンを有する。放熱部7は、配管6内を流れる熱媒体の熱を外部に放出する。 The heat radiating portion 7 is provided in the pipe 6. The heat radiating portion 7 is formed of a material having relatively high thermal conductivity. The heat radiating unit 7 has, for example, a plurality of fins (not shown) so as to increase the surface area. The heat radiating unit 7 releases the heat of the heat medium flowing in the pipe 6 to the outside.

ポンプ8は、機械装置3と放熱部7との間において配管6に設けられている。ポンプ8は、配管6内の熱媒体が図1の実線矢印F6に示す方向に流れるよう熱媒体を圧送する。 The pump 8 is provided in the pipe 6 between the mechanical device 3 and the heat radiating unit 7. The pump 8 pumps the heat medium so that the heat medium in the pipe 6 flows in the direction shown by the solid line arrow F6 in FIG.

次に、熱流束検出装置1の構成について、図1~3に基づいて説明する。熱流束検出装置1は、「熱発生側熱流束センサ」としての第一熱流束センサ10、「放熱側熱流束センサ」としての第二熱流束センサ20、「異常検出部」としての熱流束演算部30、及び、「警報出力部」としてのアラーム出力部40を備える。熱流束検出装置1は、熱交換器5の特定の場所における熱流束の大きさを検出するとともに、当該熱流束の大きさに応じて熱交換器5の状態を判定することが可能である。 Next, the configuration of the heat flux detection device 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The heat flux detection device 1 includes a first heat flux sensor 10 as a "heat flux generation side heat flux sensor", a second heat flux sensor 20 as a "heat flux radiation side heat flux sensor", and a heat flux calculation as an "abnormality detection unit". A unit 30 and an alarm output unit 40 as an "alarm output unit" are provided. The heat flux detecting device 1 can detect the size of the heat flux at a specific place of the heat exchanger 5 and determine the state of the heat exchanger 5 according to the size of the heat flux.

第一熱流束センサ10は、図1に示すように、機械装置3と配管6との間に設けられている。第一熱流束センサ10には、機械装置3と配管6との間の熱の流れである熱流束(図1の白抜き矢印A10)が通る。第一熱流束センサ10は、当該熱流束の大きさに応じた信号、例えば、電圧信号を出力する。 As shown in FIG. 1, the first heat flux sensor 10 is provided between the mechanical device 3 and the pipe 6. A heat flux (white arrow A10 in FIG. 1), which is a heat flow between the mechanical device 3 and the pipe 6, passes through the first heat flux sensor 10. The first heat flux sensor 10 outputs a signal corresponding to the magnitude of the heat flux, for example, a voltage signal.

ここで、第一熱流束センサ10の詳細な構成について、図2,3に基づいて説明する。第一熱流束センサ10は、図3に示すように、絶縁基材11、裏面保護部材12、表面保護部材13、第一層間接続部材14、および、第二層間接続部材15を有する。なお、図3は、第一熱流束センサ10の構成を分かりやすくするため、実際の形状に比べて裏面保護部材12から表面保護部材13に向かう方向を拡大している。 Here, the detailed configuration of the first heat flux sensor 10 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. As shown in FIG. 3, the first heat flux sensor 10 has an insulating base material 11, a back surface protection member 12, a surface protection member 13, a first interlayer connection member 14, and a second interlayer connection member 15. In addition, in FIG. 3, in order to make the configuration of the first heat flux sensor 10 easy to understand, the direction from the back surface protection member 12 to the front surface protection member 13 is enlarged as compared with the actual shape.

絶縁基材11は、熱可塑性樹脂からなるフィルムから形成されている。絶縁基材11は、厚さ方向に貫通する複数の第一ビアホール111、及び、複数の第二ビアホール112を有する。第一ビアホール111と第二ビアホール112とは、図3に示すように、隣り合うよう設けられている。第一ビアホール111には、第一層間接続部材14が設けられている。第二ビアホール112には、第二層間接続部材15が設けられている。すなわち、絶縁基材11には、第一層間接続部材14と第二層間接続部材15とが離間して互い違いになるように配置されている。 The insulating base material 11 is formed of a film made of a thermoplastic resin. The insulating base material 11 has a plurality of first via holes 111 penetrating in the thickness direction and a plurality of second via holes 112. As shown in FIG. 3, the first via hole 111 and the second via hole 112 are provided so as to be adjacent to each other. A first interlayer connection member 14 is provided in the first via hole 111. A second interlayer connecting member 15 is provided in the second via hole 112. That is, on the insulating base material 11, the first interlayer connecting member 14 and the second interlayer connecting member 15 are arranged so as to be separated from each other and staggered.

裏面保護部材12は、大きさが絶縁基材11の大きさと同じ熱可塑性樹脂からなるフィルムから形成されている。裏面保護部材12は、絶縁基材11の裏面113に設けられている。絶縁基材11の裏面113と裏面保護部材12の絶縁基材11側の面121との間には、銅箔などがパターニングされた複数の「配線パターン」としての裏面パターン115が設けられている。裏面パターン115は、第一層間接続部材14と第二層間接続部材15とを電気的に接続している。 The back surface protective member 12 is made of a film made of a thermoplastic resin having the same size as that of the insulating base material 11. The back surface protective member 12 is provided on the back surface 113 of the insulating base material 11. A back surface pattern 115 as a plurality of "wiring patterns" in which copper foil or the like is patterned is provided between the back surface 113 of the insulating base material 11 and the surface 121 on the back surface protective member 12 side of the insulating base material 12. .. The back surface pattern 115 electrically connects the first interlayer connection member 14 and the second interlayer connection member 15.

表面保護部材13は、大きさが絶縁基材11の大きさと同じ熱可塑性樹脂からなるフィルムから形成されている。表面保護部材13は、絶縁基材11の表面114に設けられている。絶縁基材11の表面114と表面保護部材13の絶縁基材11側の面131との間には、銅箔などがパターニングされた複数の「配線パターン」としての表面パターン116が形成されている。表面パターン116は、第一層間接続部材14と第二層間接続部材15とを電気的に接続している。 The surface protection member 13 is made of a film made of a thermoplastic resin having the same size as that of the insulating base material 11. The surface protection member 13 is provided on the surface 114 of the insulating base material 11. A surface pattern 116 as a plurality of "wiring patterns" in which copper foil or the like is patterned is formed between the surface 114 of the insulating base material 11 and the surface 131 on the insulating base material 11 side of the surface protection member 13. .. The surface pattern 116 electrically connects the first interlayer connection member 14 and the second interlayer connection member 15.

複数の第一層間接続部材14と複数の第二層間接続部材15とは、ゼーベック効果を発揮するよう互いに異なる金属で構成されている。例えば、第一層間接続部材14は、P型を構成するBi-Sb-Te合金の粉末が焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物から形成されている。また、第二層間接続部材15は、N型を構成するBi-Te合金の粉末が焼結前における複数の金属原子の所定の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物から形成されている。第一層間接続部材14と第二層間接続部材15とは、裏面パターン115および表面パターン116によって交互に直列されている。 The plurality of first interlayer connecting members 14 and the plurality of second interlayer connecting members 15 are made of different metals so as to exert a Zeebeck effect. For example, the first interlayer connection member 14 is made of a metal compound in which the powder of the Bi-Sb-Te alloy constituting the P type is solid-phase sintered so as to maintain the crystal structure of a plurality of metal atoms before sintering. It is formed. Further, the second interlayer connection member 15 is formed of a metal compound solid-phase sintered so that the powder of the Bi—Te alloy constituting the N type maintains a predetermined crystal structure of a plurality of metal atoms before sintering. Has been done. The first interlayer connection member 14 and the second interlayer connection member 15 are alternately connected in series by a back surface pattern 115 and a front surface pattern 116.

図3に示すように、複数の第一層間接続部材14のうち一つの第一層間接続部材140は、端子141と電気的に接続している。また、複数の第二層間接続部材15のうち一つの第二層間接続部材150は、端子151と電気的に接続している。端子141、151は、図2に示すように、一つの第一熱流束センサ10内で裏面パターン115、第一層間接続部材14、表面パターン116、および、第二層間接続部材15が蛇行するよう接続されている両端に位置している(図2の二点鎖線L10参照)。端子141、151は、表面保護部材13が有する開口132を介して外部に露出している。
端子141は、接続バンプ142を介して出力線143と電気的に接続している。端子151は、接続バンプ152を介して出力線153と電気的に接続している。出力線143,153は、熱流束演算部30と電気的に接続している。
As shown in FIG. 3, one of the plurality of first interlayer connection members 14 is electrically connected to the terminal 141. Further, the second interlayer connection member 150 of the plurality of second interlayer connection members 15 is electrically connected to the terminal 151. As shown in FIG. 2, the terminals 141 and 151 meander in the back surface pattern 115, the first interlayer connection member 14, the front surface pattern 116, and the second interlayer connection member 15 in one first heat flux sensor 10. It is located at both ends connected so as to (see the two-dot chain line L10 in FIG. 2). The terminals 141 and 151 are exposed to the outside through the opening 132 of the surface protection member 13.
The terminal 141 is electrically connected to the output line 143 via the connection bump 142. The terminal 151 is electrically connected to the output line 153 via the connection bump 152. The output lines 143 and 153 are electrically connected to the heat flux calculation unit 30.

第一熱流束センサ10では、第一熱流束センサ10の厚さ方向(図3の裏面保護部材12から表面保護部材13に向かう方向)に流れる熱量の大きさが変化すると、交互に直列接続された第一層間接続部材14および第二層間接続部材15において発生する起電圧が変化する。第一熱流束センサ10は、この電圧を出力線143、153を介して検出信号として、電気的に接続する熱流束演算部30に出力する。 In the first heat flux sensor 10, when the magnitude of the amount of heat flowing in the thickness direction of the first heat flux sensor 10 (direction from the back surface protection member 12 to the front surface protection member 13 in FIG. 3) changes, they are alternately connected in series. The electromotive voltage generated in the first interlayer connection member 14 and the second interlayer connection member 15 changes. The first heat flux sensor 10 outputs this voltage as a detection signal via the output lines 143 and 153 to the heat flux calculation unit 30 which is electrically connected.

第二熱流束センサ20は、図1に示すように、配管6と放熱部7との間に設けられている。第二熱流束センサ20には、配管6と放熱部7との間の熱の流れである熱流束(図1の白抜き矢印A20)が通る。第二熱流束センサ20は、当該熱流束の大きさに応じた信号、例えば、電圧信号を、電気的に接続する熱流束演算部30に出力する。第二熱流束センサ20の構成は、第一熱流束センサ10の構成と同じであるため、構成の説明は省略する。 As shown in FIG. 1, the second heat flux sensor 20 is provided between the pipe 6 and the heat dissipation unit 7. A heat flux (white arrow A20 in FIG. 1), which is a heat flow between the pipe 6 and the heat radiating portion 7, passes through the second heat flux sensor 20. The second heat flux sensor 20 outputs a signal corresponding to the size of the heat flux, for example, a voltage signal to the heat flux calculation unit 30 which is electrically connected. Since the configuration of the second heat flux sensor 20 is the same as the configuration of the first heat flux sensor 10, the description of the configuration will be omitted.

熱流束演算部30は、演算手段としてのCPU、記憶手段としてのROMおよびRAM等を有する小型のコンピュータであるマイコンなどを有している。マイコンは、ROMに格納された各種プログラムに従い、CPUによって種々の処理を実行する。熱流束演算部30は、第一熱流束センサ10及び第二熱流束センサ20が出力する熱流束の大きさに応じた信号に基づいて、機械装置3と配管6との間の熱流束A10の大きさFh1(以下、単に「熱流束Fh1」という)、及び、配管6と放熱部7との間の熱流束A20の大きさFh2(以下、単に「熱流束Fh2」という)を演算する。また、熱流束演算部30は、熱流束Fh1,Fh2の演算結果に基づいて熱交換器5の状態を判定する。熱流束演算部30における処理は、ROM等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。熱流束演算部30による熱交換器5の状態判定処理の詳細は後述する。 The heat flux calculation unit 30 has a microcomputer as a small computer having a CPU as a calculation means, a ROM and a RAM as a storage means, and the like. The microcomputer executes various processes by the CPU according to various programs stored in the ROM. The heat flux calculation unit 30 of the heat flux A10 between the mechanical device 3 and the pipe 6 is based on a signal corresponding to the size of the heat flux output by the first heat flux sensor 10 and the second heat flux sensor 20. The magnitude Fh1 (hereinafter, simply referred to as “heat flux Fh1”) and the magnitude Fh2 of the heat flux A20 between the pipe 6 and the heat radiating portion 7 (hereinafter, simply referred to as “heat flux Fh2”) are calculated. Further, the heat flux calculation unit 30 determines the state of the heat exchanger 5 based on the calculation results of the heat flux Fh1 and Fh2. The processing in the heat flux calculation unit 30 may be software processing by executing a program stored in advance in a substantive memory device such as a ROM on the CPU, or hardware processing by a dedicated electronic circuit. May be good. Details of the state determination process of the heat exchanger 5 by the heat flux calculation unit 30 will be described later.

アラーム出力部40は、熱流束演算部30と電気的に接続している。アラーム出力部40は、熱流束演算部30における熱交換器5の状態判定の結果に基づいて、熱交換器5の異常を知らせるアラームを外部に向けて出力する。 The alarm output unit 40 is electrically connected to the heat flux calculation unit 30. The alarm output unit 40 outputs an alarm notifying the abnormality of the heat exchanger 5 to the outside based on the result of the state determination of the heat exchanger 5 in the heat flux calculation unit 30.

ここで、熱流束演算部30による熱交換器5の状態判定処理について、図4~6に基づいて説明する。図4,5には、熱流束演算部30による熱交換器5の状態判定処理のフローチャートを示す。図6には、熱流束演算部30による熱交換器5の状態判定処理における特性図を示す。図4,5に示すフローチャートの処理は、熱交換器5が作動しているとき常時実行される。 Here, the state determination process of the heat exchanger 5 by the heat flux calculation unit 30 will be described with reference to FIGS. 4 to 6. FIGS. 4 and 5 show a flowchart of the state determination process of the heat exchanger 5 by the heat flux calculation unit 30. FIG. 6 shows a characteristic diagram in the state determination process of the heat exchanger 5 by the heat flux calculation unit 30. The processing of the flowchart shown in FIGS. 4 and 5 is always executed when the heat exchanger 5 is operating.

最初に、ステップ(以下、単に「S」という)1において、機械装置3と配管6との間の熱流束Fh1の大きさを演算する。熱流束演算部30は、第一熱流束センサ10が出力する信号に基づいて機械装置3と配管6との間の熱流束Fh1の大きさを演算する。本実施形態では、機械装置3から配管6に向かって熱が移動する場合、熱流束Fh1を正の値とする。 First, in step 1 (hereinafter, simply referred to as “S”) 1, the magnitude of the heat flux Fh1 between the mechanical device 3 and the pipe 6 is calculated. The heat flux calculation unit 30 calculates the magnitude of the heat flux Fh1 between the mechanical device 3 and the pipe 6 based on the signal output by the first heat flux sensor 10. In the present embodiment, when heat is transferred from the mechanical device 3 toward the pipe 6, the heat flux Fh1 is set to a positive value.

次に、S2において、配管6と放熱部7との間の熱流束Fh2の大きさを演算する。熱流束演算部30は、第二熱流束センサ20が出力する信号に基づいて配管6と放熱部7との間の熱流束Fh2の大きさを演算する。本実施形態では、配管6から放熱部7に向かって熱が移動する場合、熱流束Fh2を正の値とする。 Next, in S2, the magnitude of the heat flux Fh2 between the pipe 6 and the heat dissipation unit 7 is calculated. The heat flux calculation unit 30 calculates the magnitude of the heat flux Fh2 between the pipe 6 and the heat dissipation unit 7 based on the signal output by the second heat flux sensor 20. In the present embodiment, when heat is transferred from the pipe 6 toward the heat radiating portion 7, the heat flux Fh2 is set to a positive value.

次に、S3において、熱交換器5における熱流束収支を演算する。熱流束演算部30は、S1で演算した熱流束Fh1からS2で演算した熱流束Fh2を差し引き、配管6を流れる熱媒体の「比較結果」としての熱流束収支Fdを演算する。本実施形態の場合、熱流束収支Fdは、機械装置3から配管6に流入する熱量と配管6から放熱部7に流出する熱量との差である。 Next, in S3, the heat flux balance in the heat exchanger 5 is calculated. The heat flux calculation unit 30 subtracts the heat flux Fh2 calculated in S2 from the heat flux Fh1 calculated in S1 and calculates the heat flux balance Fd as the "comparison result" of the heat medium flowing through the pipe 6. In the case of the present embodiment, the heat flux balance Fd is the difference between the amount of heat flowing into the pipe 6 from the mechanical device 3 and the amount of heat flowing out from the pipe 6 to the heat radiating unit 7.

次に、S4において、熱流束収支Fdが所定のしきい値Fthより大きいか否かを判定する。熱流束演算部30は、S3において演算した熱流束収支Fdが所定のしきい値Fthより大きいか否かを判定する。ここで、所定のしきい値Fthは、例えば、0や、第一熱流束センサ10及び第二熱流束センサ20の検出誤差である。熱流束収支Fdが所定のしきい値Fthより大きいと判定されると、S5に進む。熱流束収支Fdが所定のしきい値Fth以下であると判定されると、熱流束演算部30による熱交換器5の状態判定処理を終了する。 Next, in S4, it is determined whether or not the heat flux balance Fd is larger than the predetermined threshold value Fth. The heat flux calculation unit 30 determines whether or not the heat flux balance Fd calculated in S3 is larger than the predetermined threshold value Fth. Here, the predetermined threshold value Fth is, for example, 0 or a detection error of the first heat flux sensor 10 and the second heat flux sensor 20. If it is determined that the heat flux balance Fd is larger than the predetermined threshold value Fth, the process proceeds to S5. When it is determined that the heat flux balance Fd is equal to or less than the predetermined threshold value Fth, the state determination process of the heat exchanger 5 by the heat flux calculation unit 30 is terminated.

S4において熱流束収支Fdが所定のしきい値Fthより大きいと判定されると、S5において、熱流束演算部30は、熱交換器5の異常処置判定を行う。S5における異常処置判定は、図5に示すフローチャートにしたがって行う。本実施形態では、図5に示すフローチャートは、第一熱流束センサ10及び第二熱流束センサ20のいずれに対しても行う。ここでは、第一熱流束センサ10が出力する信号に基づいた処理を説明するが、第二熱流束センサ20についても同様である。 When it is determined in S4 that the heat flux balance Fd is larger than the predetermined threshold value Fth, in S5, the heat flux calculation unit 30 determines the abnormality treatment of the heat exchanger 5. The abnormality treatment determination in S5 is performed according to the flowchart shown in FIG. In the present embodiment, the flowchart shown in FIG. 5 is performed for both the first heat flux sensor 10 and the second heat flux sensor 20. Here, the processing based on the signal output by the first heat flux sensor 10 will be described, but the same applies to the second heat flux sensor 20.

最初に、S50において、熱流束の変化量ΔFhを演算する。熱流束演算部30は、S4において熱流束収支Fdが所定のしきい値Fth以下であると判定されているときの第一熱流束センサ10の熱流束Fh1の変化量ΔFh1を演算する。 First, in S50, the amount of change in heat flux ΔFh is calculated. The heat flux calculation unit 30 calculates the amount of change ΔFh1 in the heat flux Fh1 of the first heat flux sensor 10 when it is determined in S4 that the heat flux balance Fd is equal to or less than a predetermined threshold value Fth.

熱流束の変化量ΔFh1について図6に基づいて具体的に説明する。図6に示す特性図では、横軸は、時間であって、縦軸は第一熱流束センサ10が検出する機械装置3から配管6への熱流束Fh1である。図6では、時刻t0より前では、S4において熱流束収支Fdが所定のしきい値Fth以下であると判定されている。このときの熱流束Fh1の値を熱流束Fh10とする。 The change amount ΔFh1 of the heat flux will be specifically described with reference to FIG. In the characteristic diagram shown in FIG. 6, the horizontal axis is time, and the vertical axis is the heat flux Fh1 from the mechanical device 3 detected by the first heat flux sensor 10 to the pipe 6. In FIG. 6, before the time t0, it is determined in S4 that the heat flux balance Fd is equal to or less than the predetermined threshold value Fth. The value of the heat flux Fh1 at this time is defined as the heat flux Fh10.

時刻t0において熱流束収支Fdが所定のしきい値Fthより大きいと判定されるとき、例えば、熱流束Fh1は徐々に小さくなる(図6に示す実線L61,L62,L63)。このとき、熱流束Fh1は、図6の時刻t0以降に比較的安定した値となる。このときの熱流束Fh1の例として、図6には実線L61のときの熱流束Fh11,実線L62のときの熱流束Fh12,及び、実線L63のときの熱流束Fh13を示す。 When it is determined that the heat flux balance Fd is larger than the predetermined threshold value Fth at time t0, for example, the heat flux Fh1 gradually decreases (solid lines L61, L62, L63 shown in FIG. 6). At this time, the heat flux Fh1 becomes a relatively stable value after the time t0 in FIG. As an example of the heat flux Fh1 at this time, FIG. 6 shows the heat flux Fh11 at the time of the solid line L61, the heat flux Fh12 at the time of the solid line L62, and the heat flux Fh13 at the time of the solid line L63.

時刻t0以降に熱流束Fh1が熱流束Fh11となる場合、熱流束演算部30は、熱流束の変化量ΔFh1を(Fh10-Fh11)と演算する。また、時刻t0以降に熱流束Fh1が熱流束Fh12となる場合、熱流束演算部30は、熱流束の変化量ΔFh1を(Fh10-Fh12)と演算する。また、時刻t0以降に熱流束Fh1が熱流束Fh13となる場合、熱流束演算部30は、熱流束の変化量ΔFh1を(Fh10-Fh13)と演算する。 When the heat flux Fh1 becomes the heat flux Fh11 after the time t0, the heat flux calculation unit 30 calculates the change amount ΔFh1 of the heat flux as (Fh10-Fh11). When the heat flux Fh1 becomes the heat flux Fh12 after the time t0, the heat flux calculation unit 30 calculates the change amount ΔFh1 of the heat flux as (Fh10-Fh12). When the heat flux Fh1 becomes the heat flux Fh13 after the time t0, the heat flux calculation unit 30 calculates the change amount ΔFh1 of the heat flux as (Fh10-Fh13).

次に、S51において、熱流束演算部30は、S50で演算した熱流束の変化量ΔFh1が所定の熱流束の変化量ΔFhx以上であるか否かを判定する。ここで、所定の熱流束の変化量ΔFhxは、熱流束Fh10から図6に示す熱流束Fhxを引いた値であって、後述する所定の熱流束の変化量ΔFhy,ΔFhzに比べ大きく、例えば、熱交換器5の熱交換能力の大部分を占める程度の大きさの値である。熱流束の変化量ΔFh1が所定の熱流束の変化量ΔFhx以上、例えば、熱流束Fh1が図6に示す熱流束Fh11であると判定されると、S52に進む。熱流束の変化量ΔFh1が所定の熱流束の変化量ΔFhxより小さい、例えば、熱流束Fh1が図6に示す熱流束Fh12,Fh13であると判定されると、S53に進む。 Next, in S51, the heat flux calculation unit 30 determines whether or not the change amount ΔFh1 of the heat flux calculated in S50 is equal to or greater than the change amount ΔFhx of the predetermined heat flux. Here, the change amount ΔFhx of the predetermined heat flux is a value obtained by subtracting the heat flux Fhx shown in FIG. 6 from the heat flux Fh10, and is larger than the change amounts ΔFhy and ΔFhz of the predetermined heat flux described later, for example. It is a value that occupies most of the heat exchange capacity of the heat exchanger 5. When it is determined that the change amount ΔFh1 of the heat flux is equal to or more than the change amount ΔFhx of the predetermined heat flux, for example, the heat flux Fh1 is the heat flux Fh11 shown in FIG. 6, the process proceeds to S52. When it is determined that the change amount ΔFh1 of the heat flux is smaller than the change amount ΔFhx of the predetermined heat flux, for example, the heat flux Fh1 is the heat flux Fh12, Fh13 shown in FIG. 6, the process proceeds to S53.

S51において熱流束の変化量ΔFh1が所定の熱流束の変化量ΔFhx以上であると判定されると、S52において、熱流束演算部30は、アラーム出力部40に処置Aのアラームを出力するための信号を出力する。処置Aは、例えば、熱交換器5の異常停止である。その後、熱流束演算部30による熱交換器5の状態判定処理を終了する。 When it is determined in S51 that the change amount ΔFh1 of the heat flux is equal to or greater than the predetermined change amount ΔFhx of the heat flux, in S52, the heat flux calculation unit 30 outputs the alarm of the procedure A to the alarm output unit 40. Output a signal. Treatment A is, for example, an abnormal stop of the heat exchanger 5. After that, the state determination process of the heat exchanger 5 by the heat flux calculation unit 30 is completed.

S51において熱流束の変化量ΔFh1が所定の熱流束の変化量ΔFhxより小さいと判定されると、S53において、熱流束演算部30は、S50で演算した熱流束の変化量ΔFhが所定の熱流束の変化量ΔFhy以上であるか否かを判定する。ここで、所定の熱流束の変化量ΔFhyは、熱流束Fh10から図6に示す熱流束Fhyを引いた値であって、後述する所定の熱流束の変化量ΔFhzに比べ大きく、例えば、熱交換器5の熱交換能力の半分程度の大きさの値である。熱流束の変化量ΔFh1が所定の熱流束の変化量ΔFhy以上、例えば、熱流束Fh1が図6に示す熱流束Fh12であると判定されると、S54に進む。熱流束の変化量ΔFh1が所定の熱流束の変化量ΔFhyより小さい、例えば、熱流束Fh1が図6に示す熱流束Fh13であると判定されると、S55に進む。 When it is determined in S51 that the change amount ΔFh1 of the heat flux is smaller than the change amount ΔFhx of the predetermined heat flux, in S53, the heat flux calculation unit 30 determines that the change amount ΔFh of the heat flux calculated in S50 is the predetermined heat flux. It is determined whether or not the amount of change of is ΔFhy or more. Here, the change amount ΔFhy of the predetermined heat flux is a value obtained by subtracting the heat flux Fhy shown in FIG. 6 from the heat flux Fh10, and is larger than the change amount ΔFhz of the predetermined heat flux described later, for example, heat exchange. It is a value about half the size of the heat exchange capacity of the vessel 5. When it is determined that the change amount ΔFh1 of the heat flux is equal to or more than the change amount ΔFhy of the predetermined heat flux, for example, the heat flux Fh1 is the heat flux Fh12 shown in FIG. 6, the process proceeds to S54. When it is determined that the change amount ΔFh1 of the heat flux is smaller than the change amount ΔFhy of the predetermined heat flux, for example, the heat flux Fh1 is the heat flux Fh13 shown in FIG. 6, the process proceeds to S55.

S53において熱流束の変化量ΔFh1が所定の熱流束の変化量ΔFhy以上であると判定されると、S54において、熱流束演算部30は、アラーム出力部40に処置Bのアラームを出力するための信号を出力する。処置Bは、例えば、熱交換器5の出力制限である。その後、熱流束演算部30による熱交換器5の状態判定処理を終了する。 When it is determined in S53 that the change amount ΔFh1 of the heat flux is equal to or greater than the change amount ΔFhy of the predetermined heat flux, the heat flux calculation unit 30 outputs the alarm of the procedure B to the alarm output unit 40 in S54. Output a signal. Treatment B is, for example, the output limitation of the heat exchanger 5. After that, the state determination process of the heat exchanger 5 by the heat flux calculation unit 30 is completed.

S53において熱流束の変化量ΔFh1が所定の熱流束の変化量ΔFhyより小さいと判定されると、S55において、S50で演算した熱流束の変化量ΔFh1が所定の熱流束の変化量ΔFhz以上であるか否かを判定する。ここで、所定の熱流束の変化量ΔFhzは、熱流束Fh10から熱流束Fhzを引いた比較的小さな値であって、例えば、熱交換器5の熱交換能力に対して比較的小さい一部を占める大きさの値である。熱流束の変化量ΔFh1が所定の熱流束の変化量ΔFhz以上、例えば、熱流束Fh1が図6に示す熱流束Fh13であると判定されると、S56に進む。熱流束の変化量ΔFh1が所定の熱流束の変化量ΔFhzより小さいと判定されると、熱流束演算部30による熱交換器5の状態判定処理を終了する。 When it is determined in S53 that the change amount ΔFh1 of the heat flux is smaller than the change amount ΔFhy of the predetermined heat flux, in S55, the change amount ΔFh1 of the heat flux calculated in S50 is equal to or more than the change amount ΔFhz of the predetermined heat flux. Judge whether or not. Here, the predetermined change amount ΔFhz of the heat flux is a relatively small value obtained by subtracting the heat flux Fhz from the heat flux Fh10, and is, for example, a part relatively small with respect to the heat exchange capacity of the heat exchanger 5. It is the value of the size it occupies. When it is determined that the change amount ΔFh1 of the heat flux is equal to or more than the change amount ΔFhz of the predetermined heat flux, for example, the heat flux Fh1 is the heat flux Fh13 shown in FIG. 6, the process proceeds to S56. When it is determined that the change amount ΔFh1 of the heat flux is smaller than the change amount ΔFhz of the predetermined heat flux, the state determination process of the heat exchanger 5 by the heat flux calculation unit 30 is terminated.

S55において熱流束の変化量ΔFh1が所定の熱流束の変化量ΔFhz以上であると判定されると、S56において、熱流束演算部30は、アラーム出力部40に処置Cのアラームを出力するための信号を出力する。処置Cは、例えば、熱交換器5に関する警告の出力である。その後、熱流束演算部30による熱交換器5の状態判定処理を終了する。 When it is determined in S55 that the change amount ΔFh1 of the heat flux is equal to or larger than the predetermined change amount ΔFhz of the heat flux, in S56, the heat flux calculation unit 30 outputs the alarm of the procedure C to the alarm output unit 40. Output a signal. Treatment C is, for example, the output of a warning regarding the heat exchanger 5. After that, the state determination process of the heat exchanger 5 by the heat flux calculation unit 30 is completed.

一般的に、熱交換器に異常が発生すると、最初に熱交換器の熱交換能力を直接表している熱流束の大きさが変化した後、熱媒体の温度が変化する。熱交換器に異常が発生するときの熱流束及び熱媒体の温度の時間変化について、図7に基づいて説明する。 Generally, when an abnormality occurs in a heat exchanger, the temperature of the heat medium changes after the size of the heat flux, which directly represents the heat exchange capacity of the heat exchanger, first changes. The time variation of the heat flux and the temperature of the heat medium when an abnormality occurs in the heat exchanger will be described with reference to FIG. 7.

図7に示す時刻t0において熱交換器に異常が発生したとき、熱流束Fhは、図7に示すように、時刻t0の直後に時刻t0以前の熱流束Fh0から低下し始める。 When an abnormality occurs in the heat exchanger at the time t0 shown in FIG. 7, the heat flux Fh starts to decrease from the heat flux Fh0 before the time t0 immediately after the time t0, as shown in FIG. 7.

一方、熱媒体の温度は、図7に示すように、熱流束の大きさが変化した後、変化する。このため、熱媒体は、最初に温度T0であった温度が熱交換器の異常によって、熱交換器が異常であることを示す温度のしきい値Tth1以上となるのは時刻t0の後の時刻t1となる。すなわち、熱媒体の温度変化は、熱流束の変化に比べ時間(t1-t0)の遅れが発生することとなる。このため、熱媒体の温度変化に基づいて熱交換器の異常処置を行う場合、当該処置が間に合わないおそれがある。 On the other hand, as shown in FIG. 7, the temperature of the heat medium changes after the size of the heat flux changes. Therefore, the temperature of the heat medium, which was initially the temperature T0, becomes equal to or higher than the temperature threshold Tth1 indicating that the heat exchanger is abnormal due to the abnormality of the heat exchanger at the time after the time t0. It becomes t1. That is, the temperature change of the heat medium causes a time (t1-t0) delay as compared with the change of the heat flux. Therefore, when the heat exchanger is abnormally treated based on the temperature change of the heat medium, the treatment may not be in time.

一実施形態による熱流束検出装置1は、熱流束の大きさを検出する第一熱流束センサ10及び第二熱流束センサ20を備える。これにより、熱流束検出装置1は、異常が発生したとき即座に変化する熱流束の大きさを直接検出することができる。したがって、熱流束検出装置1は、熱媒体の温度変化に基づいて熱交換器5の異常を検出する場合に比べ適切なタイミングでかつ迅速に熱交換器5の異常を検出することができる。 The heat flux detection device 1 according to one embodiment includes a first heat flux sensor 10 and a second heat flux sensor 20 for detecting the size of the heat flux. As a result, the heat flux detection device 1 can directly detect the size of the heat flux that changes immediately when an abnormality occurs. Therefore, the heat flux detecting device 1 can detect the abnormality of the heat exchanger 5 at an appropriate timing and quickly as compared with the case of detecting the abnormality of the heat exchanger 5 based on the temperature change of the heat medium.

また、熱交換器は、熱交換器の物理的な破損、熱媒体の流量変化、熱媒体への異物の混入など様々な理由によって異常な状態となる。一実施形態による熱流束検出装置1は、熱交換器5における各部の熱流束の大きさを検出することによって、この様々な理由に起因する熱交換器5の複数の異常の状態を区別して判定することができる。 Further, the heat exchanger is in an abnormal state due to various reasons such as physical damage to the heat exchanger, a change in the flow rate of the heat medium, and contamination of the heat medium with foreign matter. The heat flux detection device 1 according to one embodiment distinguishes and determines a plurality of abnormal states of the heat exchanger 5 due to these various reasons by detecting the size of the heat flux of each part in the heat exchanger 5. can do.

熱交換器に異常が発生するときの熱流束の変化と熱媒体の温度の変化との関係について、図7とは異なる図8に基づいて説明する。図8には、熱交換器に異常が発生するときの熱流束の大きさ及び熱媒体の温度のそれぞれについて異なる時間変化を示す。 The relationship between the change in heat flux and the change in temperature of the heat medium when an abnormality occurs in the heat exchanger will be described with reference to FIG. 8, which is different from FIG. 7. FIG. 8 shows different time changes for the size of the heat flux and the temperature of the heat medium when an abnormality occurs in the heat exchanger.

図8に示す時刻t0において熱交換器に異常が発生したとき、熱流束Fhは、図8に示すように、時刻t0の直後に時刻t0以前の熱流束Fh0から低下し始める。熱流束は熱交換器の熱交換能力を直接表しているため、熱流束の変化の度合いから熱媒体の温度変化の度合いを推測することが可能である。具体的には、図8の実線L81に示すように急激に熱流束が低下する場合、熱媒体の温度も急激に低下するような、例えば、熱交換器の物理的な破損といった深刻なトラブルが発生していることが推測される。この場合、例えば、熱交換器を異常停止する。また、図8の実線L82のように徐々に熱流束が低下する場合、熱媒体の温度も徐々に低下するような、例えば、熱媒体の流量変化や熱媒体への異物の混入といったさほど深刻でないトラブルが発生していると推測される。この場合、例えば、出力制限や外部への警告を行う。 When an abnormality occurs in the heat exchanger at the time t0 shown in FIG. 8, the heat flux Fh starts to decrease from the heat flux Fh0 before the time t0 immediately after the time t0, as shown in FIG. Since the heat flux directly represents the heat exchange capacity of the heat exchanger, it is possible to infer the degree of temperature change of the heat medium from the degree of change in the heat flux. Specifically, when the heat flux drops sharply as shown by the solid line L81 in FIG. 8, the temperature of the heat medium also drops sharply, for example, there is a serious trouble such as physical damage to the heat exchanger. It is presumed that it has occurred. In this case, for example, the heat exchanger is abnormally stopped. Further, when the heat flux gradually decreases as shown by the solid line L82 in FIG. 8, the temperature of the heat medium also gradually decreases, for example, the change in the flow rate of the heat medium or the mixing of foreign matter into the heat medium is not so serious. It is presumed that a problem has occurred. In this case, for example, output restriction or warning to the outside is performed.

一方、熱媒体の温度を検出する場合、上述したように、熱媒体の温度の変化は熱流束の変化に比べ遅れがあるため、温度変化に基づいて熱交換器を複数の状態に区別して判定することは困難である。具体的には、図8の二点鎖線L83のように、温度T1であった熱媒体が時刻t0以降に温度が変化し時刻t1において温度のしきい値Tth1となるとき、その後予測として、時刻t2において熱交換器が破損する破損限界のしきい値Tth2以上となることは予測可能である。また、実線L84のように、温度T1に比べ高い温度T2であった熱媒体が時刻t0以降に温度が変化し時刻t1において温度のしきい値Tth1となるとき、その後予測として、破損限界のしきい値Tth2までは、点線L85に示すように、比較的長い時間がかかることが予想される。しかしながら、時刻t1において、時刻t1以降に他の原因の発生によって点線L86に示すように比較的短時間で温度が上昇する場合を予測することは困難である。 On the other hand, when the temperature of the heat medium is detected, as described above, the change in the temperature of the heat medium has a delay compared to the change in the heat flux. It's difficult to do. Specifically, as shown by the two-dot chain line L83 in FIG. 8, when the temperature of the heat medium having the temperature T1 changes after the time t0 and reaches the temperature threshold Tth1 at the time t1, the time is predicted thereafter. It is predictable that the breakage limit threshold Tth2 or higher at t2 will cause the heat exchanger to break. Further, when the temperature of the heat medium having a temperature T2 higher than the temperature T1 changes after the time t0 and reaches the temperature threshold Tth1 at the time t1, as in the solid line L84, the damage limit is predicted thereafter. It is expected that it will take a relatively long time until the threshold value Tth2, as shown by the dotted line L85. However, at time t1, it is difficult to predict the case where the temperature rises in a relatively short time as shown by the dotted line L86 due to the occurrence of other causes after time t1.

一実施形態による熱流束検出装置1は、熱媒体の温度変化の度合いを推測することが可能な熱流束の大きさの変化を第一熱流束センサ10及び第二熱流束センサ20によって検出することができる。これにより、様々な理由に起因する熱交換器5の複数の異常の状態を区別して確実に検出することができる。 The heat flux detection device 1 according to one embodiment detects a change in the size of the heat flux capable of estimating the degree of temperature change in the heat medium by the first heat flux sensor 10 and the second heat flux sensor 20. Can be done. Thereby, it is possible to distinguish and reliably detect a plurality of abnormal states of the heat exchanger 5 due to various reasons.

一実施形態による熱流束検出装置1は、機械装置3と配管6との間の熱流束の大きさを検出する第一熱流束センサ10、及び、放熱部7と配管6との間の熱流束の大きさを検出する第二熱流束センサ20を備える。これにより、配管を流れる熱媒体への熱流束収支Fdを演算することができる。したがって、熱交換器5の異常を高精度に検出することができる。 The heat flux detection device 1 according to one embodiment is a first heat flux sensor 10 that detects the size of the heat flux between the mechanical device 3 and the pipe 6, and the heat flux between the heat dissipation unit 7 and the pipe 6. A second heat flux sensor 20 for detecting the magnitude of the heat flux sensor 20 is provided. This makes it possible to calculate the heat flux balance Fd to the heat medium flowing through the pipe. Therefore, the abnormality of the heat exchanger 5 can be detected with high accuracy.

また、熱媒体の温度変化に基づいて熱交換器の異常を検出する場合、検出された温度変化の度合いを見るため温度の時間変化に対して微分などの演算を行う必要がある。一方、一実施形態による熱流束検出装置1は、熱流束の大きさの変化から熱交換器5の異常を直接検出することができる。これにより、熱流束検出装置1は、熱交換器5の異常を検出するための演算が比較的簡単になるため、熱流束演算部30を簡略にすることができるとともに、演算に必要な時間を短縮することができる。 Further, when detecting an abnormality in the heat exchanger based on the temperature change of the heat medium, it is necessary to perform an operation such as differentiation with respect to the time change of the temperature in order to see the degree of the detected temperature change. On the other hand, the heat flux detecting device 1 according to one embodiment can directly detect the abnormality of the heat exchanger 5 from the change in the size of the heat flux. As a result, the heat flux detection device 1 makes the calculation for detecting the abnormality of the heat exchanger 5 relatively simple, so that the heat flux calculation unit 30 can be simplified and the time required for the calculation can be reduced. Can be shortened.

一実施形態による熱流束検出装置1は、熱流束演算部30における熱交換器5の状態判定の結果に基づいて熱交換器5の異常を知らせるアラームを外部に向けて出力するアラーム出力部40を備える。これにより、熱交換器5の異常によるトラブルが大きくなる前に適切な処置を施すことができる。 The heat flux detection device 1 according to one embodiment has an alarm output unit 40 that outputs an alarm notifying an abnormality of the heat exchanger 5 to the outside based on the result of a state determination of the heat exchanger 5 in the heat flux calculation unit 30. Be prepared. As a result, appropriate measures can be taken before the trouble caused by the abnormality of the heat exchanger 5 becomes large.

(他の実施形態)
上述の実施形態では、放熱部が「熱発生源」としての機械装置の高熱を外部に放出するとした。しかしながら、放熱部が「熱発生源」としての冷熱を発生する装置の冷熱を外部に放出してもよい。放熱部が「熱発生源」としての冷熱を発生する装置の冷熱を外部に放出する場合、S4において熱流束収支Fdの絶対値が所定のしきい値Fthの絶対値より大きいか否かによって判定する。具体的には、熱流束収支Fdの絶対値が所定のしきい値Fthの絶対値より大きい場合、S5に進む。熱流束収支Fdの絶対値が所定のしきい値Fthの絶対値以下の場合、熱流束演算部30による熱交換器5の状態判定処理を終了する。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the heat radiating unit releases high heat of the mechanical device as a "heat generation source" to the outside. However, the heat radiating unit may release the cold heat of the device that generates cold heat as a "heat generation source" to the outside. When the heat radiating unit releases the cold heat of the device that generates cold heat as a "heat generation source" to the outside, it is determined by whether or not the absolute value of the heat flux balance Fd is larger than the absolute value of the predetermined threshold value Fth in S4. do. Specifically, when the absolute value of the heat flux balance Fd is larger than the absolute value of the predetermined threshold value Fth, the process proceeds to S5. When the absolute value of the heat flux balance Fd is equal to or less than the absolute value of the predetermined threshold value Fth, the state determination process of the heat exchanger 5 by the heat flux calculation unit 30 is terminated.

上述の実施形態では、二つの熱流束センサを備える熱流束検出装置において、S3で演算する熱流束収支に基づいて、熱交換器に対する異常処置が必要か否かを判定した。熱流束センサを一つだけ備える熱流束検出装置では、図5に示すフローチャートの処理のみを実行し、異常を検出してもよい。 In the above-described embodiment, in the heat flux detection device including the two heat flux sensors, it is determined whether or not abnormal treatment for the heat exchanger is necessary based on the heat flux balance calculated in S3. In the heat flux detection device provided with only one heat flux sensor, only the processing of the flowchart shown in FIG. 5 may be executed to detect an abnormality.

上述の実施形態では、熱流束検出装置は、アラーム出力部を備えるとした。アラーム出力部はなくてもよい。 In the above-described embodiment, the heat flux detection device includes an alarm output unit. The alarm output unit may not be provided.

上述の実施形態では、熱流束演算部は、図4に示すように、装置と配管との間の熱流束の大きさを演算した後、配管と放熱部との間の熱流束の大きさを演算するとした。しかしながら、S1とS2とは同時に処理されてもよい。 In the above-described embodiment, as shown in FIG. 4, the heat flux calculation unit calculates the size of the heat flux between the device and the pipe, and then determines the size of the heat flux between the pipe and the heat radiation unit. I decided to calculate. However, S1 and S2 may be processed at the same time.

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。 As described above, the present invention is not limited to such an embodiment, and can be implemented in various embodiments without departing from the gist thereof.

1・・・熱流束検出装置(熱交換器の異常検出装置)
3・・・機械装置(熱発生源)
5・・・熱交換器
6・・・配管(熱媒体配管)
7・・・放熱部
10・・・第一熱流束センサ(熱流束センサ)
20・・・第二熱流束センサ(熱流束センサ)
30・・・熱流束演算部(異常検出部)
1 ... Heat flux detector (heat exchanger abnormality detector)
3 ... Mechanical equipment (heat generation source)
5 ... Heat exchanger 6 ... Piping (heat medium piping)
7 ... Heat dissipation unit 10 ... First heat flux sensor (heat flux sensor)
20 ... Second heat flux sensor (heat flux sensor)
30 ... Heat flux calculation unit (abnormality detection unit)

Claims (3)

熱媒体が流通可能な熱媒体配管(6)を介して熱発生源(3)の熱を放熱部(7)から外部に放出可能な熱交換器(5)の異常検出装置において、
前記熱発生源と前記熱媒体配管との間に設けられる熱発生側熱流束センサ(10)、及び前記放熱部と前記熱媒体配管との間に設けられる放熱側熱流束センサ(20)を含む熱流束センサであって、前記熱発生側熱流束センサ及び前記放熱側熱流束センサは、それぞれ、熱可塑性樹脂から形成され厚さ方向に貫通するよう交互に形成されている複数の第一ビアホール(111)及び複数の第二ビアホール(112)を有する絶縁基材(11)、複数の前記第一ビアホールに設けられる第一層間接続部材(14)、前記第二ビアホールに設けられ前記第一層間接続部材と異なる金属から形成されている第二層間接続部材(15)、並びに、前記第一層間接続部材と前記第二層間接続部材とを交互に接続する配線パターン(115,116)を有し、前記第一層間接続部材または前記第二層間接続部材の少なくとも一方は複数の金属原子が当該金属原子の結晶構造を維持した状態で固相焼結された焼結合金であって、前記熱発生源と前記熱媒体配管との間または前記放熱部と前記熱媒体配管との間の熱流束の大きさを検出し、当該熱流束の大きさに応じた信号を出力可能である、熱流束センサと
前記熱流束センサと電気的に接続し、前記熱流束センサが出力する信号に基づいて前記熱交換器の異常を検出可能であり、前記熱発生側熱流束センサが出力する前記熱発生源から前記熱媒体配管への熱流束(A10)の大きさ(Fh1)に応じた信号と前記放熱側熱流束センサが出力する前記放熱部から前記熱媒体配管への熱流束(A20)の大きさ(Fh2)に応じた信号との比較結果(Fd)に基づいて前記熱交換器の状態を判定する異常検出部(30)と、
を備える熱交換器の異常検出装置。
In the abnormality detection device of the heat exchanger (5), which can discharge the heat of the heat generation source (3) from the heat radiating unit (7) to the outside through the heat medium pipe (6) through which the heat medium can flow.
The heat generation side heat flux sensor (10) provided between the heat generation source and the heat medium piping, and the heat dissipation side heat flux sensor (20) provided between the heat dissipation unit and the heat medium piping. The heat flux sensor including the heat generating side heat flux sensor and the heat radiating side heat flux sensor are each formed of a thermoplastic resin and alternately formed so as to penetrate in the thickness direction. (111), an insulating base material (11) having a plurality of second via holes (112), a first interlayer connection member (14) provided in the plurality of first via holes, and the first via hole provided in the first via hole. A second interlayer connection member (15) formed of a metal different from the interlayer connection member, and a wiring pattern (115, 116) for alternately connecting the first interlayer connection member and the second interlayer connection member. The first interlayer connecting member or at least one of the second interlayer connecting members is a sintered alloy obtained by solid-phase sintering in a state where a plurality of metal atoms maintain the crystal structure of the metal atoms. It is possible to detect the size of the heat flux between the heat generation source and the heat medium pipe or between the heat radiation unit and the heat medium pipe, and output a signal according to the size of the heat flow. , Heat flux sensor ,
It is electrically connected to the heat flux sensor, can detect an abnormality in the heat exchanger based on a signal output by the heat flux sensor, and can detect the abnormality of the heat exchanger from the heat generation source output by the heat generation side heat flux sensor. A signal corresponding to the size (Fh1) of the heat flux (A10) to the heat medium pipe and the size (Fh2) of the heat flux (A20) from the heat dissipation portion output by the heat dissipation side heat flux sensor to the heat medium pipe. ), And the abnormality detection unit (30) that determines the state of the heat exchanger based on the comparison result (Fd) with the signal corresponding to ).
Heat exchanger anomaly detector.
前記異常検出部は、前記熱流束センサが出力する熱流束の大きさに応じた信号に基づいて前記熱媒体の温度変化の度合いを推測可能である請求項に記載の熱交換器の異常検出装置。 The abnormality detection unit for the heat exchanger according to claim 1 , wherein the abnormality detection unit can estimate the degree of temperature change of the heat medium based on a signal corresponding to the size of the heat flux output by the heat flux sensor. Device. 前記異常検出部の判定結果に基づいて当該判定結果に応じたアラームを出力可能な警報出力部(40)をさらに備える請求項1又は2に記載の熱交換器の異常検出装置。 The abnormality detection device for a heat exchanger according to claim 1 or 2 , further comprising an alarm output unit (40) capable of outputting an alarm according to the determination result based on the determination result of the abnormality detection unit.
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